Соединения свинца нарушают деятельность сердечно-сосудистой системы, вызывая изменения электрической и механической активности сердечной мышцы, морфологические и биохимические изменения в миокарде с признаками сосудистой дегенерации, повреждения мышечной стенки сосудов и нарушения сосудистого тонуса.
При проведении гематологических исследований С.Лазаревой и др. (2005) у овец, получавших четырехкратно с интервалом в 15 дней ацетата свинца, уже через 24 часа после первого поступления установлена анемия, базофильно пунктированные эритроциты, тромбоцитопения, повышение концентрации гемоглобина, повышение гематокрита, анизоцитоз, моноцитопения и уменьшение гранулоцитов. А в результате проведенных морфологических исследований на 11-й день после четвертого введения обнаружено катаральный энтерит с некрозами в тонких кишках, дистрофические изменения и некроз печени, зернистая и гиалиновая дистрофия с базофильными ядерными включениями в некоторых клетках извитых почечных канальцев, а также дистрофические изменения надпочечников, миокарда, головного мозга и скелетной мускулатуры. Органические соединения свинца, например тетраэтилсвинец, высокотоксичны для нервных тканей. Они подавляют метаболизм глюкозы, синтез РНК и ДНК, повреждают миелиновые оболочки нервных клеток, что сопровождается снижением скорости передачи нервного возбуждения (J. Stem, 2000).
Соединения свинца обладают канцерогенностью и генотоксичностью, они могут вызывать мутации, нарушая третичную структуру и функции ферментов синтеза и репарации ДНК (S. Kaya et al., 2001; S.S. Haneef et. al.,2001; S.De Guise et al., 2003).
M. Kirova (1996) установила обратно пропорциональную зависимость между содержанием свинца в крови и молоке лактирующих животных в районах с металлургической деятельностью и активностью ДАЛ–дегидрогеназы в эритроцитах. Показатель энзимной активности ДАЛ–дегидрогеназы в крови лактирующих животных может быть достоверным индикатором повышения уровня свинца в молоке и крови лактирующих животных.
Кроме того, загрязнение окружающей среды свинцом и кадмием стало одной из причин развития плацентарной недостаточности. При нарушении формирования плаценты может развиться сосудистая или ферментативная недостаточность.
Так, при воздействии уксуснокислого свинца структурные и метаболические изменения в системе мать–плацента–плод крысы связаны с развитием адаптивно–компенсаторных процессов, что выражается в гипертрофии и гиперплазии митохондрий, мембранных профилей гранулярного эндоплазматического ретикулума и элементов аппарата Гольджи. При этом воздействие свинца с 16 по 20-сутки беременности сопровождается более глубокими деструктивными изменениями в клетках плаценты, происходящими в комплексе с процессами истощения энергоресурсов (И.Ф. Степаненко, 2002).
Л.Ф. Минина, О.Ц. Цыренжапов (2005) и др. предполагают, что существует определенная связь между количеством поступающего в организм животных свинца и развитием мочекаменной болезни. При этом добавки селена и цеолита снижает токсическое воздействие избытка свинца.
Кадмийсодержащие вещества, поступившие в кровь до 90%, обнаруживаются в ее форменных элементах преимущественно в лимфоцитах (A. Bernara, R. Lanweryt, 2004).
У млекопитающих в переносе кадмия в крови участвует белок – микроглобулин (I. Dremner, 2001). А наибольшая скорость растворения в плазме крови зарегистрирована для окиси кадмия (M. Frenet et al., 2003).
Соединения кадмия, как и свинца, также обладают нейротоксическим действием (P. Vig et al., 2002). Кроме того, специальными исследованиями установлено, что при введении в организм лабораторных животных кадмия хлорида снижается общее содержание липидов в крови. При этом количество фосфолипидов, галактолипидов и свободного холестерина уменьшается на 27, 29 и 36 % соответственно (S. Gulati et al., 2003).
Другими авторами установлено угнетающее влияние кадмия на синтез белков клетками печени и расценено как ранний признак токсического влияния элемента (I.Y. Mitone et al., 2007).
Опасность кадмия состоит в том, что период полувыведения его составляет 16 и более лет, а это значит, он накапливается в организме и вызывает хроническое отравление без выраженных клинических симптомов или схожие симптомы с признаками отравления другими соединениями тяжелых металлов (М.А. Малярова, 2006).
В организме соединения тяжелых металлов в наибольших количествах накапливаются в почках и печени (I. Bremner, 1989) и тем самым оказывают токсическое действие (H.-W. Sehliproter et al., 2006).
Нефротоксическое действие кадмия проявляется поражением канальцев почек, характерным признаком которого является протеинурия с повышенным выделением низкомолекулярных белков сыворотки крови: бета-микроглобулина, ретинолсвязывающего белка, лизоцима и РНКазы. Одновременно при этом наблюдается выход с мочой большого количества и других веществ, выделяющихся в норме через клубочки так же, как и белки, глюкоза, аминокислоты и кальций. При тяжелых поражениях нарушается фильтрация в клубочках (C.G. Elinder et al., 2004; E.L. Sebai et al., 2005).
Токсическое действие свинца связывают, в первую очередь, с тем, что его ионы при поступлении в организм взаимодействуют с сульфгидрильными группами белков, в частности ферментов, образуя устойчивые соединения – меркаптиды и, блокируя, таким образом, различные ферментные системы (S.O. Knowles, W.E. Donaldson, 2000). Кадмий же взаимодействует еще и с аминными и карбоксильными группами. В результате потери протеинами многих физико-химических и биологических свойств, нарушается белковый, углеводный и жировой обмены (Б.А. Атчабаров и др., 2002).
Кроме того, метаболизм и биологическое действие соединений тяжелых металлов было установлено после открытия тщательного изучения свойств специфических белков металлотионеинов. В печени животных с металлотионеином взаимодействует преимущественно цинк, а почках – цинк и кадмий, примерно в равных количествах. Причем содержание металлотионеинов в печени меньше, нежели в почках.
Биосинтез металлотионеинов и их содержание значительно увеличиваются в печени, почках, поджелудочной железе и слизистой оболочке кишечника при поступлении в организм соединений тяжелых металлов (H. Webb, C. Cain, 2002; D. Eaton, B. Toal, 2003).
Функция металлотионеинов заключается во взаимодействии металлов и уменьшении их токсичности (G.F. Nordberd, 2004; M.D. Ender et al., 2006).
Механизм действия кадмия проявляется в связывании с отрицательно заряженными группами мембран и модификации заряда на их поверхности. А это приводит к изменению микровязкости мембраны (О.И. Лебедь, 2004).
Неорганический кадмий не вызывает острых поражений почек, эффект его действия на почки связан с накоплением металлотионеин- связанного кадмия. При достижении критической концентрации металлотионеин-связанного кадмия клетка погибает(J.R.Glaister, 2006).
Специфическое заболевание, вызванное кадмиевым отравлением под названием "итай-итай" было выявлено в Японии. Клиника такого заболевания проявляется в нарушении различных функций организма в результате остеомаляции. При этом развивается сильная хрупкость костей.
При изучении гематологических и биохимических показателей мочи овец, получавших низкие дозы кадмия сульфата (4,5 мг/кг) в течение 8 дней С. Лазаровой (2005) было установлено в первые четыре дня опыта снижение объема мочи, экскреции креатинина, мочевины, ионов кальция, натрия, калия и хлора и увеличение ее удельного веса с выделением протеина, глюкозы и фосфатов. В дальнейшем количество мочи увеличилось и сопровождалось резким повышением содержания креатинина, мочевины, ионов кальция, калия и фосфатов в моче.
При внесении в сыворотку крови лошадей in vitro водных растворов нитрата кадмия и ацетата свинца в различных дозах изучали кинетику ферментативных реакций (С.А. Лавина, 2007). Соединения кадмия и свинца снижали активность щелочной фосфатазы, достоверно снижали активность I-нафтилацетатэстеразы и недостоверно – активность ацетилхолинэстеразы, но не влияли на активность оксидазы in vitro.
Влияние кадмия на щелочную фосфатазу обусловлено тем, что он является антиметаболитом по отношению к Zn2+, замещая его в ферменте. Таким образом, снижается активность фермента, снижается скорость катализируемых им реакций и связывание субстратом. Влияние свинца на различные ферменты обусловлено тем, что его соединения связываются с сульфгидрильными, фосфатными и карбоксильными группами ферментов, тем самым, снижая активность ферментов.
При изучении генотоксического действия кадмия на лимфоидные клетки мышей in vivo К. В. Привезенцев, Н. П. Сирота и др. (2006) доказали, что в основе генотоксичности кадмия для эукариотических клеток лежит способность индуцировать однонитевые разрывы и щелочелабильные сайты в ДНК, а образование цитогенетических повреждений, типа микроядер, подтверждает данные об индукции однонитевых разрывов ДНК при действии кадмия на эукариотические клетки.
1.4 Патологоанатомические и морфологические изменения в органах и тканях животных при отравлении соединениями свинца и кадмия
При остром отравлении животных обнаруживаются признаки истощения. Слизистая оболочка желудка и тонкого кишечника гиперемирована, набухшая, в состоянии катарального воспаления с наличием точечных кровоизлияний и некротических явлений (H.D. Dellmann, 2003).
Печень дряблая, с желтушными оттенками, с кровоизлияниями под капсулой.
Под плеврой, капсулой селезёнки и эпикардом точечные и полосчатые кровоизлияния. Сердечная мышца дряблая, имеет вид варёного мяса, сосуды мозга кровенаполнены (K. S. Ramos et al., 2001).
У птиц наблюдают воспаление слизистой оболочки и некроз железистого желудка и кишечника. Печень дряблая, глинистого цвета, под эпикардом многочисленные кровоизлияния (R. I. Bacalli et al., 2002).
При подостром и хроническом отравлении животных находят катаральное воспаление слизистой оболочки пищеварительного тракта с наличием язв, участков некроза, окрашенных в серый и чёрный цвета. Отмечают сильно выраженную желтушность печени, сморщенную почку, кровоизлияние в сердечной мышце, застойные явления в легочной ткани, анемию органов брюшной полости (G. Lockiteh, 2003).