Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.04) на тему:Токсикологическая оценка хармони-гербицида нового поколения

ДИССЕРТАЦИЯ
Токсикологическая оценка хармони-гербицида нового поколения - диссертация, тема по ветеринарии
АВТОРЕФЕРАТ
Токсикологическая оценка хармони-гербицида нового поколения - тема автореферата по ветеринарии
Бойко, Татьяна Владимировна Омск 1998 г.
Ученая степень
кандидата ветеринарных наук
ВАК РФ
16.00.04
 
 

Автореферат диссертации по ветеринарии на тему Токсикологическая оценка хармони-гербицида нового поколения

На правах рукописи

ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ХАРМОНИ - ГЕРБИЦИДА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

16.00.04. - ветеринарная фармакология с токсикологией

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук

Троицк, 1998

Работа выполнена в институте ветеринарной медицины Омского государственного аграрного университета

Научные руководители -

доктор ветеринарных наук, Л.К. Герунова.

Заслуженный деятель науки РСФСР, доктор биологических наук, профессор Л.П. Дьяконов.

Официальные оппоненты: доктор ветеринарных наук,

профессор Г. П. Грибовский.

кандидат ветеринарных наук, доцент И.А. Лыкасова

Ведущая организация - Уральская сельскохозяйственная

академия

Защита диссертации состоится ^года в /О ча-

сов на заседании диссертационного совета Д. 120. 96. 01 при Уральском государственном институте ветеринарной медицины. (457100, г. Троицк, Челябинской области, ул. Гагарина 13, тел.: 2-53-84).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного института ветеринарной медицины.

Автореферат разослан « 199 ^года.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат ветеринарных наук доцент

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

. Актуальность темы. Одним из важнейших факторов повышения урожайности различных культур является сбалансированная химизация сельского хозяйства с широким использованием минеральных удобрений, химических средств защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Применение пестицидов имеет большое значение при переходе на индустриальную технологию возделывания культурных растений. Быстрыми темпами увеличивается производство и применение гербицидов, для которых пока нет альтернативы в борьбе с сорной растительностью, так как все другие способы более энергоемки и, следовательно, дороже.

Наряду с тем, что интенсивное применение пестицидов высоко эффективно, оно может приводить и к отрицательным последствиям (В.Ф.Ладонкн, М.И.Лунев, 1984 г.). Принятые меры по регламентации применения, хранения и транспортировки пестицидов не исключают возможности накопления их остатков в объектах окружающей среды и продуктах питания растительного происхождения. Многие ядохимикаты в силу своей устойчивости и миграции по пищевым цепям способны накапливаться и в организме животных, что приводит к отрицательному воздействию их на здоровье животных и качество продуктов животного происхождения. Исключительно большую опасность представляет накопление ксенобиотиков в организме беременных животных, так как это может привести не только к снижению жизнеспособности, но и к генетическим изменениям у потомства.

Токсикологическая характеристика хармони представлена в основном справочными данными и краткими сведениями, приведенными в инструкциях по применению. Между тем объемы производства и потребления гербицида с каждым годом увеличиваются, что явилось основанием для выбора темы исследования.

Цель п задачи исследований. Цель работы - дать токсикологическую оценку и экспериментально обосновать потенциальную опасность отдаленных эффектов действия хармони - гербицида нового поколения. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи: изучить клинические и патоморфологические изменения в организме лабораторных животных и птиц при интоксикации хармони: выявить характер морфобжшшических изменений в крови при остром и хроническом отравлении гербицидом; установить влияние хармони на воспроизводитель-

ную функцию и качество потомства при экспериментальной интоксикацш беременных и лакгирующих самок: изучить токсикокинетические особен ности хармони, его цитотоксические и мутагенные эффекты, а так же испы тать терапевтическую эффективность янтарной кислоты при остром токси юзе.

Научная новизна. В результате экспериментальных исследовани) установлены клинические и патоморфологические признаки острого и хро нического отравления животных и птиц, обнаружено, что хармони вызыва ет croinQTO гипогликемию и нарушают кальций-фосфорный обмен. Впер вые изучена динамика остаточных количеств гербицида в организме цып ляг, установлены энтеро-печеночная циркуляция и депонирование пестици да в перьевом покрове, а также проникновение хармони через плацентар ный барьер и накопление его в тканях плода. Экспериментально обоснова но негативное влияние пестицида на воспроизводительную функцию жи вотных и качество потомства, установлено его эмбриотоксическое и терато генное действие. В опытах на культуре клеток тестикул эмбриона бык (ТЭБ) и соматических клетках костного мозга крыс обнаружены .мутаген ные эффекты хармони. Экспериментально подтверждено, что содержат! препарата в растениях в следовых количествах приводит к накоплению ег в органах и тканях животных. Впервые испытана терапевтическая эффек тивносп. янтарной кислоты при остром отравлении хармони, показано е положительное влияние на эригропоэз и углеводный обмен в организм лабораторных животных. Методом биотестирования установлено, что сс держание в почве хармони в концентрации не превышающей 150 мкг/к оказывает стимулирующее влияние на рост корней кукурузы, а с увеличе нием концентрации пестицида наблюдается угнетающий эффект.

Практическая ценность. Разработаны методические указани «Дифференциальная диагностика отравлений животных гранстаром и хар мони и контроль за содержанием их остатков в объектах окружающей срс да», одобренные секцией животноводства НТС Главного управления сел! ского хозяйства и продовольствия Администрации Омской облает (1998 г.). Издан информационный листок «Способ коррекции гематолоп ческих показателей и уровня глюкозы в крови животных при острой инго» сикации хармони» (1998 г.). Экспериментально обоснована терапевтич« екая эффективность янтарной кислоты при остром отравлении животны гербицидом.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на научных конференциях преподавателей и аспирантов института ветеринарной медицины ОмГАУ (Омск, 1996, 1997, 1998). Международной научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже веков» (Акмола, 1997), Всероссийской научно-методичесюй конференции по диагностике и терапии болезней сельскохозяйственных животных «Проблемы нарушения обмена веществ и незаразных болезней молодняк;! селъскохЬзяйственных животных» (Казань, 1997), 3-ей Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоакалитика- 98» с международным участием (Краснодар, 1998).

На защиту выносятся:

• клинико-биохимические и патоморфологические признаки острой и хронической интоксикации животных и птиц хармони:

• экспериментальные данные о терапевтической эффективности янтарной кислоты при пестицидном токсикозе:

• результаты изучения отдаленных последствий действия хармони;

• оценка токсичности пестицида на культуре клеток тести кул эмбриона быка (ТЭБ);

• результаты биотестирования почвы при использовании хармони.

Публикация результатов исследовании. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, в которых отражены основные результаты экспериментальных исследований.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 178 страницах машинописного текста и включает следующие разделы: введение, обзор литературы, собственные исследования, обсуждения полученных результатов, выводы, практические рекомендации и приложение. Работа иллюстрирована 9 таблицами, 54 рисунками и фотографиями.Список использованной литературы включает 149 работ.-в том числе 92 отечественных и 57 зарубежных авторов

2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материал и методы исследовании. Тема диссертации имеет номер государственной регистрации 01.9.70003200. Работа выполнена в 1995-1998 гг. в лаборатории кафедры фармакологии и токсикологии института ветеринарной медицины Омского аграрного университета, в лаборатории культур ткани, питательных сред и клеточной биотехнологии Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной ве-

теринарии (г.Москва) при участии кандидата биологических наук, старшего научного сотрудника Гальнбек Т.В.

Исследования проведены на 450 беспородных крысах. 80 цыплятах породы белый леггорн, 120 белых мышах.

Кумулятивные свойства хармони определяли по Ю.С.Кагану и В.В.Станкевичу (1964). Препарат вводили крысам ежедневно орально в дозе 1/5 ЛД50 в течение 60 суток. Острые опыты были проведены на крысах и цыплятах. Гербицид испытывали в дозах 500, 1000 и 3000 мг/кг, исследования крови проводили через сутки и три недели с момента интоксикации. Хронические опыты были проведены на крысах, цыплятах и мышах, испытывали дозы 0,7 и 0,07 мг/кг. а так же корма, обработанные гербицидом. Длительность отдельных серий экспериментов составляла от трех недель до двух месяцев. Опыты по изучению отдаленных эффектов действия хармони продолжались в течение трех лет.

Морфологические и биохимические исследования крови и сыворотки проводили до начала опытов, через сутки и три недели после однократного введения препарата в токсических дозах и многократно через равные промежутки времени при изучении хронической интоксикации, вызываемой хармони.

Количество, гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов устанавливали общепринятыми методами. Общий белок определяли с помощью рефрактометра «РЛ-2». Для определения глюкозы использовали цветную реакцию с ортотолуидином. Дополнительно в сыворотке крови птиц определяли содержание кальция и фосфора по методикам, описанным в справочном издании В.Я.Антонова (1991).

Исследования на культуре клеток ТЭБ проводили по методике, описанной Дьяконовым Л,П. с соавт. (1998). Цитологические и хромосомные препараты готовили в первом и четвертом пассажах на третьи сутки культивирования клеток, фотографировали на аппарате «ОхуоГоЬ) (ОрЮп).

Динамику накопления и распределения хармони в органах и тканях изучали с помощью модифицированного нами метода тонкослойной хроматографии. Для контроля за величиной общей фитотоксичности почвы использовали биометод, описанный в рекомендациях Прониной Н.Б. и др. (1990).

Влияние хармони на воспроизводительную функцию и качество потомства изучали 18 сериях опытов на трех поколениях при ведении гербицида беременным и лактируюшим самкам в разных дозах и различные периоды беременности.

Гистологические препараты были изготовлены по общепринятым методикам на кафедре патологической анатомии с помощью доцента Ге-рунова В.И.

Рентгеновские снимки сделаны при содействии к. в. н. Авдеевой Т.А. и доцента Федорова А.Н.

2.2. Клиническая картина и патоморфологические изменения при интоксикации хармони. Клинические признаки отравления животных хармони малоинформативны. В основном токсикоз характеризуется депрессией в первые часы после острого отравления. Иногда возникает гемоглобинурия. Хроническая интоксикация сопровождается снижением массы тела. В ряде случаев образуются камни в почках и мочевом пузыре. У птиц острая и хроническая интоксикация характеризуется депрессией и прогрессирующей слабостью конечностей, что может быть обусловлено нарушением ферментативных систем в организме и вымыванием этих макроэлементов из тканевых депо.

Для установления коэффициента кумуляции хармони была использована доза 1/5 ЛД50 (1000 мг/кг). Клиническая картина у крыс не имела специфических признаков отравления, однако, через две недели у некоторых животных отмечали подтекание мочи, у 70% самцов регистрировали баланопоститы. Динамика массы животных свидетельствует о понижении этого показателя. К восьмой неделе масса тела опытных животных составила 84,6% по отношению к исходным данным. После отмены препарата наблюдали дальнейшее понижение этого показателя.

При патологоанатомическом вскрытии у животных перенесших острую интоксикацию обнаружены гемодинамические и дистрофические изменения в органах и тканях в виде белково-жировой дистрофии печени и зернистой дистрофии почек, в легких - кровоизлияния, а также расширение сердца и инфаркты селезенки. При хронической интоксикации существенным изменениям подвергались печень и почки, у цыплят отмечали размягчение трубчатых костей. Морфогистохимическими исследованиями уста-новленны некробиотические и некротические изменения клеток эпителия канальцев почек, зернистая и жировая дистрофия гепатоцитов, иногда отмечали развитие воспалительных процессов в виде продуктивного гломе-рулонефрита, интерстициального нефрита, интерстициальной пневмонии. У самок, перенесших острую интоксикацию хармони, наблюдали послеродовые осложнения. На вскрытии отмечали эндометриты, пиометры, кисты яичников. У самцов регистрировали случаи баланопоститов.

2.3. Морфобиохимические показатели крови и терапевтическая эффективность янтарной кислоты. Картину крови изучали у лабораторных животных и цыплят в остром и хроническом опытах. Результаты

гематологических исследований у крыс при остром отравлении хармони представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Морфобиохнмнческие показатели крови крыс при острой интоксикации хар.мшш (п=5)

Показатели До опыта После введения препарата:

через сутки в долах, мг/кг через 3 недели в дозах, мг/кг

1000 зооо 1000 3000

Гемоглобин, г/л М±т р 130,0+0,5 139,7+0,К <0,05 147.3±3,7 <0,05 98,3±0,8 <0,05 97,0+1,2 <0,05

Эритроциты, х 1012/л М±т р 8,4±0,2 6.7+0,7 <0,05 5,8±0,2 <0,05 6,9+0,1 >0,1 6,9±0,2 >0,1 -

Лейкоциты, х 109/л М±ш р 9,5+0,01 8 6±0,3 >0,1 8,2±0,2 <0,05 ' 7.8+0,2 <0,05 7.6±0,5 <0,05

Глюкоза, ммоль/л М±Ш р 0,4±5,3 0.03±0,9 <0,001 0.03±0,5 <0,001 0,26+3,2 <0,05 0,17+4,5 <0,001

Общий белок, г/л М±Ш Р 62.0+1,2 67.0±0,3 >0,1 50.0±0,4 >0,1 61,0+0,4 >0,1 73,0±0,5 >0,1

У цыплят дополнительно исследовали сыворотку на содержание кальция и фосфора. Через 30 суток после рстрой интоксикации отмечали достоверное увеличение этих показателей: фосфора - в 2,4 раза, кальция - в 1,9 раза по отношению к первоначальным данным.

При хронической интоксикации у крыс и цыплят установлено понижение содержания гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов и глюкозы в крови, у цыплят регистрировали повышение концентрации фосфора при пониженном содержании кальция в сыворотке.

В соответствии с общепринятой классификацией хармони обладает слабовыраженной кумуляцией, так как коэффициент кумуляции больше пяти. Однако, регистрируемые морфобиохнмнчсскне нарушения в крови, дистрофические и сосудистые расстройства паренхиматозных органов свидетельствуют о потенциальной опасности хронических токсикозов.

При экспериментальном отравлении хармони была испытана терапевтическая эффективность янтарной кислоты в дозе 0.4 мг/кг при ежедневном оральном введении в течение трех недель. Результаты проведен-

ных исследований показывают, что янтарная кислота способствует повышению содержания гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов. При исследовании углеводного обмена выявлена тенденция к повышению содержания глюкозы в крови на 44,6% (Р<0,()5) у животных, которым после интоксикации вводили янтарную кислоту. Следовательно, целесообразно назначать янтарную кислоту в качестве патогенетического средства при отравлении животных хармони.

2.4. Токсикокинетика хармони в организме животных и птиц. Опыты проводили на 15-суточных цыплятах породы белый легорн, мышах и крысах. Цыплят подвергали острой затравке гербицидом в дозе 3000 мг/кг. Убой подопытных и контрольных цыплят с целью определения остатков хармони в сыворотке крови, органах и тканях, проводили в различные периоды опыта. Для обнаружения препарата использовали метод тонкослойной хроматографии.

Всасывание, распределение и выведение из организма птиц хармони характеризуется появлением нескольких пиков концентрации препарата в сыворотке крови, мышечной ткани и внутренних органах, что обусловлено возможностью депонирования и энтеро-печеночной циркуляцией. Наибольшее накопление пестицида происходит в легких, где в течение пяти суток сохраняется хорошо детектируемая концентрация, что необходимо зачитывать, при выборе проб патматериала для химико-токсикологического исследования при подозрении на отравление. По истечение длительного периода времени после интоксикации целесообразно подвергать хроматографическому исследованию на содержание остатков хармони перьевой покров.

При введение в рацион мышей сои. обработанной гербицидом с соблюдением норм расхода, установлено накопление его в организме животных уже через две недели с начала эксперимента. Важно учитывать, что в результате биотрансформации,образуются метаболиты с ВДМ),1; 0,3; 0,7; 0,8 и 0,9, которые отличаются большей стойкостью по сравнению с исходным препаратом.

При исследовании органов беременных самок, перенесших острую интоксикацию хармони в разные периоды беременности, установлено проникновение гербицида через плацентарный барьер и накопление его в тканях плода. Следует отметить, .что плацента проницаема для пестицида во все периоды беременности.

2.5. Отдаленные эффекты действия хармони. Эксперименты по определению отдаленных эффектов действия пестицида проводили на протяжении трех лет. В ходе многочисленных серий опытов, проводимых на

самках крыс, которым в разные периоды беременности вводили хармони в различных дозах, установлено негативное его влияние на потомков.

Так, при интоксикации самок хармони в дозе 50 мг/кг на 19 день беременности отмечали усиленный рост крысят первого поколения, воспроизводительная способность которых сохранялась. Однако, рождавшиеся от них крысята отличались пониженной жизнеспособностью, в течение первой недели все животные погибли с признаками уремической комы. В контроле близкородственное скрещивание не сопровождалось снижением жизнеспособности новорожденных крысят.

При спаривании опытных самцов и самок с интактными крысами также отмечали снижение жизнеспособности потомков. Оставшиеся крысята отставали в росте и развитии от контрольных. Динамика массы и кра-нио-каудальные размеры представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Показатели развития потомства крыс при шггокепкацнп самок и период беременности (п=5)

Серии опытов Масса тела, г Длшш тела, мм Длшш хвоста, мм

М±ш Р М ± ш Р М ± Н1 Р

В возрасте 60 сугок

Контроль (РО 63,0+4,3 125.0+0.6 108,0+0.5

Д=500 мг/кг на 5 день беременности (РО 120,0+0,4 <0,001 152.0+0.1 <0,05 128,0+0.3 >0,5

Д=500 мг/кг на 12 день беременности (К,) 118,7+1,9 <0.001 151.0+0.3 >0.5 122,0±0,2 <0,05

Д-3000 мг/кг за 9 суток до оплодотворения (Г)) 180,0+3,6 <0.001 165.0+0.3 -"•0.5 150,0+0.1 >0,5

Д=50 мг/кг на 19 день беременности 145,7+0.7 <0,001 157.0+0.7 <0.05 138.0+0.4 >0,5

Д=50 мг/кг на 19 и 20 дни беременности (РО 149,3+4.8 <0.05 166.0+0.3 >0.5 127.0+0.3 ^0.05

Р, (0*50 мг/кг + 0*контр.) В возрасте 35 суток

(Ъ) 28,1±0,4 <0,05 107.0+0.2 >0,5 87,0±0,4 >0,5

(Ъ) 25,4+0,3 <0,05 X1.0+0,2 -0.5 62.010,1 >0,5

В ходе экспериментов были отмечены такие аномалии развития, как аплазия семенников, крипторхизм. У многих потомков отмечали патологию мочевыделительной системы, регистрировали случаи образования фосфатов в мочевом пузыре. Во всех исследуемых опытных пометах наблюдали преобладание женских особей над мужскими в два раза. Все эти факты свидетельствовали о возможном влиянии .хармони или его метаболитов на хромосомный аппарат животных. При исследовании метафазных пластинок костного мозга потомков первого поколения отмечали нарушения хромосомного и хроматидного типов, которые характеризовались единичными разрывами конечных участков хроматид и в области центромеры, а также фрагментацией хромосом. Для подтверждения предположений о мутагенном действии хармони была проведена специальная серия опытов на культуре клеток тестикул эмбриона быка (ТЭБ). Пестицид вносили на сформированный монослой с питательной средой. Испытывали действие препарата на культуру клеток в концентрации 3000 мкг/мл при однократном внесении, и в концентрации 0,7 мкг/мл многократно, при каждом пересеве культуры. Проведено четыре пассажа. Результаты исследования приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Оценка токсичности хармони на культуре клеток ТЭБ

Показатели Контрольные пассажи Опытные пассажи

0,7 мкг/мл. многократно 3000 мет/мл, однократно

I IV 1 IV I IV

Митотический индекс, %о 9,7 8.0 23.5 9.0 17,3 6,5

Индекс пролиферации 2.5 . 1.8 3.0 1.0 2,2 0,5

Количество метафаз с аномалиями, % 0,8 0.5 20,1 37.9 83.2 86,3

Нехватки, делеции, % 0.5 0,5 18,8 20,3 35.0 10,8

Расхождения в центромере, % - - - 9,3 29,0 48.3

Фрагментация хромосом, % - - - 6.3 12,0 27.2

Ассоциации хромосом, % - - - 2.0 3,2 -

Полиплоидия, % 0.3 - 1,3 - 4,0 -

При внесении хармони в дозе 0.7 мкг/мл на 1-3 пассажах отмечали ускорение образования монослоя исток, более плотного по сравнению с контролем, встречали напластования клеток в виде конгломератов. На ци-

тологических препаратах наблюдали значительное количество митозов, при этом в цитоплазме клеток появлялись вакуоли различной величины и формы. К четвертому пассаж)' дегенеративные признаки усиливались, что проявлялось в виде тонкого монослоя, формирования крупных вакуолей в цитоплазме, пикноза ядер, образовании симпласгов. При увеличении дозы хармони до 3000 мкг/мл несмотря на стимуляцию роста клеток культуры и образовании конгломератов в первом пассаже отмечали дегенеративные процессы в клетках: цитоплазма клеток была сильно вакуолизирована, ядра оттеснены к периферии, отмечали образование симпластов. При пересеве культуры в последующих пассажах отмечали слабый зароет клеток, просветы в монослое. Результаты цитогснетических исследований показали, что воздействие хармони на хромосомный аппарат клеток культуры ТЭБ проявляется в нарушении митотической активности и возникновении хромосомных и хроматидных аберраций, которые проявлялись в виде де-леций и нехваток, преждевременного распада хромосом на хроматиды, возникновении центромерных ассоциаций хромосом, а также фрагментации.

Таким образом использование культуры тканей в токсикологической оценке хармони дает возможность в более короткие сроки оценить токсичность.и потенциальную опасность пестицида.

2.6. Бнотестпрованнс почвы при использовании хармони. Дтя контроля за величиной общей фитотоксичности почвы использовали биометод, описанный в рекомендациях Н.Б.Прониной и др. (1990). Определение остатков хармони в почве с помощью тест-расгсний включало еле-, дующие варианты: контроль (почва без гербицида); внесение хармони в почву, не содержащую препарат, в 4-6 логарифмически снижающихся дозах; использование опытной почвы, обработанной пестицидом в полевых условиях, а также проращивание семян в растворах. содерл<ащих гербицид в различных концентрациях, использование прокаленной почвы с внесением препарата в разных дозах. Результаты исследований представлены в таблице 4.

Данные таблицы свидетельствуют о стимулирующем влиянии микроколичеств хармони на рост корней кукурузы, с увеличением концентрации вносимого пестицида достоверность снижается. При внесении гербицида в концентрации более 150 мкг/кг наблюдается угнетение роста корней кукурузы.

При биотестировании необходимо было исключить влияние на рост корней органического вещества почвы и азотфикенрующих бактерий, с этой целью использовали прокаленную почву. Полученные данные свидетельствуют о том, что статистическая достоверность в этом интервале

доз не связана с содержанием в почве азотфиксирующих бактерий. При исследовании почвы, в которую год назад был внесен пестицид в различных концентрациях, наблюдали статистически достоверное угнетение роста корней, что подтверждает эффект последействия, наблюдаемый в естественных условиях при использовании производных сульфонилмочевины.

При проведении биотестировання опытной почвы, в которую год назад был внесен гербицид с превышенной нормой расхода, отмечено угнетение роста корней кукурузы, что могло быть обусловлено, либо присутствием хармони в почве в больших концентрациях, либо токсичностью его метаболитов. Исследования опытной почвы через три месяца после обработки полей гербицидом показали стимуляцию роста корней кукурузы, что могло свидетельствовать о присутствии в ней хармони в микроколичествах.

Таблица 4.

Оценка интегральной токсичности почвы при внесении хармони с использованием тест-рас тений (п=5)

Внесено препарата, Длина корней кукуру- Р

MKT / кг почвы зы через 3 суток, мм

Контроль 66.0±0.8

1,5 91,0±2,9 <0,05

3,0 127,0±] ,1 <0,05

6,0 79,0±1,2 >0.1

15,0 57.0±0.4 >0,1

30,0 57.0±0,6 >0,1

60,0 51.0±0,3 >0,1

150,0 36,0±0.4 >0,1

300,0 34.0±0.3 <0,05

600,0 39,0±0,4 <0,05

3, Выводы

1. Хармони является малотоксичным соединением для крыс и цыплят. Коэффициент кумуляции по критерию гибели больше 5.

2. Клиническая картина острого отравления у лабораторных животных и птиц характеризуется отсутствием специфических признаков. Диагностическое значение имеют резко выраженная гипогликемия, увеличение концентрации кальция и фосфора в сыворотке крови с изменением соотношения между ними в сторону увеличения фосфора. При хронической

интоксикации ведущим патогенетически значимым признаком у крыс является кристаллурия, у птиц - слабость конечностей. Как и при остром отравлении, развивается гипогликемия, но при этом снижается содержание кальция и увеличивается концентрация фосфора в сыворотке крови.

3. В патоморфологической картине острого отравления преобладают сосудистые и дистрофические изменения в паренхиматозных органах и инфаркты селезенки. Острая интоксикация беременных крыс вызывает гинекологические заболевания в послеродовом периоде. В зависимости от дозы и длительности введения хармони при хронической интоксикации развиваются катаральная или гнойная пневмония, нскробиотические процессы в клетках эпителия извитых канальцев почек, нефрозо-нефрит, жировая дистрофия печени, размягчение трубчатых костей.

4. Всасывание, распределение и выведение из организма птиц хармони характеризуется появлением нескольких пиков концентрации препарата в сыворотке крови, мышечной ткани и внутренних органах. Наибольшее накопление пестицида происходит в легких, где в течение 5 суток сохраняется хорошо детектируемая концентрация. Особенностью токсикокинетики хармони в организме цыплят является его способность к энтеро-печеночной циркуляции и депонирование в перьевом покрове. Метаболиты гербицида в организме животных и птиц имеют следующие значения RfiO;l; 0,3; 0,7; 0,8; 0.9. При естественном уровне содержания остатков хармони в сое и включении ее в рацион происходит накопление препарата в органах и тканях животных. В организме беременных самок хармони проникает через плацентарный барьер и накапливается в тканях плода. Плацента проницаема для гербицида во все периоды беременности.

5. Хармони в дозах 50, 500 и 3000 мг/кг обладает эмбриотоксиче-ским и мутагенным действием, а также вызывает аномалии развития скелета и мочеполовых органов у потомства 1 и 2 поколений. Ежедневное введете хармони в дозе 0,7 мг/кг .тактирующим крысам задерживает рост и развитие крысят, воспроизводительная функция которых сохраняется, но жизнеспособность в последующем поколении снижается.

6. Четырехкратное введение хармони в дозе 0,7 мкг/мл в культуру клеток тестикул эмбриона быка (ТЭБ) вызывает повышение митотической активности. С увеличением количества пассажей возникают дистрофические изменения в клетках, характеризующиеся зернистостью, вакуолизацией цитоплазмы, пикнозом ядер, образованием симпластов. Доза 3000 мкг/мл среды вызывает уменьшение митотического индекса. Хромосомные нарушения при испытанных дозах представлены в виде единичных разрывов хроматид в концевых участках и центромере, фрагментации и ассоциации хромосом.

7. Терапевтическим действием при остром отравлении хармони обладает янтарная кислота при ежедневном введении в дозе 0.4 мг/кг, что проявляется коррекцией гематологических показателей и уровня глюкозы в крови животных.

8. При внесении в почву в дозах, не превышающих 150 мкг/кг, хармони вызывает стимуляцию роста корней кукурузы. С увеличением "концентрации наблюдается угнетающее действие пестицида на рост корней, причем угнетение регистрируется и через год после внесения хармони.

4. Практические рекомендации

1. Разработаны методические указания для специалистов ветеринарной службы "Дифференциальная диагностика отравлений животных гранстаром и хармони и контроль за содержанием их остатков в объектах окружающей среды", одобренные секцией животноводства НТС Главного управления сельского хозяйства и продовольствия Администрации Омской области (1998).

2. Модифицирован метод определения остаточных количеств хармони в органах и тканях животных, который может быть использован в химико-токсикологических отделах ветеринарных лабораторий.

3. Издан информационный листок "Способ коррекции гематологических показателей и уровня глюкозы в крови животных при острой интоксикации хармони" (1998).

4. Материалы диссертационной работы могут быть использованы при чтении лекций и проведении лабораторно-практических занятий со студентами по курсу токсикологии, а также при составлении учебных и методических пособий.

Список

работ, опубликованных по теме диссертации

1. Бойко Т.В. Влияние хармони на развитие потомства белых крыс при интоксикации в подсосный период Н Аграрная наука на рубеже веков: Материалы междунар. науч.-практ. конф. 15-17 окт. 1997 г., г.Акмола. -Акмола, 1997. - Т.1. - С.93-94.

2. Бойко Т.В. Влияние хармони на некоторые показатели крови у крыс // Материалы учеб.-метод, и науч.-произв. конф. института ветеринарной медицины ОмГАУ: тез. докл. за 1995-1997 гг.- Омск, 1998. - С.30.

3. Бойко Т.В. Способ коррекции гематологических показателей и уровня глюкозы в крови животных при острой интоксикации хармони: Информационный листок / Омский ЦНТИ. - Омск, 1998. - №55. - 2 с.

4. Бойко Т.В., Берина В.Г. Некоторые изменения в лейкограмме крыс под действием хармони в остром опыте // Материалы учеб.-метод. и науч.-произв. конф. института ветеринарной медицины ОмГАУ: тез. докл. за 1995-1997 гг. - Омск, 1998. - С.29-30.

5. Герунов В.И., Бойко Т.В., Герунова Л.К. Дифференциальная диагностика отравлений животных гранстаром и хармони и контроль за содержанием их остатков в объектах окружающей среды: Методические указания для специалистов ветеринарной службы. - Омск, 1998. - 15 с.

 
 

Текст научной работы по ветеринарии, диссертация 1998 года, Бойко, Татьяна Владимировна

} / ?

'? . /

шстт в1Ирйнарной

омского госуд4рств1шого аграрного

Ва правах рукописи БОЙКО Татьяна Владимировна

токсикологическая оцщка х1ршш - гершцйда нового покошш

16.00.04 - ветеринарная §армакология с токсикологией

Диссертация на соискание учено! степени кандидата ветеринарных наук

Научные:руководители:

доктор ветеринарннх наук Д.К.ГЕРУШВА

Заслуженный деятель науки РСФСР, доктор йю логических наук, профессор I. П. ДЬЯКОНОВ

Омск - 1998

- 2 -

содажшш

П. ОШОР JfflTIPiOTU.................................... 7

2.1. Фи зико-химические свойства и применение хар-

. . мош........................................... 7

2.2. Токсичность и потенциальная опасность произ -

. водных моч0вины .......................................II

2.3. Испо льзованив кле точных куль турв токсикологических исследованиях .......................... 17

2.4. Заключение к обзору литературы ................ 20

3.1. Материал и методы исследований ............... 23

3.2. Острая токсичность харшш ................... 28

3.2.1. Клинические симптомы и ж>р|обиохимические показатещз здови...............................28

3.2.2. 1атошр#ологические изменения в органах и тканях животных ж птиц при острош отравлении харшни ...................... 36

3.2.3. Токсикокше тика харшш в • организме цыплят .................................... 43

3.2.4. Испытание терапевтической эффективности янтарной кислоты при остром отравлении■ харшни .....................................................49

3.3. Хроническая токсичность хармони .............. 53

3.3Д. Определение кумулятивных'свойств хар- ■

. мони .......................................................59

3.3.2. Хроническая интоксикация крыс■микродозой харшни ........................... 59

3.3.3. Дейс твие шкродоз хармони на цыплят ■ в' ' хроническое опыте ..................... 63

3,3.4. Накопление хармони в организме животных яри естес твенном уровне его содержания в

кормах ................................................72

3.4. Отдаленные эЦектн действия хармони....................77

3.4.1. %копление хаР^0НИ'в органах■бе реме нных самок и плодов ................................77

3.4.2. Влияние хармони на воспроизвощ те лъную |жн-щш и качество потомства у крыс .....--------85

3.4.3. Развитие потомства при экспериментальной затравке лактирущих самок ............... 109

3.5. Использование культуры тканей в токсикологической оценке хармони .............................................ИЗ

3.6. йотвотирование почвы при использовании хармони . 122

4. ОЮУЖдаШ РВЗУЛЬШОВ. МССЛЩОВАНИЁ ......................131

5. ЗШШШЖ ........................................... 152

6. ВЫВОДЫ.............................................154

?. прмтйчйокш.ржошвдмда,............................ 157

ЖТ1РШРА.................................................158

В В I I I I I I

23

сторов повышения химиза

различных культур явдяе тся цйя сельского хозяйства с широким использованием минеральных удобрений, химических средств защиты растений от вредителей, болезней й сорняков. Применение пестицидов шеет большое значение при переходе на индустриальную технологи® возделывания культурных растений. В вас тощее время общее мировое производство пестицидов достигло йолее 2 шжш. т.в год по Д.В., ассортимент насчитывает ©кол© ?00 наименований действующих веществ ш более 30 тысяч препаративных |орм на их основе (В. Н. Мельников, 1993, Х9®Ь\М№'-

,1992). Быстрыми тещшщ увеличивается производство ш применение гербицидов, для которых пока нет альтернативы в борьбе с сорной растительностью, так как все другие способы более энергоемки и, следовательно, дороже. Общие потери от сорной растительности в высокоразвитых странах составляет приблизительно 10% от стой -мости сельскохозяйственной продукции, тогда как в развивающихся странах эти потери оцениваются в 25-50$.

Наряду с теп, что интенсивное применение пестицидов высокоэффективно, оно шожет приводить м к отрицательным последствиям

меры по регламентации

, М.ВДГвев, 1984).

хранения и транспортировки пестицидов н© исключают возможности накопления остаточных количеств в объектах окружающей среды и продуктов питания растительного происхождения. Шопе ядохимикаты в силу своей устойчивости и миграции по пищевым цепям способны накапливаться и в организме животных, что приводит к отрицательному воздействию их на здоровье животных и качество продуктов животного происхождения. Исключительно большую опасность

представляем накопление ксенобиотиков в организме беременных животных, так как это может привести не только к снижению жизнеспособности, но и к генетическим изменениям у потомства. В связи о этим особенно актуально! становится проблема пестицидах токсикозов для решения которой необходимы конкретные сведения, касающиеся токсичности пестицидных препаратов, поступающих на рынок потребителя. Важной частью исследований новых химических соединений шляется изучение отдаленных последствий их действия на организм животных и человека.

Цель работы - дать токсикологическую оценку и экспериментально обосновать потенциальную опасность отдаленных эффектов действия хармони-гербицида нового поколения.

Научная новизна. В результате экспериментальных исследований установлены клинические ж патомор|ологические признаки острого и хронического отравления животных и птиц, обнаружено, что хармони вызывает стойкую гипогликемию и нарушает калъций-#ое§ор-ный обмен. Впервые изучена динамика остаточных количеств гербицида в организме цыплят, установлены энтеропеченочная циркуляция и депонирование пестицида в перьевом покрове, а также проникновение хармони через плацентарный барьер и накопление его в тканях плода. Экспериментально обосновано негативное влияние пестицида на воспроизводительную функцию животных и качество потомства, установлено его эмбриотокеическое и тератогенное действие. В опытах на культуре клеток тес тику л эмбриона быка (ТЭБ) и соматических клетках костного мозга крыс обнаружены мутагенные ©Цектн хармони. Экспериментально подтверждено, что содержание хармони в растениях в следовых количествах приводит к накоплению гербицида в органах и тканях животных. Впервые испытана терапевтическая

эффективность янтарной кислоты жри остром отравлении хармони, показано ее положительное влияние на эритропоэз и углеводный обмен в организме лабораторных животных. Методом биотеетирова-нмя установлено, что содержание в почве хармони в концентрации, не превышающей 150 мкг/кг, оказывает стимулирующее влияние на рост корней кукурузы, a g увеличением концентрации пестицида наблюдавтся угне тазщий э|фект,

Практическая ценность. Разработаны методические указания для специалистов ветеринарной службы "ЛиЦеренциальная диагностика отравлений животных гранетаром и харшони и контроль за содержанием их остатков в объектах окружающей среды", одобренные секцией животноводства ЩС Главного управления сельского хозяйства и продовольствия Администрации Омской области (1998). Издан ин|ормационный листок "Способ коррекции гематологических показателей и уровня глюкозы в крови животных при острой интоксикации хармони" (1998). Экспериментально обоснована терапевтическая эЦективность янтарной кислоты при остром отравлении животных гербицидом........

На зашту выносятся:

- клинйко-биохймические и пат ом ор#о логи че екке признаки острой и хронической интоксикации животных и птиц хармони;

- экспериментальные данные о терапевтической эффективности янтарной кислоты при пестицидном токсикозе;

- результаты изучения отдаленных последствий действия хармони;

- оценка токсичности пестицида на культуре клеток тести -

кул эмбриона быка (ТЭБ);

- результаты биотестирования почвы при использовании хармони.

- 7 -

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В настоящее время отмечается тенденция к увеличению использования в сельском хозяйстве химических средств защита растений.

Одна из самых значительных удач в области химии гербицидов в последние годы - это разработка Цирмой "Дюпон" препаратов на основе eyibf онйлмочевйш, характеризующихся наименьшими из известных нормами расхода. В борьбе с широколистными сорняками они примерно в 100 эффективнее большинства других поступающих на рынок гербицидов (В.А.Каспаров, В.К.Прожшенков, 1990; I.T. Макеева-Гурьянова, Ю.Я.Спи рядов, В.Г.Шестаков, 1989; .З-лг/и. Che/же а { Aa/idUe>á> 198? и др.). На основе суль|онилмочевины разработан ряд высокоэЦективных гербицидов; глин, эли, гран -стар, амбер» лондакс, классик, оуст, трезор, экспресс, телар и др. Одним из представителей этого класса, разрешенных к использований на территории России, является хармони.

2.1. #йзйко-химмческие свойства ш жршедейие хармонй

Хармони (кодовый номер ДРХ-6316), действующее вещество - ти-амутурон, химическое название - метил 3 -[[ 4-метокси-6-метил-1,3,5 - триазин-2-ил) амйНокарбонйл7амййосуль$онйл7 - 2-тио-

§енкарбоксилат.

Структурная формула: о и—/осн*

ПГ "К*

Молекулярная формула

Молекулярная масса 387,4; температура плавления 186°С; тиамету-

рон хорошо растворим в воде: при 25°С и рН 5-260 мг/д, рВ 7-2400

мг/л, растворимость в ацетонитриле при мг/мл, в этила-

цетате при 25°С - 2,6 мг/мл ( £М Яг?^ ¿¿ai., 198?; ftzcPwt. Canada, 1984; îFûc/^m 1987; S.fr Sto/üs

et Ai., 1985).

Хармони содержи* действующего вещества тиаметурона. Препаративная форма сухая текучая суспензия, представляющая собой мельчайше Й=0,3мм) во до диспергируемые гранулы.

Гранетар - действующее ^вещество трибенурон, представляет собой сухую текучую суспензию, содержащую 75% действующего вещества.

Трезор - выпускается в виде 60% смачивающегося порошка, содержащего 0,4$ триасуль|урона, 59,6$ - 2,4-дихлор$еноксиуксуа ной кислоты.

Глин - представляет собой сухую текучую суспензию, содержащую 75$ д.в.хдорсуль|урона.

Классик - препаративная §орма - диспергируемые гранулы, действующее вещество - 25% хлоримурон-этил.

Лондакс содержит 10% бенсуль!урон метил, представляет собой смачивающийся порошок.

В сухом виде препараты стабильны неопределенно долгое время. В водных растворах происходят |оторазложение и гидролиз, наиболее интенсивный в кисло! среде уеЫй{-> 1987; С. ¿1 et al, 1986 ; Лгм ÛAc*ûe&f ÀtuiaiSa?^

198?; рекламный проспект - Трезор).

Для современного ©тала разработки пестицидов характерен поиск препаратов, обладающих высокой активностью в низких дозах (5-10 г/га) и малой токсичностью, для теплокровных животных, полезной |ауны и флоры. Это прежде всего гербициды, действующие на биохимические процессы, которых нет у животных. К

и относятся производные сулъфони лмочевинн, элективные дозы которых составляют десятки граммов на гектар (В.А.Захаренко,

Родоначальниками гербицидов это! группы в разных системах выращивания мелкозерных злаковых культур (пшеница, ячмень, рожь, овес) являются хлорсужь|урон (ДРХ-4189, глин) ш метсуль|уронме~ тшл (ДРХ-Т 63?6, эли). Хлорсуль|урон внсокоэЦективен против ряда широколистных сорняков и некоторых однолетних злаков, таких как: ширица, пикульник, марь белая, мокрица, курай, горцы, щавель, все виды крестоцветных ш ряд других. Однако он обладает одним существенным недостатком: остаточные количества гербицида могут повреждать ряд чувствительных культур, следующих в сево -обороте за зерновыми (масличный рапе, еахарная свекла, соя, кукуруза и др.) (1.Т.Макеева-Гурьянова, Ю.Я.Спиридонов, В.Г.Шеста-ков, 198?; H-A-Moterso/i; 1984; О.Г.Жемчужин, 1988). Нетсуль -|урон-метил исчезает из почвы несколько быстрее и применяется в более низких дозах, однако также может оказывать отрицательное ©статоров действие на культуры севооборота через год и более после применения в посевах зерновых (В.1.3ахаренко, Н.Н.Мельников, 1996; И.Р.Пмтина, З.ЖЛознанская, 1994). Эти обстоятельства побудили |ирму "дюпонв продолжить поиск суль§онилмочевины, обладающих гербицида остью, но безопасных для последующих кужь-тур. В результате в 198? году были выпущены новые препараты: JPX-H63IS (хармони) ш ДРХ-Ь-5300 (гране тар). Кроме того, ¡шрюй

был предложен гербицид С-Р&-ШШШ (амбер) ( С. fiu-eAAcfa¿¿aft-, 1986; ¿Я. gt 1985).

Хармони (ДРХ-М 6316) обладает кратковременным остаточным действием в почве, поэтому его рекомендуют использовать только

для посдевсходовой обработки (Л Т^&у^р/г., 1987;^^^, 1985). Проведении© в ряде стран Европы опыты показали, что для озимой пшеницы он безопасен в дозах до 120 г/га. Озимый ячмень менее устойчив, и в отдельных случаях отмечено повреждение культуры этим гербицидом. По данным ^ТЛо/п^м (1986),^^^^ (1985) остаточное действие хармони против сорняков кратковременно: менее 30-ти дней в зависимости от погодных условий и внесенной дозы, поэтому быстрое исчезновение гербицида из почвы позволяет использовать нужные севообороты.

Все суль|онйлм0чевины относят к низкоперсистентным гербицидам. В порядке уменьшения персистентности судь§онимочевины можно расположить в следующий ряд: глин (ДРХ-^189)> оуст (ДРХ-Т 5648) — эли (ДРХ-Т 63?6)~ амбер (СбА-131036) классик (ДРХ-6026) > хармони (ДРХ-М 6316) - гранстар (ДРХ-15300) (

Рста-иа, 1987).

В полевых условиях, где исчезновение гербицида из почвы

обусловлено детоксикацией и вымыванием его из пахотного гори -зонта, в летнее время средний период полураспада хлорс^ль|уро-на составляет 1-2 месяца { ЯоРел,?. ШЧ^-ШЬт;

1982\ МЛ Ра//??, </, 1980). В холодное время скорость

разложения препарата резко снижается.

По данным И.А&'омЩ1985), хармони и гранстар разлагаются в почве очень быстро, период полураспада хармони составляет менее одной недели, а у гране тара колеблется от I до 6 суток в зависимости от рН почвы и содержания органического вещества.

Результаты лабораторных, вегетационных и полевых опытов, проведенные У 'Шпгеу, /У , £ (1985УУ.^,

(1986), показали, что суль§онилмочевины относи -

тельно слабо сорбируются почвенными коллоидами и довольно подвижны в почвах, возможно, что на легких песчаных почвах с низким содержанием органического вещества и высоким значением рВ они будут вымываться из корневой зоны растений, что в итоге приведет к снижению эффективности гербицидов и загрязнению окружающей среда.

Опасность пестицидов для окружающей среды состоит прежде всего в том, что подавляющее их большинство - синтетические химические токсиканты, не встречающиеся в природе. В связи с этим при возрасташщих объемах применения этих чужеродных веществ их остатки или продукты метаболизма могут накапливаться в объек -тах ©кружащей среды, мигрировать по цепям питания и вызывать нежелательные э||екты в ивой природе, избирательно действуя на §лору и #ауну, а также загрязняя продукты питания, корма ш питьевую воду. Загрязнение остатками нестидадов растений и растительной продукции представляет прямую опасность для человека и животных. Однако и в отдаленном будущем вряд ли удастся обойтись без химических средств защиты растений. Следовательно, речь может идти только об усовершенствовании агрохимикатов при условии всестороннего изучения и учета их токсических свойств.

2.2. Токсичность и потенциальная опасность производных

мочевины

По данным А.В.Ермолина (1987), изучавшего вопросы токсикологии производных мочевины, в основе патогенеза интоксикации этими препаратами лежит сложный комплекс взаимосвязанных мор|о-биохимических реакций, ведущим звеном которого является выраженное прооксидантное действие, нарушение обмена порфиринов, а также способность их выступать в роли тиоловых реагентов, обу -

словливающих наружен!© функциональной активности ферментов мо-нооксигеназной системы пнчени, снижение проницаемости и целостности мембран, что ведет к дестабилизации уровня электролитов, изменению |ункционального состояния нервной и эндокринной систем.

Производные мочевины при поступлении в организм животных быстро всасываются и уже через 30-60 минут обнаруживаются в крови в |орме основного метаболита и небольших количеств препарата, а затем они поступают в органы и ткани, концентрируясь преимущественно в печени, почках, селезенке, легких, сердце ш меньше в головном мозге, жировой и мышечной тканях, коррелируя с дозой препарата и скоростью его разложения.

Данных о механизме действия производных сульфонилмочевнны в литературе нет. Считают, что представители одного и того же класса соединений, как правило, обладают различными токсикологическими свойствами, хотя и близки но строению. Каждое вещество имеет свои характерные особенности. Несмотря на это, у разных представителей одного и того же класса соединений всегда имеются одни и те же первичные механизмы действия (Ж.Н.Медведь, 1977).

В соответствий с принятой класси#йкацие1 химических веществ по токсичности (Ж.М.Медведь, 1977), большинство препаратов из группы производных мочевины относят к малотоксичным, однако есть ереди них среднетокеичные (карпен, митак, розалин), высокотоксичные (вакор, ФДШ и сильнодействующие (крысид). Сведения о токсичности производных суль§онйлмочевины несколько расходятся. Так, по данным 1.Ï.Макеевой~Гурьяновой, Ю.Я. Спиридонова и В.Г.Шестакова (1987), препараты из группы производных еуль§онил-

мочевины относятся к малотоксичным для теплокровных животных пестицидам. Авторы утверждают, что эти гербицида не представляют серьезной опасности для рыб, птиц и дикой фауны. Среднесмер-тельная доза сульфонидмочевин для крыс, по их же данным, состав ляет более 5000 мг/кг. Другие исследователи относят эти соединения к средне токсичным (В.И.Воройянский, 1§89; О.А.Грабовская,