Важнейшим звеном в интенсификации сельскохозяйственного производства и существенным резервом повышения производительности труда является дальнейшее расширение применения средств химизации, в том числе пестицидных препаратов [3, 6].
Совершенствование ассортимента пестицидов, разрешенных для применения в сельском хозяйстве, направлено на снижение токсичности препаратов для теплокровных животных и человека, культурных растений и полезных объектов, уменьшение стойкости химикатов в продукции и окружающей среде, обеспечение препаратами культур, для которых ассортимент недостаточен. Определенные ограничения в формирование ассортимента пестицидов вносят требования по снижению общей токсичности, канцерогенного, эмбриотоксического, тератогенного и других отрицательных отдаленных эффектов. [7]
Одно из первых мест по объемам продаж среди пестицидов занимают средства борьбы с сорной растительностью [8]. Состав отдельных групп гербицидов меняется довольно быстро, появляются новые классы. Так, гибридизация молекул триазинов и мочевин позволила получить сульфонилмочевины – соединения, революционизирующие данную область: появилась возможность применять дозировки в 50–100 раз меньше, чем при использовании арилоксиалканкарбоновых кислот (2,4-Д, 2М-4Х и другие).
Вслед за первым препаратом из этого класса – глином (хлорсульфуроном) появляется ряд других эффективных гербицидов – гранстар, хармони, кросс, прессинг, хардин, телл, титус, лорд, логран и другие. Производные сульфонилмочевин стали использоваться как компоненты смесей со старыми препаратами – производными арилоксиалканкарбоновых кислот и другими (препараты трезор, ковбой, дифезан, сансак, сатис и т.д.) [1].
Применение гербицидов подлежит строгой регламентации и контролю вследствие потенциальных проблем, связанных с их токсичностью для животных и человека. В связи с этим является актуальной разработка методов прижизненной и посмертной диагностики отравлений препаратами данной группы.
Цель исследования – оценка морфофункциональных изменений в организме животных при отравлении гербицидами – произ- водными сульфонилмочевины.
Материалы и методы исследования
Исследования проведены на лабораторных животных (мышах, крысах и морских свинках) разного пола и возраста. В опытах использовали 75 % сухие текучие суспензии гранстара (метил-2-[[[[N-(4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ил)метил-амино]карбонил]амино]сульфонилбен-зоат) и хармони (3,3-4-метокси-6-метил-1,3,5-триазин-2-ил уреидосульфонил тиофен-2-карбоновой кислоты метиловый эфир) производства «Дюпон» (США), а также кормовые культуры, обработанные гранстаром с соблюдением нормы расхода и ее превышением в 10 раз. Диапазон доз гербицидов варьировался от пороговых до летальных. Выведение животных из эксперимента осуществляли через 2 недели после острого отравления и по истечении месяца при скармливании обработанных гранстаром растений, а также патоморфологическому исследованию подвергали трупы животных, погибших в ходе эксперимента.
Гематологические исследования проводили по общепринятым методикам. Содержание глюкозы в цельной крови определяли по цветной реакции с ортотолуидином. Для гистоисследования патматериал фиксировали в 4 % нейтральном растворе формальдегида, жидкостях Карнуа и Шабадаша. Срезы получали с парафиновых и замороженных блоков.
Эвтаназию животных осуществляли, учитывая требования Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для научных целей [2].
Для проведения гистологического исследования срезы окрашивали гематоксилином и эозином, а также по Ван-Гизону. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) выявляли галлоцианин-хромовыми квасцами по Эйнарсону, нейтральные жиры – суданом III по Герксгеймеру, общие липиды – суданом черным В по Лизону, общий белок – по методу Бонхега, слизь – с помощью муцикармина Мейера. Гликоген определяли по методу Шабадаша. Постановку соответствующих контролей, приготовление красителей и буферных растворов проводили в соответствии с требованиями, приведенными в руководствах [4, 5, 9, 10].
Результаты исследования
Клинические симптомы при отравлении пестицидами в большинстве случаев малоинформативны, однако в комплексе с другими изменениями они представляют определенную ценность в диагностике токсикозов.
Клинический симптомокомплекс при отравлении производными сульфонилмочевины крайне скуден. С увеличением вводимой дозы препаратов углубляется депрессия, а также удлиняется время пребывания животных в депрессивном состоянии. Например, развитие токсической комы и наступление летального исхода у мышей наблюдали в течение первых пяти суток после введения им гранстара в дозах 3 000–8 000 мг/кг массы. Наступлению гибели предшествовали прогрессирующая слабость, дрожание, потливость. Гранстар в экспериментальных условиях вызывал снижение уровня гемоглобина и уменьшение количества эритроцитов, но особенно резко убывала концентрация глюкозы в крови.
Дифференциальное значение в диагностике отравления хармони имеет красноватый цвет мочи у животных. Однако данный признак не является постоянным и слабо коррелирует с дозой препарата. При хронической интоксикации возможно развитие кристаллурии и формирование мочевых конкрементов, у самцов – возникновение баланопостита.
Картина крови при остром токсикозе характеризуется снижением количества гемоглобина, эритроцитов, лейкоцитов и уменьшением концентрации общего белка. Причем с увеличением дозы препарата эти колебания становятся более существенными, содержание глюкозы в крови может снижаться в 6–8 раз. В лейкограмме установлено дозозависимое снижение относительного содержания нейтрофилов на фоне лимфоцитоза.
Качественные изменения характеризуются гипо- и полихромазией, анизо- и пойкилоцитозом, а также появлением ядерных эритроцитов. В клетках белой крови встречаются патологическая зернистость и разрыхление ядерного хроматина, отмечается выход цитоплазмы лейкоцитов в межклеточное пространство. Отмеченные изменения настораживают относительно преимущественного действия производных сульфонилмочевины на углеводный обмен и эритропоэтическую функцию кроветворных органов.
Характер и степень выраженности морфологических изменений в органах и тканях животных при отравлении гранстаром и хармони зависят от дозы препаратов и продолжительности их действия в организме.
Так, например, у животных, павших в первые сутки после острого отравления гранстаром, печень несколько увеличена, дряблая, красно-серого цвета, ткань на разрезе тусклая, с поверхности разреза стекает значительное количество крови, окрашенной в темно-красный цвет. Гистологически установлено переполнение кровью сосудов преимущественно в центре печеночной дольки, возможны кровоизлияния. В гепатоцитах, как правило, отмечается в разной степени выраженная белково-жировая дистрофия (рис. 1).
При остром отравлении в почках наблюдаются очаги покраснения. На разрезе корковое вещество преимущественно серого цвета. Ткань тусклая, дряблая. При гистологическом исследовании отмечаются кровоизлияния и зернистая дистрофия эпителия извитых канальцев (рис. 2).
Легкие не спавшиеся, покрасневшие, тестоватой консистенции, с поверхности разреза при надавливании стекает пенистая жидкость. Кусочки легкого, погруженные в воду, тяжело плавают или тонут. На гистопрепаратах кровеносные капилляры межальвеолярных перегородок расширены, в полостях альвеол содержится жидкость, иногда в ней заметно значительное количество клеток альвеолярного эпителия и эритроцитов.
Слизистая оболочка желудка и кишечника гиперемирована, отечна, видны мелкие кровоизлияния. При гистологическом исследовании обнаруживается расширение сосудов, набухание клеток покровного эпителия. Соединительная ткань ворсинок кишечника с участками инфильтрации лейкоцитами.
Сердечная мышца серого цвета, тусклая. При микроскопировании гистопрепаратов выявлена картина слабо выраженной зернистой дистрофии.
Через две недели после острого отравления гранстаром или хармони в печени у животных обнаруживали очаговые некрозы, инфильтрированные клеточными элементами. Сохранившиеся гепатоциты находились в состоянии зернистой или белково-жировой дистрофии (рис. 3). При этом отмечалось снижение содержания гликогена (рис. 4), во многих случаях выявляли только следы последнего и снижение содержания белка и РНК (рис. 5, 6). Ядра значительной части гепатоцитов находились в состоянии пикноза, рексиса, лизиса.
Почки увеличены, их консистенция дряблая, поверхность разреза без обычного блеска, тусклая, серого цвета, мозговое вещество красного цвета. При гистологическом исследовании в эпителии канальцев выявляется выраженная зернистая дистрофия. Клетки эпителия набухшие, с зернистой цитоплазмой, ядра многих клеток пикнотичны.
Сердце обычно с притупленной верхушкой, миокард на разрезе тусклый, серого цвета. Гистологические исследования показывают, что мышечные волокна утолщены, лишены поперечной исчерченности, содержат плохо контурированные ядра.
Слизистая оболочка кишечника несколько набухшая, утолщена, покрыта толстым слоем слизи. При гистологическом исследовании заметна ее инфильтрация клетками на фоне слизистой дистрофии эпителия.
Легкие покрасневшие, несколько тестоватой консистенции. При анализе гистологических препаратов установлено переполнение кровеносных сосудов, утолщение стенок альвеол вследствие инфильтрации их клетками.
Отмеченные патоморфологические изменения в органах свидетельствуют о вовлечении в патологический процесс печени, почек, сердца и легких при отравлении производными сульфонилмочевины.
Очевидно, глубокие дегенеративные и деструктивные изменения в печени, вызывающие жировую декомпозицию, ведут к освобождению ферментов, стимулирующих дальнейшее расщепление тканевых белков. Накопление в организме ядовитых продуктов аутолиза паренхимы печени приводит к развитию дегенеративных изменений в миокарде, почках и центральной нервной системе. Регистрируемое иногда развитие гломерулонефрита может быть обусловлено не только изменением реактивности организма, но и непосредственным раздражением нервных окончаний в почках проходящими через сосудистый аппарат клубочков сульфонилмочевинами. Очевидно, что развитие печеночно-почечной недостаточности является важным звеном в патогенезе острого отравления животных гранстаром или хармони.
Патоморфологическую картину при экспериментальной затравке животных гербицидами подтверждают результаты опытов при длительном скармливании им растений, обработанных гранстаром. Если при норме расхода 40 г/га были отмечены слабо выраженные изменения во внутренних органах, то при увеличении нормы расхода гранстара в 10 раз включение обработанных растений в рацион морских свинок способствовало развитию застойных и дистрофических изменений в печени животных.
При гистологическом исследовании было отчетливо выражено переполнение сосудов печеночной дольки. Гепатоциты, как правило, имели округлую форму и зернистую цитоплазму. В некоторых клетках, преимущественно в центре печеночных долек, отмечали распад цитоплазмы. При этом ядра клеток, как правило, были уменьшены в объеме, неправильной угловатой формы, иногда набухшие, с низким содержанием хроматина. При гистохимическом исследовании наблюдали накопление жира при снижении содержания РНК и гликогена в гепатоцитах.
В семенниках у самцов, получавших растения, обработанные гранстаром с нормой расхода 40 г/га, выявлены дистрофические изменения в клетках зародышевого эпителия яичек, разрыхление эпителия. При увеличении нормы расхода препарата, ежедневное потребление самцами обработанной пшеницы приводило к отторжению эпителия и скоплению клеточного детрита в просвете семенных канальцев.
Нарушение регламентов применения гранстара и накопление его остатков в растениях приводили к развитию патологических изменений и в других органах. В почках опытных животных наблюдали зернистую дистрофию. В легких появлялись очаги уплотнения. При гистологическом исследовании отмечали катаральную бронхопневмонию и разрастание перибронхиальной соединительной ткани.
Сердце имело пеструю окраску, дрябловатую консистенцию. Очаги серого цвета на разрезе не представляли типичного рисунка. На микропрепаратах было заметно набухание мышечных волокон, поперечная исчерченность которых отсутствовала или была слабо выражена, появлялись очаги разрастающейся соединительной ткани.
В различных участках мозга наблюдали локальную гиперплазию глиальных элементов. Кровеносные сосуды имели утолщенные стенки. Часто возникали периваскулярные отеки. Местами встречались слабо окрашивающиеся нервные клетки с увеличенными ядрами или интенсивно окрашенные пикнотичные клетки. Периваскулярные пространства были часто расширены.
В желудочно-кишечном тракте иногда наблюдали застойную гиперемию и отек.
Селезенка была несколько увеличена, красно-серого цвета. При гистологическом исследовании отмечали умеренное кровенаполнение, отсутствие четко выраженных реактивных центров. Единственным патоморфологическим признаком, имеющим дифференциальное значение в диагностике отравлений данными препаратами, являются инфаркты селезенки при остром отравлении хармони, изменяющие контуры органа и подтверждаемые гистологически.
Заключение
Отмеченные патоморфологические изменения свидетельствуют о политропном действии производных сульфонилмочевины и возможности таких постинтоксикационных осложнений, как нефрит, нефроз и нефролитиаз, пневмония и плевро-перикардит, кардиосклероз и воспалительные заболевания желудочно-кишечного тракта, метаболические нарушения в миокарде и печени, а также угнетение функции репродуктивной системы, что имеет немаловажное значение не только в диагностике субклинических токсикозов, но и в оценке экологической безопасности препаратов названной группы.
Библиографические ссылки
1. Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. Часть I. Пестициды. М., 2018. 877 с.
2. Европейская конвенция о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (ETS N 123), вместе с «Руководством по размещению и заботе о животных», «Статистическими таблицами и пояснительными записями» (г. Страсбург 18.03.1986) (с изм. от 22.06.1998) URL: http://base.garant. ru/4090914/ (дата обращения: 10.10.2018).
3. Захаренко В. А. Рынок пестицидов России и перспективы его развития // Защита и карантин растений. 2014. № 11. С. 3–6.
4. Лилли Р. Патогистологическая техника и практическая гистохимия / Р. Лилли. М.: Мир, 1969. 646 с.
5. Меркулов Г. А. Курс патолого-гистологической техники. Л. : Медицина, 1969. 423 с.
6. Оптимизация контроля загрязнения экополлютантами молочно-товарных ферм в зоне интенсивных техногенных эмиссий / Е. Н Беспамятных., И. М. Донник, М. Л. Исаев, М. Н. Михеев, Е. Н. Шилова // Аграрный вестник Урала. 2007. № 6 (42). С. 38–40.
7. Памужак Н. Г. Совершенствованию ассортимента пестицидов постоянное внимание // Защита и карантин растений. 2007. № 1. С. 7–11.
8. Папцов А. Г., Попова А. Г. Мировой рынок средств химической защиты растений и тенденции его развития // Агропродовольственная политика России. 2013. № 11 (23). С. 104–107.
9. Пирс Э. Гистохимия. Теоретическая и прикладная. М.: Мир, 1962. 963 с.
10. Ромейс Б. Микроскопическая техника. М.: Издательство иностранной литературы, 1953. 719 с.
Авторы
В. И. Герунов, доктор ветеринарных наук, профессор кафедры анатомии, гистологии, физиологии и патологической анатомии ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина» (Омский ГАУ), Омск
Л. К. Герунова, доктор ветеринарных наук, профессор кафедры диагностики, внутренних незаразных болезней, фармакологии, хирургии и акушерства Омского ГАУ, Омск
Т. В. Бойко, доктор ветеринарных наук, доцент, заведующая кафедрой диагностики, внутренних незаразных болезней, фармакологии, хирургии и акушерства Омского ГАУ, Омск
