Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Уровень кадмия в органах и тканях

Среди сельскохозяйственных животных максимальная концентрация Cd зарегистрирована в щетине свиньи (17,0... 47,8 мг/кг). В костной ткани, печени, почках и мышцах этого животного уровень Cd был соответственно в 7,9,10 и 16 раз ниже (О.А. Соколов, В.А. Черников, 1999).

Относительно высокий уровень Cd обнаружен в почках и печени кро­ликов-4,46 и 1,17 мг/кг (С.Ф. Тютиков,2000а).

У лося, кабана и косули содержание Cd в почках (0,54... 0,78 мг/кг) было в несколько десятков раз выше, чем в печени и мышцах (С.Ф. Тютиков, 2000а).

У кольчатой нерпы Ладожского озера самый высокий уровень Cd об­наружен в волосе - 0,96 ±0,11 мг/кг. Содержание этого элемента в почках печени и мышцах было соответственно в 2, 3 и 20 раз ниже (Э.В. Ивантер и др., 1998).

Основным органом-мишенью для Cd - также являются поч­ки, где концентрация этого ТМ могут достигать 42 мг/кг. В печени, костной ткани, мышцах и волосе содержание Cd было соответственно вЗ, 11, 14 и 26 раз меньше (О.А. Соколов, В.А., Черников, 1999).Кадмий ингибирует функции иммунной системы (Ю.А. Радцев, 2002).

У кур Cd, как и РЬ накапливался преимущественно в костях - 2,13 мг/кг. В почках, печени, мышцах и сыворотке крови уровень Cd был на два порядка и более ниже (Е.С. Клепцина, В.Л. Петухов и др., 1999).

Содержание тяжелых металлов в пищевых продуктах животного происхождения

Содержание химических элементов в живых организмах не является прямой функцией от их распространенности в природе (А.М.Ивлев, 1986). Вместе с тем известно, что прохождение химических элементов по пищевой цепи может приводить как к их рассеиванию, так и к накоплению - биологическому концентрированию (Ю.Одум, 1986). Под цепями питания или трофическими (от гр. trophe - питание) цепями понимают ряды биологических видов растений, животных, грибов, микроорганизмов, связанных друг с другом отношениями: пища - потребитель (В.Ф. Протасов, А.В. Молчанов, 1997). Организмы последующего звена цепи поедают организмы предыдущего звена, и при этом осуществляется последовательный по цепи перенос вещества и энергии, лежащей в основе природного круговорота веществ. При каждом переносе от звена к звену теряется большая часть потенциальной энергии (порядка 80-90%), рассеивающейся в окружающей среде в виде тепла. Полагают, что по этой причине число звеньев (видов) в цепи питания ограничено и не превышает 4-5.

По образному выражению выдающегося американского эколога О. Дженри: «Мы называем растения первичными продуцентами, потому что только они способны создавать из неорганического вещества энергетически насыщенную химическую связь углерод - кислород, от которой зависит существование всех остальных форм жизни. Все, что мы едим, будь-то растения или животные, да и в совершенно прямом смысле - мы сами, получено в конечном счете из растений» (Цит. по С.Д.Дерябо, А.Д.Левин, 1996).

Загрязнение объектов биосферы, в том числе пищевого сырья животного происхождения, солями различных металлов может иметь ряд серьезных последствий для здоровья человека. Актуальность проблемы заключается в том, что поступление токсикантов в организм человека происходит чаще всего по сложной системе: почва - растение - животное - человек.

Исследования Д.А. Криволуцхого и А.Д. Покаржевского (1986) показали, что аккумуляция микроэлементов и тяжелых металлов в организме в большинстве случаев зависит от их содержания в пище. Содержание элементов зависит и от почвенно-климатических зон: во влажных условиях почти все животные концентрируют кальция, йода, натрия больше, чем в аридных (Д.С Орлов,1998).

В настоящее время интерес привлекают закономерности аккумуляции тяжелых металлов в животных в целях прогнозирования медико-биологического эффекта загрязнений.

Кадмий, ртуть, свинец, хром, висмут обладают высокой нефротоксичностью, что связано с их способностью депонироваться в паренхиматозных органах, особенно в корковом веществе почки (G.Franchini, 1978), и медленным выведением из организма. Период полувыведения для кадмия составляет более 10 лет, для свинца - около 30 лет, для хрома - около 1 месяца.

Позитивное гидростатическое давление, работа противоточно-множительной системы приводят к рециркуляции в организме низкомолекулярных метаболитов, отложению незаряженных токсинов в почечном интерстиции с последующей активацией медиаторов воспаления и развитием иммуно-воспалительного процесса (A.W. Harman,1995).

В качестве основных патогенетических механизмов цитотоксического действия металлов в литературе рассматриваются: усиление перекисного окисления липидов, нарушение кальциевого гомеостаза и окислительного метаболизма клетки (I.Ambrosi,1990;B.A.Fowler,1992;H.C.Gonick,1983).

Перекисное окисление липидов непосредственно катализируется ионами металлов с переходной валентностью (хром) (K.M.Schaich,1992). Его присоединение может быть связано также с уменьшением антиокислительной защиты клетки (B.Halliwel,1994).

Под действием ртути усиливалось перекисное окисление липидов в эритроцитах (B.O.Lund,1993).

Перекисное окисление липидов, индуцированное действием солей ртути и кадмия, наиболее интенсивно протекало в митохондриях, вызывая нарушение их функции (B.O.Lund,1993).

Митохондрии являются мишенью для токсического действия солей ТМ, что подтверждается изменением их формы, структуры и размеров при морфобиоптических исследованиях почек и печени животных, подвергавшихся воздействию солей ТМ (B.A.Fowler,1992).

В основе ингибирующего действия металлов на функцию митохондрий может лежать их способность менять мембранный потенциал (J.Martel,1990).

Мембранный потенциал митохондрий определяется градиентом ионов водорода, продуцируемых митохондриальной электронной транспортной цепью. Коллапс электрохимического градиента может быть следствием повреждения как дыхательной цепи митохондрий, так и цикла Кребса (A.Uribe,1994).

Кадмий способен ингибировать ферменты цикла лимонной кислоты и электронной транспортной цепи: цитрат-синтетазу, сукцинат-дегидрогеназу, цитохром-С-оксидазу (R.Passada,1983).

Kesseler A.(1994) продемонстрировал, что кадмий стимулирует утечку протонов (проникновение протонов через мембрану митохондрий как пассивно, так и через изменение стехеометрии протонной помпы), снижая тем самым эффективность окислительного фосфорилирования.

Нарушение функции митохондрий при воздействии ртути, кадмия, свинца, хрома в конечном итоге проявляется снижением продукции макроэргов, уменьшением соотношения АТФ/АДФ (A.Kesseler,1994), падением активности АТФ-зависимых ферментных систем (J.Martel,1990). К универсальным механизмам цитотоксичности относят и нарушение кальциевого гомеостаза клетки (A.W.Harman,1995).

Тяжелые металлы могут влиять на кальций-рецепторную систему непосредственно, путем замены кальция на рецепторах или опосредованно, через изменение потока металла в клетку (D.G.Minnema, 1998; J.G. Pounds, 1991).

Кадмий - один из наиболее вредных токсикантов, обладающий явно выраженным тератогенным и мутагенным эффектом. У млекопитающих он в основном накапливается в печени, почках, костях. Основываясь на нормативах токсикологии человека, можно считать, что концентрация кадмия в пределах 100-200 мкг/г (сырой массы) в почках, вероятно, представляет опасность для млекопитающих (Загрязнители, пища, здоровье, 1999 б).

В Швеции в органах лосей было установлено опасное для человека содержание кадмия. Кадмий в первую очередь накапливается в почках, и после достижения пороговой концентрации - около 0,2 мг на 1 г массы почек - появляются симптомы тяжелого отравления и почти неизлечимого заболевания (В.Эйхлер, 1993).

В Финляндии и Норвегии в печени и почках лосей, оленей, косуль и зайцев найдены концентрации кадмия, которые значительно выше принятого ВОЗ предела {В.Эйхлер, 1993).

Свинец накапливается в печени, почках, легких и скелете животного. При поступлении свинца в костную ткань для выведения его из организма требуется несколько лет. До сих пор не выявлено, адсорбируют ли животные свинец через кожу или он проникает через легкие, либо с загрязненной пищей (Загрязнители, пища, здоровье, 1999а).

Литературные данные по содержанию ртути в продукции животного происхождения ограниченны. Впервые в нашей стране такие исследования были проведены С.Ф. Тютиковым (2000б) в Белгородской области. Размах варьирования концентраций ртути в органах и тканях животных не превышает 2,3 для мышц (косуля), 1,3 для почек, печени и отражает соотношение предельных концентраций металла: в воде - 2,0, почвах - 2,0 и растениях 1,5 (С.Ф.Тютиков, 2000б). При изучении содержания ТМ в организме млекопитающих А.А. Кист (1987) получил следующие результаты (см. табл. 1.2.2.1).

Таблица 1.2.2.1.

Элементный состав органов и тканей млекопитающих,

мг/кг сухой массы (по А. А. Кист, 1987)

Кроме того, учитывая, что загрязнение мясо-молочной продукции токсичными металлами происходит практически на всех этапах сельскохозяйственного производства сырья и его переработки (О.А. Гераймович,1993) необходимо проведение исследований по установлению уровня содержания и распределения наиболее опасных для организма человека тяжелых металлов в продуктах животного происхождения, наиболее часто употребляемых населением региона.

Исследованиями С.Ф. Тютикова (2000а) установлено, что на территории Центрального Черноземья жизненно необходимые макроэлементы (Cu, Zn, Mn) присутствуют в органах и тканях диких копытных и сельскохозяйственных животных в оптимальных концентрациях. ПДУ содержания свинца превышен в печени косухи, кадмия – в почках и печени кролика. Некоторые тяжелые металлы интенсивно мигрируют по звеньям пищевых цепей и аккумулируются в биологических объектах (С.Ф. Тютиков, 2000а).

Многие тяжелые металлы выделяются с молоком и представляют экологическую угрозу для человека (В.В. Молочников, 1976; А.П. Терещенко, М.А. Веротченко, 1998; Т.К. Тезиев, Р.В. Осокина, З. Маргиева, 1998).

По данным А.Л. Белоусова (1997) около 70% содержащейся ртути в молоке связано с белком и около 20% - с жиром.

Тяжелые металлы чаще обнаруживаются в молоке коров на территории технологических предприятий: в зоне выбросов ГРЭС (С.С. Шакирова, 1998), в зоне разработки месторождений металлов и металлургических предприятий (О.В. Горелик, О.А. Ваганова, 1993; М.И. Рабинович, Э.Н. Искаидров, 1999; Н.А. Коршунов, 1999). Содержание никеля и кобальта в молоке ряда сельскохозяйственных предприятий, расположенных в зоне выбросов металлургических предприятий Южного Урала было обнаружено в 2 раза больше МДУ, свинца в 2-10 раз выше МДУ (С.Л. Гагарина, 1998).

Т.К. Тезиев и др. (1999), Р.В. Осокина и Т.К. Тезиев (2001) установили, что содержание тяжелых металлов в молочных продуктах (масле, сыре) находится в прямой зависимости от их обнаружения в молоке. Авторы провели исследования в 12 сельскохозяйственных предприятиях Предкавказья, которые условно разделили на чрезвычайно опасную, опасную и сравнительно благополучную зоны по содержанию в кормах тяжелых металлов. Исследуя содержание тяжелых металлов в масле и сыре, полученных из молока этих зон в пастбищный и стойловый периоды, они пришли к выводу о том, что продукты, полученные из зон повышенной экологической загрязненности, содержат Zn, Co, и Pb выше уровня ПДК от 1,7 до 5,3 раза. Введение в рацион лактирующих коров сорбента ирлит-1 в количестве 0,7 г/кг живой массы приводило содержание тяжелых металлов к санитарным нормам, что ранее было доказано Н.Г. Габрук (1998), Т.К. Тезиевым и др. (1998).

Исследования Л.И. Тетеревой, А.Н. Толкачевой, Л.П. Ватушкиной и др. (2001) показали, что имеют место переход токсичных элементов из молока-сырья в сыры и их концентрирование. Причем при выработке сыров из молока, содержащего тяжелые металлы на уровне ПДК, возможно значимое увеличение их перехода и концентрирования в готовом продукте до уровней, близких или превышающих ПДК, например, по меди, цинку, свинцу в сырах пониженной жирности. В противоположность тяжелым металлам степень концентрирования мышьяка самая низкая, тем не менее проблема превышения ПДК по этому элементу может иметь место при выработке плавленых сыров в случае использования фосфатов в качестве солей-плавителей сырной массы.

Аналогичные результаты имели место в исследованиях М.А. Веротченко, А.П. Терещенко и А.И. Прудова (2000).

Приготовление молока повышенной жирности (6%) при нормализации цельного молока сливками позволяет снизить количество свинца на 12,7 % и меди на 23,8 % в готовом продукте. Содержание цинка и меди в молочном сахаре составляет 40 и 57,1 % от уровня токсикоэлементов в исходном сырье, что необходимо учитывать при изготовлении сгущенного молока (В.А. Малярова, Т.Г. Андрианова, 1988).

Г.П. Грибовским (1993) и Н.А. Коршуновым (1999) предложена система ветеринарно-санитарных мер (балансировка рациона солями микроэлементов, применение сорбентов), направленных на нормализацию содержания тяжелых металлов в организме животных.

Выборочный анализ мясных продуктов показывает, что в 1-5% образцов, поступающих на сертификацию, содержатся токсичные элементы и соединения в количествах, неприемлемых для безопасного потребления. Учитывая, что в настоящее время отсутствуют условия для тотального контроля за безопасностью продуктов питания, можно предположить, что реально этот уровень может быть существенно выше (А.Н. Иванкин, А.Д. Нехлюдов, С.И. Суханова, 1999). В районах с промышленными источниками выброса кадмия в мышцах овец находили 0, 630 мг/кг, в печени крупного рогатого скота 1,7 мг/кг сырой ткани, а в ряде случаев более высокие концентрации (Л.Л. Захарова, 1980).

В организме животных прослеживается различный уровень ртути. Так, в Подмосковье и в одном из районов Киргизии концентрация ртути в печени и почках не превышают 0,08 мг/кг, а содержание металлотионина составляет 0,05 ± 0,006 и 0,11 ± 0,008 мг/кг. В ртутном субрегионе в почках и печени овец присутствует ртути до 0,3-0,5 мг/кг при содержании в растениях пастбищ от 0,1 до 10 мг/кг. В мышечной же ткани животных уровень ртути не превышает 0,03-0,06 мг/кг, а синтез металлотионинм в органах увеличивается в 10-15 раз (В.В. Ермаков, В.В. Ковальский, С.В. Летунова и др., 1980).

При превышении максимально допустимого уровня никеля в мясе в 2-3 раза оно не подлежит свободной реализации и направляется на промышленную переработку с подсортировкой к нему мяса здоровых животных (Ю.Г. Грибовский, 1991, 1999).

Содержание тяжелых металлов в мышцах свиней коррелирует с таковым в кормах и почвах исследуемого региона (Н.С. Марзанов, А.В. Данилин, А.Е. Данилина, 1998).

А.М. Гертман, Л.В. Чернышева, Д.М. Заетдинова (1993) и А.М. Гертман, А.Р. Таирова, Л.В. Чернышева (1993) установили, что на Южном Урале при послеубойном исследовании мяса и внутренних органов животных уровень содержания свинца и никеля более чем в 30 раз превышает МДУ (максимально допустимый уровень). Повышенное содержание этих элементов выявлено в печени, почках, сердечной мышце, языке и легких.

Высокий уровень содержания железа (больше МДУ в 1,5-2 раза) отмечен в легких и почках. Такое мясо не в полной мере соответствует ветеринарно-санитарным требованиям. Таким образом, аномальное содержание в объектах внешней среды тяжелых металлов приводит к снижению пищевой ценности мяса и мясопродуктов, что диктует необходимость использования новых фармакологических препаратов, снижающих уровень тяжелых металлов в организме животных и позволяющих в экологически неблагополучных регионах получать продукцию в соответствии с ветеринарно-санитарными медико-биологическими требованиями.

По данным О.Н. Василенко (1993) и А.И. Лознян (1998), Ю.Г. Грибовского (1993а,б) при исследовании крови телят 6-месячного и 1,5-2-ммесячного возраста наблюдалось уменьшение концентрации меди, цинка в 2-3 раза, железа в 30 раз относительно нормативных показателей.

Данные авторов показывают, что у сельскохозяйственных животных, находящихся в степной зоне Челябинской области и получающих недостаточное количество элементов для полноценного функционального организма, происходят серьезные нарушения. Клинически эти изменения не выражены и выявить их обычными исследованиями трудно. Поэтому для диагностики и лечения таких заболеваний необходимы специальные методы исследования и фармакологическая коррекция.

В никелевых биогеохимических провинциях с превышением МДУ в 3-4 раза у животных обнаружены дистрофические поражения паренхиматозных органов и скелетных и сердечных мышц (Ю.Г. Грибовский, 1993; Л.А. Ахмадуллина, 1993; А.И. Сердюк, 1989).

Дисбаланс микроэлементов, как показано исследованиями М.И. Рабиновича и А.Р. Таирова (1999), приводит к саморегуляции организма по поддержанию постоянства минеральных веществ и их физиологических соотношений за счет накопления или выведения с экскретами (молоко) из организма.

При отравлении овец ртутью ее количество в органах располагается в следующей уменьшающейся последовательности: почки, печень, мышцы, вымя, шерсть (И.В. Башмакова, А.К. Голосницкий, 1980). Аналогичные данные получены медицинскими исследованиями 1014 трупов (А.Н. Крылова, А.Ф. Рубцов, 1988).

Анализ литературных данных показывает, что мясное сырье, за редким исключением, не является источником поступления токсичных элементов в организм человека и с этой точки зрения не представляет опасности для потребителя. К такому же выводу приходят и зарубежные исследователи (J.Fink-Gremmels и L. Leistner, 1988). Они отмечают, что, по сравнению с другими видами пищевого сырья, мясо лишь в незначительной степени содержит остатки токсических веществ. Другой немецкий исследователь Ch. Schlatter считает, что содержание тяжелых металлов в организме животных и, следовательно в мясном сырье, в 10-100 раз ниже, чем в кормах (Ch. Schlatter, 1976).

Содержание токсических элементов в готовой продукции, как правило, зависит только от их количества в используемом сырье.

U. Gerhardt und G.Muhr (1978), H. Hecht (1978а,б) изучали содержание тяжелых металлов в большом количестве образцов пряностей и материалов, используемых для производства мясопродуктов. Было показано, что содержание свинца и кадмия в них почти всегда выше, чем в мясе и мясопродуктах.

G. Beltran (1987) изучая содержание кадмия в отечественных консервах и колбасах, установил, что эти продукты не представляют токсикологической опасности для здоровья людей.

И.Н. Карпова, Е.Л. Карпова, Л.А. Шестович (1991), H. Klein (1982) не обнаружили загрязнения колбасных изделий тяжелыми металлами в процессе их технологического производства.

Снижение уровня токсичности мясопродуктов можно добиться с помощью предварительной обработки мясного сырья путем измельчения с последующей промывкой и вымачиванием, термической обработкой (Л.В. Антипова, Н.А. Соснова, 2000).

Целесообразней в экстремальных зонах по аномальному содержанию тяжелых металлов в организме убойных животных проводить фармакологическую коррекцию (Н.Н. Семенец, 1999; Т.И. Бокова, Г.А. Плотникова, К.Я. Мотовилов, О.Г. Грачева, 2001).