RU2175234C1 - Method of elimination of lead and nickel from cow bodies - Google Patents

Abstract

FIELD: veterinary. SUBSTANCE: cows kept in ecologically adverse zone receive over 5-day period twice a day orally 3.0-3.5% gel solution of acid-soluble chitosan with degree of deacetylation 88% based on 1% acetic acid solution. Administered dose amounts to 2.5-3.5 ml of solution per 1 kg body weight. Five days later the whole procedure is repeated. EFFECT: stimulated excretion of lead and nickel. 7 tbl

Description

Изобретение относится к ветеринарии и может быть использовано для коррекции выведения из организма коров тяжелых металлов (никеля и свинца). The invention relates to veterinary medicine and can be used to correct the excretion of cows of heavy metals (nickel and lead) from the body.

Известно большое количество способов выведения тяжелых металлов из организма животных, предусматривающих применение различных средств: серы элементарной, белого шлама, комплексонов, биологически активных препаратов (эраконда и отвара корня солодки). There are a large number of methods for removing heavy metals from animals, involving the use of various means: elemental sulfur, white sludge, complexones, biologically active drugs (heraconda and licorice root decoction).

Известен способ добавки в рацион коров серы элементарной в дозе 3,3 г на 100 кг живой массы по схеме 2 раза в день по 5 дней с интервалом 5 дней (6). При взаимодействии с металлами сера элементарная образует труднорастворимые соли. Однако интенсивность и степень выделения металлов находится в прямой зависимости от всасывания серы элементарной в желудочно-кишечном тракте. Влияние на всасывание серы элементарной комплекса факторов ограничивает эффект выведения тяжелых металлов и тем самым снижает достоинство этого метода. There is a method of adding elementary sulfur cows to the diet at a dose of 3.3 g per 100 kg of live weight according to the scheme 2 times a day for 5 days with an interval of 5 days (6). When interacting with metals, elemental sulfur forms sparingly soluble salts. However, the intensity and degree of metal excretion is directly dependent on the absorption of elemental sulfur in the gastrointestinal tract. The effect on the absorption of sulfur of an elementary complex of factors limits the effect of the removal of heavy metals and thereby reduces the merit of this method.

Известен способ добавки в рацион коров шлама, представляющего собой минеральную смесь алюмосиликата, монокальция фосфата, меди сульфата, кальция иодида, - в дозе 100 г/гол в течение 15 дней (1). Однако белый шлам обладает низкой избирательной способностью, поэтому наряду с тяжелыми металлами адсорбируются и выводятся из организма нужные для нормальной жизнедеятельности вещества. There is a method of adding sludge to the diet of cows, which is a mineral mixture of aluminosilicate, monocalcium phosphate, copper sulfate, calcium iodide, at a dose of 100 g / head for 15 days (1). However, white sludge has a low selectivity, therefore, along with heavy metals, substances necessary for normal vital activity are adsorbed and excreted from the body.

Известен способ выведения тяжелых металлов комплексонами различного химического строения в дозе 20 мг/кг массы тела, парентерально (3). Комплексоны образуют с металлами комплексные соединения, вследствие чего они теряют биологическую токсичность. Общим в действии всех комплексообразователей является то, что их защитный эффект обусловлен способностью взаимодействовать с токсичными металлами и таким образом выводить тяжелые металлы. Однако при назначении комплексонов необходимо учитывать, что они взаимодействуют и выводят из организма помимо токсичных металлов микроэлементы, принимающие участие в эритропоэзе и обеспечивающие функцию металлозависимых ферментов. Достоинство этого метода снижает и способность комплексных соединений к частичной диссоциации, и освобождающийся при этом металл проявляет повторное повреждающее действие. Комплексоны, являясь высокоактивными соединениями, могут проявлять побочное действие и вызывать в печени жировую, а в почках - гидропическую дистрофию. A known method for the removal of heavy metals by complexones of various chemical structures at a dose of 20 mg / kg body weight parenterally (3). Complexons form complex compounds with metals, as a result of which they lose biological toxicity. A common feature of all complexing agents is that their protective effect is due to the ability to interact with toxic metals and thus remove heavy metals. However, when prescribing complexones, it is necessary to take into account that they interact and excrete microelements, which participate in erythropoiesis and provide the function of metal-dependent enzymes, in addition to toxic metals. The advantage of this method also reduces the ability of complex compounds to partial dissociation, and the metal released in this case exhibits a repeated damaging effect. Complexons, being highly active compounds, can exhibit side effects and cause fatty in the liver and hydropic degeneration in the kidneys.

Известен способ добавки в рацион коров отвара корня солодки (1:20) из расчета 500-1000 мл/гол в течение 45 дней (4). Главным действующим началом корня солодки является сапонин-глициризин, активизирующий ферментные системы, метаболизирующие различные ксенобиотики, в том числе и тяжелые металлы. Однако этот способ достаточно трудоемок как по приготовлению в условиях хозяйства, так и по продолжительности применения. A known method of adding to the diet of cows a decoction of licorice root (1:20) at a rate of 500-1000 ml / goal for 45 days (4). The main active principle of licorice root is saponin-glycyrrhizin, which activates enzyme systems that metabolize various xenobiotics, including heavy metals. However, this method is quite time-consuming both for cooking in the household and for the duration of use.

Наиболее близким аналогом является способ выведения тяжелых металлов из организма путем добавки в рацион коров биологически активного препарата - эраконда в дозе 50 мг/кг в виде 10%-ного раствора в течение 5 дней. Через 5 дней введение повторяют (5). Этот способ достаточно трудоемок, так как требует дозирования на каждый килограмм массы тела коров. Кроме того, этот способ предусматривает выведение свинца и никеля, и не известна его элиминационная эффективность по отношению к кадмию. The closest analogue is the method of removing heavy metals from the body by adding a biologically active drug, heraconda, at a dose of 50 mg / kg in the form of a 10% solution for 5 days to the diet of cows. After 5 days, administration is repeated (5). This method is quite time-consuming, since it requires dosing for every kilogram of body weight of cows. In addition, this method involves the removal of lead and nickel, and its elimination efficiency with respect to cadmium is not known.

Целью изобретения является повышение эффективности избирательной элиминации свинца и никеля из организма коров. The aim of the invention is to increase the efficiency of selective elimination of lead and nickel from the body of cows.

Поставленная цель достигается тем, что коровам, содержащимся в экологически неблагополучной зоне, вводили внутрь 3,0-3,5%-ный гелевый раствор хитозана кислоторастворимого с молекулярной массой 250 кДа и степенью дезацетилирования - 88% в дозе 2,5-3,5 мл/кг массы тела 2 раза в день в течение 5 дней. Через 5 дней введение повторяли по указанной выше схеме. This goal is achieved by the fact that cows kept in an ecologically disadvantaged zone were injected with a 3.0-3.5% gel solution of acid-soluble chitosan with a molecular weight of 250 kDa and a degree of deacetylation of 88% at a dose of 2.5-3.5 ml / kg body weight 2 times a day for 5 days. After 5 days, the administration was repeated according to the above scheme.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что способ отличается от известного тем, что в качестве фармакокорректора используют хитозан кислоторастворимый с мол.м. 250 кДа и степенью дезацетилирования 88%. Эквимолярное соотношение уксусной кислоты, хитозана и воды 1:3: 100. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the method differs from the known one in that chitosan is acid-soluble with a mol.m. 250 kDa and a degree of deacetylation of 88%. The equimolar ratio of acetic acid, chitosan and water is 1: 3: 100.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого способа не только с прототипом, но и другими предложениями в данной области не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Thus, the claimed method meets the criterion of "novelty." Comparison of the proposed method not only with the prototype, but also with other proposals in this area did not reveal the signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".

В качестве материала использованы хитозан высокомолекулярный, полученный в промышленных условиях ЗАО "Биопрогресс" ВНИ и ТИБП г. Щелково Московской области. 3,0 - 3,5 %-ный гелевый раствор хитозана готовили на 1%-ном растворе уксусной кислоты. Выпаивание проводили 2 раза в сутки в дозе 2,5-3,5 мл/кг массы тела в течение 5 дней. Через 5 дней введение повторяли по указанной выше схеме. As the material used, high molecular weight chitosan obtained under industrial conditions by Bioprogress CJSC VNI and TIBP of the city of Schelkovo, Moscow Region. A 3.0 - 3.5% gel solution of chitosan was prepared in a 1% solution of acetic acid. Drinking was carried out 2 times a day at a dose of 2.5-3.5 ml / kg body weight for 5 days. After 5 days, the administration was repeated according to the above scheme.

Хитозан - продукт животного происхождения, получаемый из панцирей ракообразных. Это N-дезацетилированная форма хитина - биополимера полисахаридной природы. Центральная роль в процессе сорбции металлов на хитозане принадлежит атому азота первичной аминогруппы, который несет свободную электронную пару, способную к кооррдинации с металлами. Связь ионов металла с азотом усиливается взаимодействием с гидроксильными и другими функциональными группами с образованием хелатов. В процессе принимает участие и кислородный атом гидроксогруппы, вступающий во взаимодействие как свободный радикал. Сорбция свободных n-валентных ионов металлов происходит на протонированном хитозане (7). Процесс сорбции происходит в два этапа: протонирование первичных аминогрупп хитозана с последующим замещением протонов на ионы металла, при этом выделяется соответствующее количество водородных ионов, формируется устойчивый пятичленный хелатный комплекс за счет свободных азотных атомов первичных аминогрупп и кислородных атомов гидроксогрупп, вступающих во взаимосвязь с ионами металлов. Хитозан за счет большого количества гидроксогрупп обладает значительной гидрофильностью и как следствие высокой селективностью и сорбционной емкостью. Сорбции также способствует высокий уровень активных первичных аминогрупп и гибкая структура полимерных цепей хитозана. Chitosan is a product of animal origin derived from shellfish. This is an N-deacetylated form of chitin, a bi-polymer of a polysaccharide nature. The central role in the process of sorption of metals on chitosan belongs to the nitrogen atom of the primary amino group, which carries a free electron pair capable of coordination with metals. The bond of metal ions with nitrogen is enhanced by interaction with hydroxyl and other functional groups with the formation of chelates. The oxygen atom of the hydroxo group, which enters into the interaction as a free radical, also takes part in the process. Sorption of free n-valent metal ions occurs on protonated chitosan (7). The sorption process takes place in two stages: protonation of the primary amino groups of chitosan followed by the replacement of protons with metal ions, the corresponding amount of hydrogen ions is released, a stable five-membered chelate complex is formed due to free nitrogen atoms of primary amino groups and oxygen atoms of hydroxo groups that interconnect with metal ions . Chitosan due to the large number of hydroxo groups has significant hydrophilicity and, as a consequence, high selectivity and sorption capacity. Sorption is also promoted by the high level of active primary amino groups and the flexible structure of the polymer chains of chitosan.

Наиболее распространенной моделью хелатного комплекса хитозана с металлами является модель, в состав которой входят две аминогруппы и ОН^- - или - О^- - группы D - гликозиламинного остатка. Из этой модели следует, что степень дезацетилирования является важным фактором при сорбции металлов.The most common model of the chelate complex of chitosan with metals is the model, which consists of two amino groups and OH ^- - or - O ^- - group D - glycosylamine residue. From this model it follows that the degree of deacetylation is an important factor in the sorption of metals.

Высокомолекулярный хитозан обладает более выраженным адгезионным эффектом, а добавка органических кислот усиливает его связывающее действие (2). High molecular weight chitosan has a more pronounced adhesive effect, and the addition of organic acids enhances its binding effect (2).

Важной особенностью является индифферентность хитозана к щелочным и щелочно-земельным металлам и способность к полному биораспаду. An important feature is the indifference of chitosan to alkaline and alkaline-earth metals and the ability to complete biodegradation.

В настоящее время в мире известно более 70 направлений использования хитозана. В России в наибольшей степени решены проблемы использования хитозана в пищевой промышленности в качестве парафармацевтика для профилактики и лечения гипертонической, сердечно-сосудистых и желудочно-кишечных заболеваний; в сельском хозяйстве как биостимулятора и средства борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Currently, more than 70 uses of chitosan are known in the world. In Russia, the problems of using chitosan in the food industry as parapharmaceuticals for the prevention and treatment of hypertension, cardiovascular and gastrointestinal diseases have been most resolved; in agriculture as a biostimulant and agricultural pest control.

Узким местом в реализации проблемы хитина/хитозана является использование их в области здравоохранения и ветеринарии. The bottleneck in the implementation of the chitin / chitosan problem is their use in the field of health and veterinary medicine.

Имеющиеся результаты исследований отечественных ученых и зарубежный опыт получения широкого спектра лекарственных препаратов на основе хитина/хитозана свидетельствуют о антивирусных, антибактериальных, антидотных, антикоагулянтных, антиоксидантных, иммунокоррегирующих свойствах, ЛПС-связывающей и иммуно-адьювантной активности хитозана, что позволяет использовать его в качестве энтеросорбента для эффективной борьбы с синдромом экзо- и эндотоксемии. The available research results of domestic scientists and foreign experience in obtaining a wide range of chitin / chitosan-based drugs testify to antiviral, antibacterial, antidote, anticoagulant, antioxidant, immunocorrective properties, LPS-binding and immuno-adjuvant activity of chitosan, which allows its use as an enterosorbent to effectively combat exo- and endotoxemia syndrome.

Выше перечисленные сведения послужили основой для испытания хитозана как препарата, ускоряющего элиминицию тяжелых металлов при длительном поступлении их с кормом и водой в организм коров. The above information served as the basis for testing chitosan as a drug that accelerates the elimination of heavy metals with prolonged intake of feed and water into the body of cows.

Для реализации предлагаемого способа проводились эксперименты на базе ТОО "Рассвет" Карталинского района Челябинской области. Опыт проводился на 30 коровах в возрасте 5,5-6 лет с живой массой 450-500 кг и среднесуточной продуктивностью молока 2,5 - 3,0 кг. По принципу аналогов коров разделили на три группы. Кормление и уход за животными были аналогичными. To implement the proposed method, experiments were conducted on the basis of Dawn LLP of the Kartalinsky district of the Chelyabinsk region. The experiment was carried out on 30 cows aged 5.5-6 years with a live weight of 450-500 kg and an average daily milk productivity of 2.5 - 3.0 kg. According to the principle of analogues, cows were divided into three groups. Feeding and caring for animals were similar.

ТОО "Рассвет" располагается в экологически неблагополучной зоне Южного Урала, где имеет место аномальное содержание тяжелых металлов в почвах, кормах и в воде (таблицы 1 - 3). Так, в почвах, взятых с разных полей хозяйства, содержание ряда тяжелых металлов превышает предельно допустимые концентрации. Это токсикоэлементы: никель и свинец. Накопление никеля наблюдается в сене разнотравном, силосе кукурузном, комбикорме; свинца - в сене и силосе, прослеживается тенденция накопления свинца в водоисточниках и подземных водах. Снег с полей содержит наибольшее количество свинца и никеля. Rassvet LLP is located in an ecologically unfavorable zone of the South Urals, where there is an abnormal content of heavy metals in soils, feeds and water (tables 1-3). So, in soils taken from different fields of the economy, the content of a number of heavy metals exceeds the maximum permissible concentrations. These are toxic elements: nickel and lead. The accumulation of nickel is observed in mixed grass hay, corn silage, compound feed; lead - in hay and silo, there is a tendency of accumulation of lead in water sources and groundwaters. Snow from the fields contains the largest amounts of lead and nickel.

Первая группа коров служила контролем, по ней судили о фоновом накоплении тяжелых металлов в крови коров и выведении их с молоком, мочой и калом. The first group of cows served as a control; it was used to judge the background accumulation of heavy metals in the blood of cows and their removal with milk, urine and feces.

Коровам второй группы вводили внутрь 3%-ный гелевый раствор хитозана в дозе 3 мл/кг массы тела 2 раза в день в течение 5 дней. Через 5 дней введение повторяли. Cows of the second group were injected with a 3% gel solution of chitosan at a dose of 3 ml / kg body weight 2 times a day for 5 days. After 5 days, administration was repeated.

Коровам третьей группы вводили эраконд, способ коррекции уровня металлов которым взят за прототип заявленного. В соответствии с требованиями способа эраконд вводили в рацион в виде 10%-ного раствора в течение 5 дней в дозе 50 мг/кг массы тела, через 5 дней введение повторяли. The cows of the third group were injected with an heracond, a method of correcting the level of metals which was taken as the prototype of the claimed. In accordance with the requirements of the method, heracond was introduced into the diet in the form of a 10% solution for 5 days at a dose of 50 mg / kg body weight, after 5 days the administration was repeated.

Кровь, молоко, мочу и кал коров опытных и контрольной групп исследовали на содержание тяжелых металлов через 20 дней от начала опыта и сравнивали с показателями, полученными до опыта. Blood, milk, urine and feces of the cows of the experimental and control groups were examined for the content of heavy metals after 20 days from the start of the experiment and compared with the indicators obtained before the experiment.

Полученные результаты представлены в таблицах 4-5. Из табличных данных видно, что в крови контрольных коров, по мере потребления кормов и воды, содержащих аномальное количество тяжелых металлов, в увеличивающихся количествах циркулируют никель и свинец, и в повышенном количестве они выделяются с молоком. The results are presented in tables 4-5. From the tabular data it can be seen that in the blood of control cows, as food and water containing an abnormal amount of heavy metals are consumed, nickel and lead circulate in increasing quantities, and in an increased amount they are excreted in milk.

Назначение хитозана снизило содержание никеля в крови животных опытной группы на 17,26% (в прототипе - на 11,73%), в молоке - на 18,73% (в прототипе - на 8,49%). Содержание свинца в крови снизилось на 27,78% (в прототипе - на 14,47%), в молоке - на 42,27% (в прототипе - на 24,60%). The appointment of chitosan reduced the nickel content in the blood of animals of the experimental group by 17.26% (in the prototype - by 11.73%), in milk - by 18.73% (in the prototype - by 8.49%). The lead content in the blood decreased by 27.78% (in the prototype - by 14.47%), in milk - by 42.27% (in the prototype - by 24.60%).

Установленные результаты по выведению токсикоэлементов с мочой и калом представлены в таблицах 6-7. Из табличных данных видно, что свинец и никель под действием и хитозана и прототипа выделяются преимущественно через желудочно-кишечный тракт с калом, но более интенсивно выведение происходит при назначении хитозана. Содержание свинца в кале повысилось на 110,65% (в прототипе - на 75,37%). The established results for the elimination of toxic elements with urine and feces are presented in tables 6-7. From the tabular data it can be seen that lead and nickel under the influence of both chitosan and the prototype are excreted mainly through the gastrointestinal tract with feces, but excretion occurs more intensively when chitosan is prescribed. The lead content in feces increased by 110.65% (in the prototype - by 75.37%).

Обобщая установленные результаты, можно сделать вывод: при накоплении в организме свинца и никеля хитозан кислоторастворимый более эффективно, чем эраконд, стимулирует элиминацию свинца и никеля, снижая их уровень, как в крови, так и в молоке, и повышая в кале. Summarizing the established results, we can conclude: with the accumulation of lead and nickel in the body, chitosan, acid-soluble, is more effective than eracond, stimulates the elimination of lead and nickel, reducing their level in both blood and milk, and increasing in feces.

Таким образом, преимущество заявляемого способа по сравнению с прототипом и другими предложениями в этой области позволяет рекомендовать к применению в ветеринарной практике при значительно повышенном содержании свинца и никеля. Thus, the advantage of the proposed method compared with the prototype and other proposals in this area allows us to recommend for use in veterinary practice with a significantly increased content of lead and nickel.

Список литературы
1. Буренкова И.Н. Содержание тяжелых металлов в объектах внешней среды зоны выбросов Троицкой ГРЭС и коррекция их выведения из организма крупного рогатого скота: Автореф. дис. канд. вет. наук. - Троицк, 1997. - 23 с.List of references
1. Burenkova I.N. The content of heavy metals in environmental objects of the emission zone of the Troitsk State District Power Station and the correction of their removal from the body of cattle: Abstract. dis. Cand. vet. sciences. - Troitsk, 1997 .-- 23 p.

2. Гамыгин Е.А., Сазонова Т.И., Сушков И.В. Оценка адгезионного и биологического действия хитозансодержащих препаратов в составе кормов для рыб // Мат-лы, 5-й конф. / ВНИИ и ТБ. - Москва. - 1999: Хитин и хитозан. - С. 9 - 11. 2. Gamygin EA, Sazonova T.I., Sushkov I.V. Evaluation of the adhesive and biological effects of chitosan-containing preparations as a part of fish feeds // Materials, 5th Conf. / VNII and TB. - Moscow. - 1999: Chitin and chitosan. - S. 9 - 11.

3. Жуленко В.Н., Канюка А.И. Антидоты при отравлении животных соединениями тяжелых металлов и мышьяком // Ветеринария. - 1992. - N 6. - С. 52 -54. 3. Zhulenko V.N., Kanyuk A.I. Antidotes for poisoning animals with heavy metal compounds and arsenic // Veterinary medicine. - 1992. - N 6. - S. 52 -54.

4. Лыкасова И.А., Рабинович М.И. Кинетика тяжелых металлов в организме животных на фоне применения корня солодки // Ветеринария. - 1999. - N 12. - С. 43-44. 4. Lykasova I.A., Rabinovich M.I. Kinetics of heavy metals in animals against the background of licorice root // Veterinary medicine. - 1999. - N 12. - S. 43-44.

5. Семенец Н.Н. Фармакологическая коррекция аномального содержания тяжелых металлов в организме крупного рогатого скота в зоне выбросов тепловых электростанций (на примере Троицкой ГРЭС): Автореф. дис. канд. вет. наук. - Троицк, 1998. - 25 с. 5. Semenets N.N. Pharmacological correction of the abnormal content of heavy metals in the body of cattle in the zone of emissions of thermal power plants (on the example of the Trinity State District Power Plant): Abstract. dis. Cand. vet. sciences. - Troitsk, 1998 .-- 25 p.

6. Шакирова С. С. Содержание тяжелых металлов в зоне выбросов Южно-Уральской ГРЭС и ветеринарно-санитарная экспертиза молока: Автореф. дис. канд. вет. наук. - Троицк, 1998. - 22 с. 6. Shakirova S. S. The content of heavy metals in the emission zone of the South Ural State District Power Plant and veterinary and sanitary examination of milk: Abstract. dis. Cand. vet. sciences. - Troitsk, 1998 .-- 22 p.

7. Inoue К., Baba V., Joshizuki // Bul. Chem. Soc. Ipn. - 66. - N 10. - P. 2915- 2921. 7. Inoue K., Baba V., Joshizuki // Bul. Chem. Soc. Ipn. - 66. - N 10. - P. 2915-2921.

Claims (1)

Способ выведения свинца и никеля из организма коров, включающий введение в организм животных биологически активного препарата, обладающего свойством образовывать комплексные соединения хелатного типа, отличающийся тем, что в качестве хелатообразователя применяют 3,0 - 3,5%-ный гелевый раствор хитозана высокомолекулярного, приготовленного в 1%-ном растворе уксусной кислоты, в дозе 2,5 - 3,5 мл/кг массы тела 2 раза в сутки на протяжении 5 дней, через 5 дней введение повторяют. A method of removing lead and nickel from the body of cows, including the introduction into the animal body of a biologically active drug with the ability to form complex compounds of the chelate type, characterized in that a 3.0 - 3.5% gel solution of high molecular weight chitosan prepared is used as a chelating agent in a 1% solution of acetic acid, at a dose of 2.5 - 3.5 ml / kg body weight 2 times a day for 5 days, after 5 days the administration is repeated.

Images