Анотація до роботи:

Куцан О.Т. Експериментально-теоретичне обґрунтування та розробка токсико-гігієнічних регламентів піретроїдних пестицидів і їх комбінацій з фосфорорганічними сполуками в кормах для тварин. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора ветеринарних наук за спеціальністю 16.00.04 - ветеринарна фармакологія та токсикологія. – Інститут експериментальної і клінічної ветеринарної медицини УААН, Харків, 2005.

Використовуючи покращені методичні прийоми екстракції піретроїдів і їх комбінацій з фосфорорганічними пестицидами та очищення проб від коекстрактивних речовин, розроблені принципово нові токсикологічні методики визначення згаданих вище пестицидів в об’єктах тваринного походження. На розроблені методики визначення піретроїдів одержано 3 патенти України.

Вперше одержані дані про вплив піретроїдів та їх комбінацій із фосфорорганічними сполуками на вуглеводно-енергетичний обмін курей. Виявлені інтегральні показники гострого і хронічного отруєння тварин ф’юрі і нурелом-Д у відносно малих дозах, які можуть реально траплятись у кормах після забруднення їх в процесі сільськогосподарського виробництва. Визначена важлива роль окремих біохімічних показників, особливо швидкості ферментативних реакцій тканин внутрішніх органів у комплексній оцінці шкідливого впливу пестицидів на організм тварин.

Проведено комплекс експериментальних токсикологічних досліджень, на лабораторних і сільськогосподарських тваринах, який дав змогу розшифрувати окремі питання патогенезу, розподілу, накопичення, метаболізму і виведення піретроїдів та їх комбінацій з фосфорорганічними сполуками з організму тварин. Вивчені залишкові кількості пестицидів та їх метаболітів у виробничих умовах після використання їх у рільництві на різних стадіях вегетації. На підставі проведених комплексних досліджень уперше в Україні представлена токсикологічна і ветеринарно-санітарна оцінка піретроїду ф’юрі (зетациперметрин) і комбінованого пестициду нурел-Д (хлорпірифос+циперметрин), впроваджені їх МДР у кормах для сільськогосподарських тварин із метою профілактики гострих і хронічних отруєнь та недопущенню забруднення сільськогосподарської продукції залишковими кількостями цих токсичних речовин.

1. У дисертації на основі проведених комплексних токсикологічних і фізіолого-біохімічних досліджень запропоновано новий науковий підхід, який полягає у дослідженні піретроїду ф’юрі (зетациперметрин) та комбінованого пестициду нурелу-Д (хлорпірифос+циперметрин), що на основі теоретично-експериментальних обґрунтувань по-новому, комплексно розв’язує проблему визначення та обмеження пестицидів у кормах для тварин, яке запобігає виникненню отруєнь та забрудненню навколишнього середовища. Представлені матеріали експериментально-теоретичного обґрунтування токсико-гігієнічних регламентів дослідних пестицидів відіграють важливу роль у науковому та практичному плані для ветеринарної медицини.

2. Розроблені теоретичні основи і уніфіковані методики визначення групи піретроїдів (циперметрин, лямбда-цигалотрин, дельтаметрин і інші), піретроїду ф’юрі (зетациперметрин) та комбінованого пестициду нурелу-Д (хлорпірифос+циперметрин) в об’єктах тваринного походження способом газорідинної хроматографії з чутливістю для піретроїдів 0,02 – 0,1 мг/кг і повнотою виявлення 59 – 76%, а хлорпірифосу – відповідно 0,01 – 0,025 мг/кг та повнотою виявлення 58 – 62%. Визначені валідаційні характеристики в усіх розроблених методик згідно з вимогами „Стандарту ІSO 17025” і „Європейської інструкції щодо застосування аналітичних методів та інтерпретації результатів ЕС 657/2002”.

3. Піретроїд ф’юрі у формі 10% в.е. та нурел-Д 55% к.е. відносяться до групи високотоксичних пестицидів. ЛД₅₀ їх для білих щурів за перорального їх введення складають відповідно 4,93±0,62 і 74,70±17,08 мг/кг маси тіла.

4. Вивчення токсикокінетики піретроїду ф’юрі за одноразового перорального введення в організм тварин (білі щури, кури) свідчить про те, що він швидко всмоктується із травного каналу і розподіляється в усі органи і тканини. У щурів найбільша кількість залишкових кількостей зетациперметрину виявляється починаючи з 4-ої годин (у вмісті товстої кишки – 2,369±0,572 мг/кг, вмісті шлунка – 1,504±0,831 мг/кг, серці – 0,045±0,011 мг/кг, легенях – 0,031±0,006 мг/кг, нирках – 0,028±0,014 мг/кг, в крові 0,025±0,004 мг/кг, головному мозку – 0,024±0,009 мг/кг і м’язах – 0,020±0,003 мг/кг). В інших органах і тканинах (печінка, м’язи, внутрішній жир, вміст шлунка і товстої кишки) залишки зетациперметрину визначаються у величинах слідових кількостей. Основна маса пестициду виділяється з калом в перші дві доби після його введення (1,307±0,295 і 0,736±0,454 мг/кг). У курей зетациперметрин виділяється з яйцями і переважно з жовтком.

5. Нурел-Д за одноразового перорального введення в організм тварин (білі щури, кури) є ліпотропним пестицидом і вивчення токсикокінетики його показало, що він швидко всмоктується із травного каналу і розподіляється в усі органи і тканини. Хлорпірифос, як складова частина нурелу-Д у щурів визначається вже в перші години після введення у внутрішньому жирі (8,028±0,14 мг/кг). Великі кількості хлорпірифосу встановлено у вмісті шлунка і товстої кишки, внутрішньому жирі, печінці, легенях та нирках (0,097±0,05 – 3,527±2,95 мг/кг). Залишкові кількості циперметрину у той же час визначаються у вмісті товстої кишки і шлунка, печінці, крові, внутрішньому жирі і легенях. Хлорпірифос у відносно незначних кількостях залишається в деяких органах і тканинах щурів протягом 45 діб. Основна частка хлорпірифосу виводиться з сечею і каловими масами протягом 10 діб.

Через 4 години після введення нурелу-Д курям у дозах 10,0 і 20,0 мг/кг маси тіла хлорпірифос виявлено в умісті товстої кишки, головному мозку, жирі і нирках. Залишкові кількості його продовжують виявлятись протягом 14 діб. Циперметрин через 4 години після введення також визначається у вмісті товстої кишки, крові і печінці. Через 3 доби він виявляється лише в печінці і вмісті м’язового шлунка. Після одноразового перорального введення нурелу Д курям у дозах 10,0 і 20,0 мг/кг маси тіла протягом 1 – 14 діб з яйцями виділяється лише хлорпірифос та його метаболіти.

6. Встановлено, що в організмі курей при введенні нурелу-Д утворюються два метаболіти хлорпірифосу: М₁ і М₂. Метаболіт М₂ знаходиться в усіх органах і тканинах, що досліджувались, на всіх термінах проведення досліду (14 діб). Метаболіт М₁ виявляється в основному на 7-14-у добу після одноразового введення препарату і визначається також у жовтку яєць курей.

7. Тривале, щоденне надходження піретроїду ф’юрі курям у кількостях 0,5 і 2,5 мг/кг корму не супроводжувалось матеріальною кумуляцією його в тканинах. Максимальна залишкова кількість зетациперметрину визначалась у внутрішньому жирі (0,016 мг/кг), серці (0,002 мг/кг), вмісті м’язового шлунка (0,007 мг/кг) і товстої кишки (0,006 мг/кг), а також в білих (0,002 мг/кг) і червоних м’язах (0,003 мг/кг). При збільшенні дози введеного токсиканту концентрація пестициду в тканинах зростає. Через 14 діб після припинення надходження пестициду, зетациперметрин виявлено лише у внутрішньому жирі 0,022 мг/кг. Через 2-7 діб від початку надходження зетациперметрин встановлено у жовтку яєць (0,0026 мг/кг).

8. Тривале щоденне надходження нурелу-Д тваринам у кількостях 1,0 і 5,0 мг/кг корму викликає накопичення хлорпірифосу в нирках, внутрішньому жирі (по 0,039 мг/кг) і головному мозку (0,036 мг/кг). Дещо менше хлорпірифосу, було в серці, вмісті м’язового шлунка і товстої кишки, легенях, печінці, білих і червоних м’язах, крові. Збільшення дози пестициду викликає зростання концентрації хлорпірифосу в тканинах. Окрім хлорпірифосу в тканинах визначаються його метаболіти: М₁ і М₂. Циперметрин встановлено тільки в крові (0,094 мг/кг) через 30 діб від початку надходження пестициду в організм. З яйцями після надходження нурелу-Д виділяється лише хлорпірифос (0,014– 0,021 мг/кг) та метаболіт М₁ (0,001 мг/кг) і лише з жовтком. Через 14 діб після припинення надходження пестициду, хлорпірифос, продовжує визначатись в усіх органах та тканинах.

9. При експериментальному гострому отруєнні ф’юрі у дозах 1,0 і 2,5 мг/кг маси тіла у курей відзначається легке пригнічення, яке зникає через декілька годин. Порушень у прийомі корму і води не встановлено. Збільшення концентрації піровиноградної кислоти (до 42,9%) у крові курей під впливом ф’юрі вказує на порушення процесів гліколізу, які призводять до виснаження запасів вуглеводів, розладу діяльності головного мозку в напрямку гальмування нервових імпульсів. Ці процеси ускладнюються розвитком гіпоксії клітин організму у зв’язку зі зниженням рівня гемоглобіну (на 8,2%) в крові.

10. У курей за одноразового перорального введення нурелу-Д у дозі 20,0 мг/кг маси тіла через одну годину встановлено різке пригнічення, сонливість, закриття очей, в’ялий прийом корму. Кури більше стоять з витягнутими догори шиями або сидять. Кінцівками кури не могли фіксувати свого положення в клітці. Виявлені випадки їх загибелі. При патологоанатомічному розтині цих курей відзначені застійні явища в паренхіматозних органах. Після дослідження курей через 4 години після введення пестициду встановлено вірогідне зростання маси серця у птиці другої дослідної групи (на 30,8%).

11. Після тривалого щоденного надходження піретроїду ф’юрі в організм курей (кількості 0,5 і 2,5 мг/кг корму) клінічних ознак токсикозу не встановлено, але коефіцієнти маси головного мозку та серця зростали на 16,7% і 8,9% через 30 діб після початку надходження пестициду в організм. Через 60 діб у курей обох дослідних груп встановлено зниження рівня гемоглобіну на 14,6% і 8,3% відповідно, що вказує на розвиток гіпоксії в організмі тварин.

12. За тривалого щоденного надходження в організм курей нурелу-Д у кількостях 1,0 і 5,0 мг/кг корму через 14 діб розвивалося пригнічення. Коефіцієнти маси головного мозку через 60 діб від початку надходження пестициду знижувались на 19,05%, серця – на 23,53%, а печінки навпаки зростали на 50,51%. В крові курей дослідних груп встановлено збільшення кількості еритроцитів на 21,5%, концентрації піровиноградної та молочної кислот (відповідно на 22,7% і 35,5%), що вказує на наявність адаптаційно-компенсаторного синдрому в організмі курей після надходження в організм отрути.

13. Піретроїди та їх комбінації з фосфорорганічними сполуками за розвитку гострих токсикозів у курей викликають зростання у плазмі крові активності загальної лактатдегідрогенази на 8,68 – 20,82%, фруктозодифосфатальдолази на 28,9 – 30,4%, а також зниження активності лужної фосфатази на 41,0 – 52,5% у плазмі крові. При хронічних інтоксикаціях встановлено зниження активності АСТ (на 32,18 – 26,91%) і зростання активності фруктозодифосфатальдолази (на 20,7%), що може свідчити про певні порушення процесів окиснювання та фосфорилювання.

14. Під впливом піретроїдів та їх комбінацій з фосфорорганічними сполуками найбільш часто реєструються зміни активності АСТ і АЛТ у печінці та серці, активності лужної фосфатази в серці, активності загальної лактатдегідрогенази в головному мозку та червоних м’язах, активності фруктозодифосфатальдолази в головному мозку та тонкій кишці. В плазмі крові частіше виявляються зміни активності АСТ та фруктозодифосфатальдолази. В зв’язку з цим, для визначення дії піретроїду ф’юрі та комбінованого пестициду нурелу-Д на обмін речовин у птиці можна використовувати визначення активності АСТ, АЛТ, ЛФ і ФДА в печінці, серці і головному мозку. Для прижиттєвої діагностики впливу пестицидів на обмін речовин рекомендуємо проводити дослідження активності АСТ та фруктозодифосфатальдолази у плазмі крові тварин.

15. При обробці картоплі піретроїдом ф’юрі, у рекомендованих кількостях, залишкові кількості зетациперметрину визначаються лише в бадиллі 0,145 – 0,404 мг/кг. Залишків зетациперметрину у бульбах картоплі в період збирання врожаю нами не виявлено, що дає можливість використовувати їх при відгодівлі тварин без обмежень.

16. При обробці картоплі нурелом-Д у рекомендованих кількостях, залишкові кількості хлорпірифосу виявлені в бадиллі – 0,037 мг/кг та бульбах картоплі – до 0,015 мг/кг протягом 14 діб після обробки. В ґрунті через 21 добу залишки пестициду виявлялись у кількості 0,142 мг/кг. Поряд із хлорпірифосом у ґрунті виявляли і його метаболіт М₁ (0,226 мг/кг). Залишків циперметрину в бульбах картоплі нами не встановлено. Залишків обох активних інгредієнтів нурелу Д у бульбах в період збирання врожаю не встановлено, що дає можливість використовувати їх при відгодівлі тварин без обмежень.

17. В основі патогенезу отруєння тварин піретроїдами (ф’юрі /зетациперметрин/) та їх комбінаціями з фосфорорганічними сполуками (нурел-Д /хлорпірифос+циперметрин/) встановлено порушення функціонального стану холінореактивних систем організму, яке проявляється характерною клінічною картиною інтоксикації, пригніченням активності псевдохолінестерази і комплексу неспецифічних естераз та певними диспропорціями в процесах окиснювання і фосфорилювання.

18. Теоретично обґрунтовані і розроблені нормативно-правові документи (МДР) піретроїду ф’юрі і комбінованого пестициду нурелу-Д у кормах для сільськогосподарських тварин. Наявність зетациперметрину, для тварин на відгодівлі обмежується 0,02 мг на кг корму, а для активних інгредієнтів нурелу-Д, відповідно: для хлорпірифосу – 0,2 мг/кг корму і циперметрину – 0,02 мг на кг корму. У кормах для курей-несучок залишки зетациперметрину та циперметрину не допускаються, а залишки хлорпірифосу обмежуються на рівні 0,05 мг на кг корму.

Публікації автора:

А. Посібники

1. Малинин О.А., Хмельницкий Г.А., Куцан А.Т. Ветеринарная токсикология: Учебное пособие. – Корсунь-Шевченковский, 2002. – 464с. (Дисертанту належить частка досліджень щодо токсичності піретроїдів та фітотоксикології).

Б. Список статей, опублікованих за темою дисертації

2. Куцан О.Т., Малінін О.О. Спосіб одночасного визначення залишків хлорпірифосу і циперметрина при їх сумісній присутності в пробах // Науковий вісник НАУ.– К., 2002.– Вип.55.– С.94–96. (Дисертант провів експериментальні дослідження, брав участь в інтерпретації отриманих результатів і написанні статті).

3. Куцан О.Т. Гостра токсичність нурелу Д для щурів // Ветеринарна медицина: міжвідомчий тематичний науковий збірник.– Харків, 2002.– Вип.80, С.374–378.

4. Куцан О., Малінін О., Новожицька Ю. Токсико-гігієнічний контроль продуктів тваринництва в умовах інтенсивного розвитку агропромислового комплексу країни // Ветеринарна медицина України.– 2002.– №12.– С.17–18.

(Дисертанту належить ідея та розробка системи контролю, яка покладена в основу статті).

5. Куцан О.Т. Засіб ідентифікації та залишкові кількості нурелу Д в об’єктах зовнішнього середовища після обробки картоплі // Ветеринарна медицина: міжвідомчий тематичний науковий збірник. – Харків, 2003.– Вип.81.– С.193–198.

6. Куцан О.Т. Вплив нурелу Д на деякі гематологічні показники курей в гострому токсикологічному експерименті // Ветеринарна медицина: міжвідомчий тематичний науковий збірник. – Харків, 2003. – Вип.82.– С.336–339.

7. Куцан О.Т. Активність деяких ферментів крові у курей під впливом нурелу Д при його однократному пероральному введенні // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. –Луганськ, 2003.– Вип. № 31/43 Ветеринарні науки. – С.334–339.

8. Куцан О.Т. Особливості хроматографічного аналізу та залишкові кількості зетациперметрину в об’єктах зовнішнього середовища після обробки картоплі // Ветеринарна медицина: міжвідомчий тематичний науковий збірник. – Харків, 2004. – Вип.83.– С.138–140.

9. Малінін О.О., Куцан О.Т., Шевцова Г.М. Динаміка активності деяких індикаторних ферментів в організмі курей під впливом комбінованого піретроїдного пестициду // Науковий вісник НАУ. – К., 2004. – Вип.72. – С.216-220 (Дисертант організував експериментальні дослідження, брав участь в інтерпретації отриманих результатів з статистичною обробкою та написанні статті).

10. Куцан О.Т. Характер змін деяких ферментів в органах і тканинах курей при гострій інтоксикації нурелом Д // Вісник Причорномор’я. – Одеса, 2004. – Вип. 25. – С.120–127.

11. Куцан О.Т. Динаміка розподілу комбінованого піретроїдного пестициду в організмі курей // Вісник аграрної науки. – 2004. – №11. – С.38–42.

12. Малінін О., Куцан О., Шевцова Г. Динаміка змін активності трансаміназ в організмі курей під впливом комбінованого піретроїдного пестициду в умовах хронічного експерименту // Ветеринарна медицина України. – 2004. – № 12. – С.28–30. (Дисертант організував експериментальні дослідження, брав участь у інтерпретації отриманих результатів з статистичною обробкою та написанні статті).

13. Куцан О.Т. Характер змін активності деяких ферментів вуглеводного обміну в органах і тканинах курей під впливом комбінованого піретроїдного пестициду в хронічному експерименті // Ветеринарна медицина: міжвідомчий тематичний науковий збірник. – Харків, 2004. – Вип.84.– С.403–409.

14. Куцан О.Т. Визначення деяких показників крові у курей, які отримували комбінований піретроїдний пестицид в хронічному експерименті // Вісник Полтавської державної аграрної академії. – Полтава, 2004. – Вип. 2.– С.59–61.

15. Куцан О.Т. Токсикокінетика комбінованого піретроїдного пестициду в організмі курей при хронічній інтоксикації // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Ґжицького. – Львів, 2004. – Том 6 (№2), Ч.1. – С.44–52.

16. Куцан О.Т. Розподіл комбінованого піретроїдного пестициду в організмі щурів і деякі шляхи його виведення при експериментальному гострому отруєнні // Вісник Білоцерківського державного аграрного університету. – Біла Церква, 2004. – Вип.28. – С.106–115.

17. Куцан О.Т. „Отруєння тварин комбінованим піретроїдним пестицидом нурелом Д” // Ветеринарна медицина України. – 2004. – № 10. – С.19–22.

18. Куцан О.Т. Динаміка розподілу зетациперметрину в організмі щурів і деякі шляхи його виведення при експериментальному гострому отруєнні // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Ґжицького. – Львів, 2004. – Том 6(№3). – Ч.6. – С.60–66.

19. Куцан О., Малінін О., Новожицька Ю. „Методичні підходи при експериментальному дослідженні валідаційних характеристик методик по визначенню залишкових кількостей токсикантів в об`єктах тваринного походження” // Ветеринарна медицина України. – К. – 2005. – № 4. – С.36–39. (Дисертанту належить ідея, обробка літературних даних, проведення експериментальних досліджень валідації і участь у написанні статті).

20. Куцан О.Т. Токсикологічний вплив піретроїду ф'юрі на гематологічні показники курей в гострому експерименті // Ветеринарна медицина: міжвідомчий тематичний науковий збірник. – Харків. – Вип.85, ч.1. – 2005. – С.639–643.

21. Куцан О.Т. Вплив піретроїду ф’юрі на морфологічні і деякі біохімічні показники крові курей в умовах хронічного токсикологічного експерименту // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету.-Луганськ, 2005.– Вип. Ветеринарні науки №50/73. – С.103–108.

22. Куцан О.Т. Активність деяких ферментів в органах і тканинах курей при тривалому надходженні піретроїду ф’юрі до організму в малих дозах // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Ґжицького. – Львів, 2004. – Том 7 (№1), Ч.2. – С.166–173.

23. Куцан О.Т. Токсикокінетика піретроїду ф’юрі при тривалому надходженні його до організму курей в малих дозах // Вісник Білоцерківського державного аграрного університету. – Біла Церква, 2005. – Вип.31. – С.56–61.

24. Куцан О.Т. Динаміка активності деяких ферментів плазми крові курей при гострому отруєнні піретроїдом ф’юрі // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Ґжицького. – Львів, 2005. – Том 7 (№2), Ч.2. – С.55–59.

25. Куцан О.Т. Токсикокінетика піретроїду ф’юрі в організмі курей при експериментальному гострому отруєнні // Науково технічний бюлетень Інституту біології тварин і Державного науково-дослідного контрольного інституту ветпрепаратів та кормових добавок. – Львів, 2005. – Вип.6(№2). – С.121–125.

26. Патент Україна 57249 А G 01N33/02. Спосіб визначення нурелу Д в біологічних об’єктах / О.Т. Куцан, О.О. Малінін; ІЕКВМ УААН. – 2002054266. – Заявлено 24.05.2002; Опубл. 16.06.2003. Бюл. №6.-2с. (Дисертант провів експериментальні дослідження і оформив заявку на патент).

27. Патент Україна 66568 А G 01N33/02. Спосіб визначення зетациперметрину в біологічних об’єктах / О.Т. Куцан; ІЕКВМ УААН. – 2003077014. – Заявлено 25.07.2003; Опубл. 17.05.2004. Бюл. №5. – 6с.

28. Патент Україна 66709 А G 01N33/02. Спосіб визначення хлорорганічних пестицидів і піретроїдів у біологічних об’єктах / О.Т. Куцан, О.О. Малінін, Г.М. Шевцова; ІЕКВМ УААН. – 2003109160. – Заявлено 10.10.2003; Опубл. 17.05.2004. Бюл. №5.– 10с. (Дисертант провів експериментальні дослідження і оформив заявку на патент).