Фізичні й хімічні властивості отруйних речовин
Вугільній кислоті, як двохосновній відповідають два аміди:
1. Неповний амід - продукт заміщення одного гідроксилу аміногрупою - карбамінової кислота;
2.
Повний амід - продукт заміщення двох
гідроксилів на аміногрупу -карбамід
або сечовина.
Уретани
за своєю хімічною будовою являють собою
складні ефіри карбамінової кислоти
загальної формули:
[6].
В основному, прості естери або N-заміщені похідні карбамінової кислоти - нестабільні сполуки. Під час їх розпаду утворюються фенол, аміак, амін, і діоксид вуглецю. Солі та складні ефіри заміщеної карбамінової кислоти стабільніші, ніж карбамінова кислота. Ця підвищена стабільність є основою для синтезу багатьох похідних, які є біологічно активними пестицидами. [1]
Залежно від хімічної структури функціональних радикалів карбаматні пестициди поділяють на п’ять груп:
похідні тіокарбамінової кислоти - R – S – CO – NH – R1 ;
похідні дитіокарбамінової кислоти – R – NH – CS – S – R2;
алкіл - арілкарбамати – R – O – CO – NH – Ar;
аріл- метилкарбамати – Ar – O – CO – NH – R;
металовмісні тіо- та дитіокарбамати - M – S – CS – NH – R.
Похідні карбамінової кислоти входять в групу нейроактивних агентів, підгрупу інгбіторів холінестераз. Біологічна активність до шкідників і збудників хвороб рослин, паразитів, бур’янів, а також і токсичність для тварин та людей залежить від хімічної структури сполуки.
За ступенем токсичності виділяють:
Сильнодіючі: відат, тенік, фурадан.
Високотоксичні: байгон, карбатіон, кронетон,
Середньотоксичні: бетанол, дикрезил, карбін, севін, ТМТД, ялан;
Малотоксичні: бенлат, вернам, ептам, превікур, тріаллат, цінеб, полікарбацин, роніт; [2,4]
Сполуки похідних малорозчинні у воді. У більшості препаратів леткість за звичайних температур низька. Вони відносно стійкі у навколишньому середовищі. В ґрунті період напіврозпаду – в межах 42–140 днів; у кислих ґрунтах – 8–12 тижнів, у сильнолужних – 3–5 тижнів. У водному середовищі при нейтральній і слабокислій реакції препарати цієї групи стійкі, при лужній – швидко розкладаються.
У зовнішньому середовищі похідні карбамінової кислоти розкладаються до нетоксичних речовин протягом одного-півтора місяця. Комбіновані препарати стійкіші і період їх розкладання значно триваліший. Термічна обробка продуктів сприяє цілковитому руйнуванню цих препаратів. [1, 3]
Умови отруєння
Отрута може потрапити в організм тварини при випасанні на полях, що знаходяться поблизу плантацій, де проводилося обприскування сполуками похідних карбамінової кислоти. Комбіновані препарати стійкіші і період їх розкладання значно триваліший. Тому тварини можуть отруюватися під час випасання на полях, де період розкладу гербіцидів ще не завершився або під час напування із контамінованих водойм, під час поїдання термічно необроблених, забруднених продуктів або якщо протруєне насіння зберігалося на складах разом із фуражним зерном.
Токсикодинаміка та токсикокінетика
Карбамати легко проникають через неушкоджену шкіру, слизові оболонки, дихальні шляхи, травний тракт.
Перший етап метаболізму карбаматів – гідроліз з переходом в карбамінову кислоту, що розкладається на вуглекислий газ та аміни. N-метилові карбамати проходять через ізоціонати одразу, в той час як гідроліз N-диметилові з’єднання разом з йоном гідроксилу утворюють спирт і N-диметилзаміщену кислоту.
Реакція окислення (за участі оксидів змішаної реакції) включає гідроксилювання ароматичного кільця, О-діалкілування, N-метилгідроксилювання, N-діалкілування, окислення аліфатичних груп в ланцюгу, сульфоксидацію у відповідні сульфони. Тобто під час окислення вводиться функціональна гідроксильна група, яка служить в якості сайту для вторинних кон’югаційних реакцій з отриманням продуктів, що можуть бути виділені через сечу та фекалії. Конюгація в організмі призводить до утворення О- та N-глюкуронідів, сульфатів и похідних меркаптурової кислоти. Похідні карбамінової кислоти слабко кумулюються в тканинах тварин. Залишки карбаматів залишаються в печінці, нирках, мозку, жирових та мязових тканинах. [1, 10, 15]
Похідні карбамінової кислоти знижують на 40-50% активність ацетилхолінестерази крові. Тому відбувається накопичення ацетилхоліну в нервових синапсах внутрішніх органів, скелетних м’язах, залозах і т.д.
Завдяки ковалентним зв’язкам утворюється проміжний комплекс холінестерази з карбаматами, а потім ацилювальний ензим з розщепленням інгібітора; тоді з ферментом зв'язується карбамінова група. Швидкість відновлення вихідної активності ферменту, інгібованого карбаматами, визначається відповідно швидкістю гідролізу карбамінового ферменту, що залежить від будови інгібітору. Карбаміновані естерази гідролізуються значно швидше, ніж фосфорильовані. Проте первісна молекула інгібітора вже не відновлюється, так що реакція є незворотною.
Метилкарбамати
пригнічують активність холінестерази
в 5-10 разів сильніше, ніж диметилкарбамати.
Для усіх похідних диметилкарбамінової
кислоти активність холінестерази
відновлюється наполовину за 27-30 хв, для
похідних метилкарбамінової кислоти -
за 45-50 хв. Висока ацетилхолінестеразна
активність виявлена у севіна, дикрезила,
байгона. [14,15]
Тож, в холінергічних синапсах відбувається холіноміметична дія медіаторів. Посилюється секреція слинних, слізних, бронхіальних, травних, потових залоз, пульс зменшується, кровоносні судини розширюються, скорочення м’язів в бронхах, кишечнику, матці, сечовому міхурі та інших органах посилюється. [5,7]
Під час інтоксикації спостерігається зниження осмотичної резистентності еритроцитів, змінюється проникність клітинних мембран, в результаті чого зменшується активний транспорт йонів натрію та калію.
Севін пригнічує активність піруватдегідрогенази, сукцинатдегідрогенази, ксантинокінази в печінці, що призводить до зниження детоксикаційної функції органу. Інтоксикація севіном супроводжується гіперемією, кількість цукру в крові збільшується до 200-400 мг %, адже пестицид блокує оксидоредуктазні ферменти під час фази окислення глюкози в піровиноградну кислоту.
Більшість тіокарбаматів знижують рівень окислювальних процесів в тканинах, адже діють на ферменти, що їх регулюють. Порушують обмін нуклеїнових кислот та функцію центральної нервової системи, негативно впливають на печінку та інші паренхіматозні органи, залози внутрішньої секреції. Така дія на органи та системи пов’язана з тим, що в організмі тварин за участі мікросомальних окислюючих ферментів утворюються сульфоксиди тіокарбаматів з наступним розщепленням глютатіонтрансферазною системою до відповідних меркаптидів, які перетворюються в спирт та окислюються до води та вуглекислоти. Завдяки цим процесам в організмі тварин проходить детоксикація тіокарбаматів.
Дитіокарбамати порушують вуглеводний обмін, посилюючи гліколітичні процеси і гальмують споживання кисню тканинами. У процесі розпаду дитіокарбаматів виділяється сірковуглець, який зв'язується аміногрупами амінокислот, пептидів, білків, блокує їх, порушує обмін білків і викликає зміни в багатьох органах і системах. Тобто сірковуглець, який утворюється в організмі ендогенно в процесі метаболізму дитіокарбаматів, є суттєвим компонентом їх токсичного впливу. [13]
Також спостерігається порушення обміну мікроелементів, фосфорно-кальцієвої рівноваги за рахунок зниження кальцію в крові, причому навіть тоді, коли клінічні симптоми отруєння неясно виражені. Ця обставина може бути використана для ранньої діагностики отруєння дитіокарбаматами. У хворих тварин дитіокарбамати пригнічують активність піруват- сукцинатдегідрогенази в печінці, синтез і деструкцію нуклеїнових кислот. [5, 7]
ТМТД в травному тракті розщеплюється з утворенням сірковуглецю і диметиламіну, які знижують осмотичну резистентність еритроцитів. При цьому збільшується гемоліз еритроцитів, порушується функціональний стан клітинних біомембран, що супроводжується зниженням активного транспорту іонів натрію і калію.
Виділяються карбамати з організму тварин в нативному вигляді або у формі метаболітів (парні зєднання із глюкуроновою та сірчаною кислотами) переважно з сечею, менше – з фекаліями і в невеликих кількостях з – молоком лактуючих тварин, а також накопичуються у яйцях птахів. [2, 10]