فلزات سنگین و مسمومیت در دام ها

فلزات سنگین و مسمومیت در دام ها

فلزات عناصر طبیعی پوسته زمین هستند و از طریق باد و فرسایش ناشی از آب، به صورت پودر پراکنده می شوند یا در رودخانه ها حل می شوند.

این مواد به طور گسترده در محیط پخش می شوند که باعث می شود آنها در زنجیره غذایی به سمت بالا حرکت کنند. فلزات سنگین عناصر فلزی با چگالی بالا در مقایسه با آب هستند که به مقدار کمی در مواد مختلف یافت می شوند.

به طور مثال می توان به عناصر Fe، Co، Cu، Mn، Mo، Se، Zn، Cr و As به عنوان فلزات سنگین اشاره کرد. از آنجایی که فلزات سنگین می توانند در سطوح پایین سمیت ایجاد کنند، وزن و سمیت آنها به هم مرتبط هستند.

برای حفظ برخی فرآیندهای بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی در انسان، حیوانات، گیاهان و سایر موجودات، مصرف برخی ازاین فلزات سنگین ضروری است.

برخی از این عناصر مانند کبالت (Co)، مس (Cu)، کروم (Cr)، آهن (Fe)، منگنز (Mn)، مولیبدن (Mo)، سلنیوم (Se) و روی (Zn)  به عنوان مواد معدنی میکرو شناخته می شود.

مقدار نیاز این عناصر در بدن بسیار اندک است. این عناصر در بدن زیست فراهمی متفاوتی داشته و در اقلام و مواد مختلف به مقدار بسیار اندک وجود دارند (ppb یا ppm).

عناصر کمیاب مانند مس، روی، کروم و آهن هم جزو فلزات سنگین بوده اما برای رشد، نمو و عملکرد صحیح موجودات زنده، ضروری و حائز اهمیت هستند.

با این حال، همه آنها در ویژگی بروز مسمومیت برای انسان ها و حیوانات در صورت مصرف مازاد و بیش از حد مشترک هستند.

این فلزات از طریق سیستم تنفسی یا دستگاه گوارش وارد بدن می‌شوند. طبق مقررات اتحادیه اروپا (EU) ، عناصر کمیاب ضروری معمولاً به عنوان مکمل‌های غذایی برای افزایش سلامت و به حداکثر رساندن بازده به خوراک دام اضافه می‌شوند.

با این حال، قرار گرفتن طولانی مدت در معرض غلظت بالاتر از حد نیاز دام می تواند موجب بروز مسمومیت در دام ها شود.

سایر فلزات مانند As، Cd، Pb و Hg به عنوان آلاینده ها و مواد شیمیایی نامطلوب در خوراک دام در نظر گرفته می شوند زیرا این فلزات سنگین فاقد نقش های شناخته شده بیولوژیکی هستند.

این عناصر جزو عناصر سمی طبقه بندی می شود و وجود مقادیر کم هم می تواند باعث مسمومیت و آسیب به اندام داخلی های دام شود.

 فلزات سنگین را با توجه به اهمیت بیولوژیکی می توان به دو گروه عناصری ضروری (مجاز در تغذیه دام) و عناصر غیرضروری(غیر مجاز در تغذیه دام )طبقه بندی کرد.

طبقه بندی فلزات سنگین

منابع آلودگی فلزات سنگین

بر اساس گزارش فائو، منابع فلزات سنگین به شرح زیر است:

• پساب های معادن
• پساب های صنعتی
• پساب های خانگی
• طوفان های شهری
• شسته شدن فلزات از زباله های جامد و زباله ها
• ورودی های فلزی از مناطق روستایی
• باتری ها
• رنگدانه ها
• رنگ ها
• شیشه
• کودها
• محصولات دندانپزشکی و آرایشی
• فعالیت های صنعتی نفت

اثرات عمومی فلزات سنگین

فلزات سنگین در طول تاریخ برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند و برای پیشرفت و شکوفایی تمدن ها حیاتی بوده اند.

علاوه بر مسمومیت در دام ها در اثر ارتباط مستقیم با این آلودگی ها، ممکن است استفاده از اقلام پرورش یافته در زمین های آلوده نیز برای این دام ها مسمومیت ایجاد کند.

فلزات سنگین به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند و به طور طبیعی در محیط یافت می شوند، که انسان و حیوانات را به درجات مختلف در معرض آنها قرار می گیرند.

 فلزات سنگین ضروری، از جمله مس (Cu)، کبالت (Co)، منگنز (Mn)، آهن (Fe) و روی (Zn)، برای انواع فرآیندهای فیزیولوژیکی حیاتی، از جمله تنظیم و عملکرد چندین سیستم آنزیمی انتقال اکسیژن و الکترون، سنتز هورمون، دفاع آنتی اکسیدانی، ایمنی و باروری ضروری هستند.

کمبود فلزات ضروری می‌تواند علاوه بر تأثیر منفی بر رشد و فرآیندهای فیزیولوژیکی، اثر منفی و سمی فلزات سنگین غیرضروری را نیز تشدید کند.

با این حال، حتی فلزات ضروری با مصرف طولانی مدت بیشتر از حد نیاز می تواند خطرناک و سمی باشد.

سرب (Pb)، کادمیوم (Cd) و جیوه (Hg) نمونه‌هایی از فلزات سنگین سمی هستند که حتی در دوزهای بسیار کم خطرناک هستند و هیچ فواید بیولوژیکی شناخته‌شده‌ای ندارند.

فلزات سمی غیر ضروری اغلب رفتار فلزات ضروری را تقلید می کنند تا وارد بدن شوند و به طور بالقوه فرآیندهای مهم سلولی را مختل کنند.

تجمع زیستی فلزات سمی را نیز می توان با این توضیح داد. علاوه بر این، از آنجایی که سیستم‌های سم‌زدایی نمی‌توانند یک گونه اتمی را به یک جزء فرعی با سمیت کمتر تجزیه کنند، ماهیت عنصری فلزات بر تبدیل زیستی و سمیت آن‌ها تأثیر می‌گذارد.

از آنجایی که فلزات عناصری هستند، تخریب ناپذیری و تجمع زیستی آنها با هم منجر به نگرانی قابل توجهی برای فلز به عنوان یک سم می شود.

سطح قرار گرفتن در معرض، نوع فلز سنگین و شکل آن، سن، جنس، سلامت فیزیولوژیکی و تغذیه حیوان، و روش مسمومیت همگی بر میزان سمی بودن فلزات سنگین برای حیوانات تأثیر می‌گذارند.

اکثر فلزات در اندام های ضروری در کبد و کلیه ذخیره می شوند که می توانند اثرات سمی یا غیر سمی مانند استرس اکسیداتیو، کاهش سیستم ایمنی، مشکلات قلبی، اسیب به جنین، مهار آنزیم، ناهنجاری های تولد و اختلال غدد درون ریز داشته باشند.

با وجود این که فلزات سنگین نمی توانند به مواد دیگر تجزیه شوند، زیرا آنها عنصر هستند، اما شکل آنها می تواند به یون های فلزی آزاد تبدیل شود که میزان در دسترس بودن، فعالیت و سمیت بیولوژیکی آنها را تغییر می دهد.

فلزات در شکل یونی خود می توانند با سیستم های بیولوژیکی و اهداف سم شناسی به روش های مختلف برهم کنش داشته باشند و آنها را از نظر شیمیایی بسیار واکنش پذیر کند.

این واکنش ها منجر به انواع اثرات سمی و آسیب به اندام های مختلف مانند کلیه، سیستم عصبی، کبد، سیستم تنفسی، سیستم غدد درون ریز و تولید مثل و دستگاه گوارش می شود.

فلزات سمی معمولاً با مهار آنزیم ها، اندامک های درون سلولی، برهم کنش با DNA که باعث جهش ژنتیکی و سرطان می شوند، تغییر کووالانسی پروتئین ها، جابجایی سایر پروتئین های وابسته به فلزات ضروری و تولید رادیکال های آزاد عمل می کنند.

با این حال، تحقیقات مختلف در این زمینه نشان می دهد که بیشتر فلزات سنگین می توانند باعث استرس اکسیداتیو در انواع گونه های جانوری شوند.

این می تواند بر ضریب استرس اکسیداتیو تأثیر بگذارد. تولید بیش از حد رادیکال‌های آزاد و استرس اکسیداتیو به بیومولکول‌ها، ساختارهای درون سلولی و حتی کل سلول‌ها مانند نورون‌ها آسیب می‌رساند که نه تنها ایمنی را به خطر می‌اندازد، بلکه می‌تواند منجر به بروز انواع بیماری‌ها شود.

استرس اکسیداتیو تأثیر منفی قابل توجهی بر توانایی دام ها برای بازده تولید و تولید مثل دارد و ممکن است منجر به خسارات مالی قابل توجهی شود.

سیستم غدد درون ریز حیوانات ممکن است توسط فلزات سنگین سمی مختل شود، که می تواند بر تولید مثل و بهره وری دام نیز تأثیر بگذارد.

در ادامه برخی علائم و میزان حساسیت به مسمومیت در دام های مختلف مورد بررسی قرار می گیرد.

حیوانات مسموم با جیوه نمی توانند گوشت، جگر یا کلیه های مناسب برای مصرف انسان تولید کنند. بسته به نوع مسمومیت با جیوه، شیرشان نیز ممکن است خطرناک باشد.

گوساله های جوان، بیشتر در برابر فلزات سنگین حساس هستند. گاوها به دلیل کنجکاوی طبیعی، عادات لیسیدن، می‌توانند اشیای سرب‌ دار موجود در محیط خود را که ممکن است به صورت زباله‌های خانگی، صنعتی یا کشاورزی بخورند و دچار مسمومیت حاد تصادفی با سرب شوند.

آلودگی پوشش گیاهی و مراتع مجاور برخی فعالیت های صنعتی مانند واحدهای بازیافت باتری و کارخانه های ذوب سرب و روی منبع مسمومیت حاد سرب در گاو و گاومیش و مسمومیت تحت بالینی در بزها هستند.

بیشتر یافته ها نشان دهنده تحمل نسبتاً بالاتر در گوسفند و بز نسبت به فلزات سمی مانند سرب و کادمیوم نسبت به گاو است.

گوسفندها نسبت به گاوها غلظت های بالاتری از سرب، کروم و نیکل را در مدفوع خود دفع می کنند.

این ممکن است دلیلی برای غلظت نسبتاً بالاتر سرب در شیر میش نسبت به گاو باشد.

گوسفندها عمدتاً مسمومیت تحت حاد را نشان می دهند که علائم مسمومیت سرب را در گاوهای بالغ شبیه سازی می کند.

بزها، اگرچه در مقابل گاو و گوسفند نسبت به سرب (دوز مسمومیت مزمن 400 میلی گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن) نسبتاً تحمل بیشتری دارند، اما می توانند مسمومیت کشنده تجمعی را با علائم غالب درگیری CNS به دنبال قرار گرفتن طولانی مدت با سرب نشان دهند.

بی اشتهایی، ضعف، کاهش وزن، کراتینه شدن ضعیف سم، شاخ های خشک و شکننده، مات شدن مو، چند نمونه از علائم بالینی مسمومیت با کادمیوم در گاو هستند.

کم خونی، نفروپاتی و اختلالات استخوان نتایج مسمومیت آزمایشی گوسفند با 2.5 میلی گرم کادمیوم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن است.

نقایص مادرزادی، مرده زایی و سقط جنین نیز از دیگر اثرات بالقوه است. گونه نشخوارکننده ای که بیشترین آسیب را نسبت به مسمومیت مزمن با مس دارد گوسفند است و موارد بیشتر مسمومیت در گوسفندان در سراسر جهان گزارش شده است.

برعکس، تصور می شد که گاوها در گذشته به طور قابل توجهی تحمل بیشتری نسبت به تجمع مس داشتند و تا همین اواخر، مسمومیت با مس در گاو بسیار نادر بوده است.

 از سوی دیگر، مسمومیت با مس و مرگ و میر ناشی از آن در همه جای دنیا به ویژه در گاوهای شیری رو به افزایش است.

از آنجایی که نشخوارکنندگان کنترل هموستاتیک ضعیفی بر جذب مس دارند، که آنها را حساس‌تر می‌کند، مکانیسم‌هایی را برای ذخیره مس اضافی در کبد با کاهش مس در کبد ایجاد کرده‌اند.

با این حال، هنگامی که در معرض سطوح مس بیشتر از سطح مورد نیاز برای سلامتی قرار می گیرند، قادر به مدیریت مهارت های دفع خود نیستند و ممکن است مسموم شوند.

 مسمومیت حاد ممکن است از مصرف 20 تا 100 میلی گرم مس به ازای هر کیلوگرم وزن بدن در گوسفند و گوساله و 200 تا 800 میلی گرم مس به ازای هر کیلوگرم وزن بدن در گاو بالغ رخ دهد.

مسمومیت مزمن با مس در گوسفندان ممکن است با مصرف روزانه 3.5 میلی گرم مس به ازای هر کیلوگرم ماده خشک زمانی که مرتع چرای آنها حاوی 15 تا 20 پی پی ام مس و سطوح کم مولیبدن باشد، رخ دهد.

 بزها نسبت به گوسفندان (640 میلی گرم در کیلوگرم DM) به طور قابل ملاحظه ای نیاز به مس بیشتری دارند (15-25 میلی گرم بر کیلوگرم، DM) و می توانند دریافت مس به مراتب بالاتری را نسبت به گوسفند تحمل کنند.

تحمل زیاد بزها به مس ممکن است به دلیل جذب کم کبدی باشد. بزها ممکن است بتوانند غلظت بالاتری از مولیبدن آنتاگونیست مس را در مقایسه با گوسفند و گاو تحمل کنند.

علائم بالینی مسمومیت حاد مس که بیشتر دیده می شود عبارتند از بی اشتهایی، درد معده، اسهال، کم آبی، بی ثباتی، ترشح بزاق و فروپاشی قبل از مرگ که معمولاً در عرض 24 ساعت رخ می دهد

. حیواناتی که زنده می‌مانند به بیماری اسهال مبتلا می‌شوند. گوساله هایی که سه روز یا بیشتر زنده می مانند به آسیت، هیدروتوراکس، هموگلوبینوری، بیماری کمان پیکری، دندان قروچه، چرخش و آتاکسی شناخته شده اند.

گوسفندانی که تحت تاثیر قرار می گیرند بی اشتهایی، تشنگی، بی حالی، یرقان، کم خونی همولیتیک و هموگلوبینوری و همچنین تنفس و ضربان قلب را تسریع می کنند.

گوسفندها همچنین نشانه های عصبی مانند بی حالی، کوری و تتراپارزی را نشان می دهند.

نتیجه گیری

 در صنعت کشاورزی و دامپروری، فلزات سنگین هم به عنوان مواد مغذی معدنی و هم به عنوان آلاینده/مواد نامطلوب معرفی می شوند.

اگرچه اتحادیه اروپا یک مقررات جامع برای کنترل آلودگی آنها وضع کرده است، اما گسترش آنها در سطوح مختلف اجازه نمی دهد از حضور فلزات سنگین در زنجیره غذایی و در محیط زیست جلوگیری شود.

کنترل نهاده های دامی می تواند یک استراتژی موثر برای کاهش خطرات سلامتی انسان مرتبط با مصرف محصولات حیوانی و آلودگی محیط زیست توسط کود باشد.

جیره های دام را می توان به منظور کاهش مقدار مواد معدنی و مواد مغذی غیرجذب موجود در کود تنظیم کرد.

برای راه اندازی استراتژی های موثر در برابر فلزات سنگین، روابط متقابل پیچیده در فرآیندهای روستایی، تنوع گسترده شیوه های کشاورزی، خاک و شرایط آب و هوایی باید در نظر گرفته شود.

استفاده از افزودنی ها با دقت بیشتری برای جلوگیری از انتشار آلودگی ها به محیط زیست باید پیشنهاد شود.

منبع