Toxicity of cyanide in swine: evaluation of perinatal effects

O cianeto e os compostos cianogênicos são ubíquos na natureza e amplamente estudados pela toxicologia. A exposição prolongada a este íon tem sido associada à produção do bócio, de diversos distúrbios neurológicos, bem como alterações em outros órgãos, tanto em seres humanos como em diferentes espécies animais. Embora existam na literatura muitos trabalhos relativos à exposição prolongada ao cianeto, em diferentes espécies animais, muito pouco é encontrado em relação aos possíveis efeitos tóxicos durante o período perinatal; assim, o objetivo do presente estudo foi o de determinar os efeitos da exposição ao cianeto de potássio (KCN) em suínos, durante a gestação. Inicialmente, realizou-se estudo toxicocinético, em suínos fêmeas, em diferentes fases, utilizando-se o tiocianato como biomarcador. Vinte e dois suínos, foram divididos em quatro grupos (6; com 60 dias da idade; 5, com 95 dias da idade; 5, com 80 dias do gestação e 6, com 21 dias de lactação), e receberam por via oral, a dose única de 3.0 mg /kg de peso vivo de cianeto de potássio (KCN). As concentrações do tiocianato no sangue foram medidas dentro de 24h. O tempo máximo (Tmax) e constante de eliminação (Kel) foram mais elevados em porcas lactantes (15 h e 0,045, respectivamente); por ouro lado, as maiores concentração do tiocianato (Cmax) bem como área sob a cuva (ASC) foram observados nas fêmeas grávidas (161,8; 158.834,34). A meia vida de eliminação (t1/2β), o volume da distribuição (Vd) foram mais elevados nas fêmeas como 95 dias de idades, e o clearence (Cl), o mais baixo (41,57 ;1,23 e 0,017, respectivamente). Na segunda etapa, foram utilizados 24 fêmeas, gestantes, divididas em quatro grupos iguais: 1controle e 3 experimentais. Os animais dos grupos experimentais foram tratados com 1,0, 2,0 e 3,0 mg/KCN/Kg, duas vezes ao dia, adicionados a ração comercial, a partir da 3º semana de prenhez . O grupo controle recebeu somente ração comercial. Estas fêmeas foram pesadas e foram retiradas amostras de sangue para avaliação bioquímica (dosagensde ALT, AST, GGT, uréia, creatinina, T3, T4 e tiocianato) durante todo o período gestacional; além disto, acompanhou-se o desenvolvimento fetal por meio de ultra-sonografia aos 21, 35, 45, 55 e 65, quando foram mensurados os seguintes parâmetros: comprimento crânio-caudal, diâmetro torácico, diâmetro abdominal e diâmetro biparietal. No 110º DG, uma fêmea prenhe de cada grupo foi abatido, para coleta de fragmentos representativos de tireóide, coração, pulmão, fígado, rim, baço, pâncreas e cérebro para a avaliação histopatológica, bem como coletou-se o líquido amniótico para dosagem de tiocianato. As mães que prosseguiram com a gestação tiveram seus partos assistidos com subsequente retirada do colostro, para dosagem de tiocianato. Os filhotes desta mães foram acompanhados até o abate (120 dias de vida), quando também foram coletadas amostras dos diferentes tecidos para a avaliação histopatológica. A análise das mensurações fetais, não revelou alterações significantes, já a análise bioquímica, em relação às mães experimentais, verificou-se que os níveis de tiocianato estiveram aumentados, significantemente no soro, colostro e liquido amniótico, no entanto, poucas foram as alterações nas enzimas e outras substâncias. O estudo histológico revelou acidofilia citoplasmática, degeneração e vacuolização, de células de purkinje, neuroniofagia em cortex cerebral, aumento dos folículos tiroideanos, bem como espessamento e vacuolização do epitélio folicular e do colóide, degeneração hepática e renal, espessamento dos septos alveolares, no pulmão, e desarranjo do parêquima pancreático com desorganização dos acinos e diminuição dos grânulos de zimogênio. Em relação às proles verificou-se queda, no peso e ganho de peso daqueles filhotes provenientes de mães tratadas com 2,0 e 6,0 mg/kg de KCN. Embora a análise bioquímica não tenha mostrado alterações consistentes nos animais provenientes daquelas mães tratadas com o KCN durante a gestação, o estudo histopatológico revelou, nestes filhotes, lesões ao nível de tireóide e tecido pulmonar, semelhantes àquelas encontradas em suas mães. Concluindo, os resultados do presente estudo, evidenciam que a biotransformação do cianeto varia de maneira marcante, considerando a faixa etária e o estado fisiológico dos suínos fêmeas, e que são os animais gestantes, provavelmente, os mais sensíveis aos efeitos tóxicos, da exposição crônica as baixas doses do cianeto. Ainda, que esta exposição materna ao cianeto durante a gestação promove efeito tóxico no feto, no entanto, essas alterações são observadas apenas na fase pós-natal.Cyanide and cyanogenic compounds are ubiquitous in nature and widely studied in toxicology. Long-term cyanide exposure has been associated to development of goiter, pancreatic diabetes, and several neurological diseases in humans and animals. However, the exact mechanism involved in induction of these diseases are not fully elucidated. It is believed that these effects are consequence of the toxic action of cyanide and/or its main product of transformation, thiocyanate. Thus, the objective of the present study was to determinate the effects of long term exposure to potassium cyanide (KCN) in swines, during perinatal period. Initially, it was realized a toxicokinetic study in female swines, in three different states, using thiocyanate as biomaker. Twenty two swines were randomly allocated in four groups: 6 with 60 days of age; 5 with 95 days of age, 6 with 80 days of gestation, and 6 with 21 days of lactation. All the animals received orally a single dose of 3.0 mg/kg/body weight of KCN. Thiocyanate concentrations in blood were measured within 24 h. The time of peak concentration (Tmax) and constant of elimination (Kel) was higher in lactation sows (15h; 0.045, respectively); on the other hand the higher concentrations of thiocyanate (Cmax) as well as area under the curve (AUC) were observed in pregnant sows (161.8; 158.834.34). The elimination half-life (t1/2β) and volume of distribution (Vd area) was higher in female swines with 95 days of age (41.57 h ; 1.23 L/kg), however the clearance value (Cl) was the smallest (0.017 L/kg/h). In the second step it was utilized 24 pregnancies sows, randomly allocated in four equal groups: 1 control and 3 experimental. The experimental groups was treated with 1.0, 2.0 and 3.0 mg/kg/ KCN added in commercial ration, twice a day, since 3rd week of pregnancy until the last day of gestation. The control group received only commercial ration. All fetuses were evaluated by ultra-sonographic in the 21, 35, 45, 55 e 65 days of gestation (GD). All the sows was weigthy weekly and blood colleted for biochemical evaluation. In the 110 GD, one animal per group was euthanized and fragments from some tissues were collected for histopathological study. Yet, the levels of thiocynate were evaluation in the amniotic fluid. The other sows that following gestation was collected colostrum for thiocynate evaluation levels. Histopathology revealed degenerative vacuolar alterations in the liver, pancreas, thyroid and kidney cells, and in the neurons of the central nervous system in the animals that received the KCN. In the lungs was observed widening of the epithelium alveolar. In the third step the development of the piglets was evaluate, the same biochemical parameters observed in mothers were done, with exception T3 and T4, until 45 postnatal days as well as weight and body weight gains for 120 days; in this day carcasses weights and bacon thickness were evaluated. From the biochemical parameters in relation in the piglets, it was verified that the thiocynade levels were significantly increased in several experimental groups; otherwise, too feel alterations were observed in the enzymes and other substances analyzed. The histopathological study revealed the same alterations of thyroid and lungs of the sows. In conclusion, the results of the present study support the hypothesis that the metabolism of cyanide is extremely variable, considering the age and the physiological state of female swine´s. Furthermore this study suggest that pregnancies sows are most sensible to the toxic effect, of the long-term exposition the low doses of cyanide; still, this work showed that exposition leaded the maternal and development toxicity of de pliglets