Toxic and Carcinogenic Effects of Dimethylnitrosamine (Dmna) in the Blue Fox (Alopex Lagopus)

Abstract

Single doses of DMNA from 8 to 15 mg/kg body weight (B.W.) were given in the feed, by stomach tube or by subcutaneous application to 37 foxes. The course and intensity of the disease was not influenced by the application route, but was directly related to the amount of DMNA given per kg body weight, and caused hemorrhagic centrolobular liver necrosis and acute vessel changes especially in the hepatic vein system. The possibility of liver regeneration after a single DMNA exposure depends on the degree of damage in the hepatic vein system. Some animals can recover from the acute disease caused by DMNA. But if the hepatic vessel changes are enough pronounced, progressive changes occur in the hepatic vein system eading to liver cirrhosis.

The observation period of the foxes after a single exposure was from 13 to 380 days. LD₅₀ should not be determined after a surviving time of 3 days but rather after 4 weeks. In our material LD₅₀ was 10 mg DMNA/kg B.W.

In an experiment over a longer period of time 18 foxes divided into 3 groups were given 2 weekly doses of DMNA in food. They were treated with daily estimated doses of 1.0, 0.2 and 0.1 mg DMNA/kg B.W., respectively. The foxes in Groups 1 and 2 developed ascites, jaundice and liver failure after intake of 45–70 mg DMNA/kg B.W. The foxes in Group 1 treated with 1 mg DMNA/kg B.W. showed centrolobular hemorrhagic liver necrosis and productive vessel changes in the hepatic vein system. The second group given 0.2 mg DMNA/kg B.W. developed hemorrhagic centrolobular necrosis which healed with fibrosis leading to cirrhosis and chronic occlusion in many of the hepatic veins. In addition noduli of chondroid lamellae and foci of hematopoietic tissue and early stages of hemagiomatous liver tumors were found in the liver.

The group exposed with 0.1 mg DMNA/kg B.W./day did not develop hemorrhagic centrolobular liver necrosis, but thickening in the walls of the hepatic veins. After more than 3½ years of exposure multiple hemangiosarcomae were growing out from the changed vessel walls.

In an experiment over a shorter time period with daily exposure of DMNA doses in the feed below 0.15 mg/kg B.W., all the foxes were completely healthy and only some showed beginning changes in the hepatic vein walls.

Hematomae were often seen in foxes dying after a single DMNA dose. One fox treated with 0.1 mg DMNA/kg B.W. died of brain bleeding after 220 days of treatment. Chronic vessel changes were found in the heart and kidneys of the DMNA treated foxes. These results emphasize the fact that DMNA gives vessel changes of a more general nature.

Sammendrag

Enkeltdoser av DMNA i størrelsesorden 8–15 mg/kg l.v. ble gitt enten i fóret, med svelgsonde eller ved subcutan applikasjon til 37 rever. Sygdomsintensivitet og -forløp var tydelig relatert til mengden av DMNA/kg l.v. helt uavhengig av applikasjonsmåten og medførte hemorrhagiske centrolobulære nekroser og akutte karskader, spesielt i v. hepatica-systemet. Leverens regenerasjonsmulighet etter en enkelt dose DMNA er helt avhengig av karskadens intensivitet. Derfor kan et dyr tilsynelatende komme seg etter en akutt DMNA-påkjenning, men hvis karskaden i v. hepatica-systemet er stor nok, er karforandringene progredierende og fører til cirrhose i løpet av 3–4 mnd. Observasjonslengden av de enkelte rever etter engangseksponering har variert fra 13 til 380 dager og viser at LD₅₀ ikke bør bestemmes etter overlevning ved 3 dager, men heller ved 4 uker eller mer. I vårt materiale er LD₅₀ — 10 mg DMNA/kg l.v.

Ved å gi DMNA i fóret 2 ganger ukentlig etter en beregnet dagsdose av henholdsvis 1 — 0.2— 0.1 mg/kg l.v. til 3 forskjeilige grupper med tilsammen 18 dyr, fikk revene i de 2 første gruppene ikterus, ascites og leversvikt etter å ha fått i seg ca 45–75 mg DMNA/kg l.v. I gruppen med 1.0 mg DMNA/kg l.v./dag fikk dyrene hemorrhagiske, centrolobulære levernekroser og produktive karforandringer i vena hepatica. Revegruppen på 0.2 mg DMNA/kg l.v./dag fikk også centrolobulære nekroser som etterhvert helet med fibrose og dyrene utviklet cirrhose og kronisk karfortykkelse og -forsnevring i v. hepatica-systemet, samt dannelse av små knuter bruskformasjoner og hematopoetisk vev, og en begynnende multipel tumordannelse av hemangiomatøs natur. Den minste DMNA dose 0.1 mg/kg l.v./dag bevirket ikke centrolobulære levernekroser, men førte etter lengre tids eksponering til karfortykkelser i v. hepatica-systemet. De multiple hemangiosarkomer som ble utviklet i leveren etter 3½–4 års DMNA eksponering fantes som regel i tilknytning til forandrede hepaticakar.

I et korttidsforsøk med opptil 0.13 mg DMNA/kg l.v. i dagsfóret, fikk en ikke utviklet levernekroser, men kun mindre karforandringer i v. hepatica-systemet. Karforandringene ved DMNA-påvirkning angår tydeligvis ikke bare v. hepaticakarene, men også kroppens andre kar. Hematomer ble ofte påvist i rever som døde etter en enkelt dose DMNA. En av revene i forsøket døde av hjerneblødning, og kroniske karforandringer påvistes i hjerte og nyrer på flere dyr. Disse funn viser at DMNA gir generelle karforandringer.