Основное патогенетическое звено нитратно-нитритного токсикоза — нарушение функции аппарата внутреннего (тканевого) дыхания. Как нитраты, так и особенно нитриты — метгемоглобинобразователи. Попадая в организм, они переводят гемоглобин в метгемоглобин, нарушая дыхательную функцию крови. Развивается токсическая, а затем и циркуляторная гипоксия, и животное может погибнуть от недостатка кислорода.
Асфиксия наступает в том случае, когда содержание метгемоглобина достигает значительных величии (60—80% от общего количества гемоглобина).
В патологический процесс вовлекается сердечно-сосудистая система. Развивается тахикардия. Диастолическая фаза отдыха и восстановления сил сердца уменьшается, создается угроза гибели животного от перенапряжения миокарда. Нитраты и нитриты — сосудистые яды. Поражение кровеносных сосудов приводит к расстройству периферического кровообращения.
При нитратно-нитритном токсикозе нарушаются воспроизводительные функции животных. Могут возникнуть патологические изменения в развитии зародыша в утробе матери. Причин пренатальной патологии много. Ведущая причина, по-видимому, — кислородное голодание материнского организма, эмбриона и плода. Возникают аборты с изгнанием эмбриона или плода. У новорожденных часто наблюдают различные врожденные пороки развития и уродства.
Молозиво и молоко, содержащие нитраты, нитриты, продукты патологически измененного метаболизма, становятся ядовитыми. Поэтому у новорожденных телят, ягнят и поросят возникают явления молозивного токсикоза.