第二章环境毒理学.ppt
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1、第二章环境毒理学现在学习的是第1页,共49页环境污染物环境污染物与机体接触与机体接触进入血液进入血液分布到组织分布到组织代代谢谢排排泄泄化学物的吸收、分布和排泄具有类似化学物的吸收、分布和排泄具有类似的机理,都是反复通过生物膜的过程,的机理,都是反复通过生物膜的过程,统称为统称为生物转运生物转运(biotransport)。)。化学物质在组织细胞中发生的结化学物质在组织细胞中发生的结构和性质的变化过程,称为构和性质的变化过程,称为生物转化生物转化(biotransformation)。)。现在学习的是第2页,共49页第一节第一节生物转运生物转运一、生物膜的结构和功能一、生物膜的结构和功能现在学
2、习的是第3页,共49页二、化学物通过生物膜的方式二、化学物通过生物膜的方式(一)(一)被动转运被动转运1、简单扩散、简单扩散simplediffusion生物膜两侧的化学物分子顺浓度梯度扩散,称为生物膜两侧的化学物分子顺浓度梯度扩散,称为简单扩散。大多数环境化学物可以此方式通过生物膜。简单扩散。大多数环境化学物可以此方式通过生物膜。现在学习的是第4页,共49页影响因素有:影响因素有:(1)膜两侧化学物的浓度差膜两侧化学物的浓度差(2)脂脂/水水分分配配系系数数:物物质质在在脂脂质质中中的的溶溶解解度度与与其其在在水水中中的的溶溶解解度度之之比比。脂脂/水水分分配配系系数数越越大大越越易易透透过
3、过生生物物膜膜。但但过过大大也也不不易易透透过过。只只有有脂脂溶溶性性和和水水溶溶性性均均高高的的物物质质容容易易经经过过简简单单扩扩散散的的方方式式进进入生物膜。入生物膜。(3)化化学学物物质质的的解解离离度度和和体体液液的的pH:解解离离度度越越大大越越难难以以简简单单扩扩散散的的方方式式透透过过生生物物膜膜。体体液液的的pH可可以以影影响响弱弱酸酸、弱弱碱碱的的解离度。解离度。现在学习的是第5页,共49页2、滤过、滤过是是化化学学物物透透过过生生物物膜膜上上的的亲亲水水性性孔孔道道的的过过程程。孔孔道道由由嵌嵌入入脂脂质质双双分分子子层层的的蛋蛋白白质质中中的的亲亲水水性性氨氨基基酸酸组
4、组成成,凡凡直直径径小小于于膜膜孔孔的的化化学物质都可随水流透过。学物质都可随水流透过。现在学习的是第6页,共49页(二)特殊转运(二)特殊转运1、主动转运主动转运activetransport化化学学物物伴伴随随能能量量的的消消耗耗由由低低浓浓度度向向高高浓浓度度转转运运透过生物膜的过程。透过生物膜的过程。主要特点主要特点:需有载体需有载体消耗能量消耗能量载体具有选择性载体具有选择性载体有一定容量载体有一定容量共用一个载体的化学物之间可发生竞争性抑制。共用一个载体的化学物之间可发生竞争性抑制。现在学习的是第7页,共49页每一循环消耗一个每一循环消耗一个ATP,ATP,转运出三个转运出三个Na
5、Na+,转进两个,转进两个K K+现在学习的是第8页,共49页 2、易化扩散易化扩散facilitateddiffusion不不易易溶溶于于脂脂质质的的化化学学物物,利利用用载载体体由由高高浓浓度度向向低低浓浓度度移移动动的的过过程。程。特点特点:有载体参加;不消耗能量。:有载体参加;不消耗能量。现在学习的是第9页,共49页 3、吞噬和胞饮吞噬和胞饮膜动转运膜动转运cytosis吞噬作用吞噬作用phagocytosis:一些固态颗粒物与细胞膜上的某种:一些固态颗粒物与细胞膜上的某种蛋白质发生作用,引起膜的外包或内凹,将异物包围进入细胞。蛋白质发生作用,引起膜的外包或内凹,将异物包围进入细胞。吞
6、入物通常是吞入物通常是较大的颗粒较大的颗粒。吞噬作用只限于几种特殊的细胞。吞噬作用只限于几种特殊的细胞类型类型,如巨噬细胞和中性粒细胞。,如巨噬细胞和中性粒细胞。现在学习的是第10页,共49页胞饮作用(胞饮作用(pinocytosis)是一种非选择性的连续是一种非选择性的连续摄取细胞外基质中液滴的内吞过程。吞入的物质摄取细胞外基质中液滴的内吞过程。吞入的物质通常是通常是液体或溶解物液体或溶解物。现在学习的是第11页,共49页三、吸收三、吸收环境化学物经各种途径透过机体的生物膜而进入血液环境化学物经各种途径透过机体的生物膜而进入血液的过程称为吸收。主要通过的过程称为吸收。主要通过消化道、呼吸道和
7、皮肤消化道、呼吸道和皮肤吸收吸收 1、消化道吸收消化道吸收是吸收环境化学物是吸收环境化学物的主要途径。消化道的主要途径。消化道的任何部位均有吸收的任何部位均有吸收作用,主要在作用,主要在小肠小肠。现在学习的是第12页,共49页经胃肠道吸收的外源化合物主要通过下列转运方式:经胃肠道吸收的外源化合物主要通过下列转运方式:(1)简单扩散简单扩散 是外源化学物在胃肠道吸收的是外源化学物在胃肠道吸收的主要方式主要方式。(2)滤过滤过 小肠粘膜细胞膜上有直径小肠粘膜细胞膜上有直径0.4nm左右的亲水性孔道,左右的亲水性孔道,分子量分子量100左右,直径小于亲水性孔道的小分子,可随同水分子左右,直径小于亲水
8、性孔道的小分子,可随同水分子一起滤过而被吸收。一起滤过而被吸收。(3)主动转运主动转运机体需要的某些营养物质如糖类、氨基酸、核酸、机体需要的某些营养物质如糖类、氨基酸、核酸、无机盐可由肠道通过主动转运逆浓度梯度被吸收,少数外源化学物,无机盐可由肠道通过主动转运逆浓度梯度被吸收,少数外源化学物,由于其化学结构或性质与体内所需的营养物质非常相似,也能通过主由于其化学结构或性质与体内所需的营养物质非常相似,也能通过主动转运进入机体。动转运进入机体。(4)胞吞作用胞吞作用 偶氮色素及某些微生物毒素可通过胞吞作用偶氮色素及某些微生物毒素可通过胞吞作用进入肠粘膜上皮细胞。进入肠粘膜上皮细胞。现在学习的是第
9、13页,共49页 影响吸收的因素影响吸收的因素:(1)消化道中的酶类和菌丛,可改变某些化学)消化道中的酶类和菌丛,可改变某些化学物毒性物毒性(2)胃肠道内容物的种类和数量、排空时间、)胃肠道内容物的种类和数量、排空时间、蠕动状态。蠕动状态。(3)环境化学物的溶解度和分散度。分散度环境化学物的溶解度和分散度。分散度大,易于吸收。大,易于吸收。现在学习的是第14页,共49页2、呼吸道吸收呼吸道吸收:主要在:主要在肺肺。吸收最快的是气体、小颗粒。吸收最快的是气体、小颗粒气溶胶和脂气溶胶和脂/水分配系数高的物质。水分配系数高的物质。吸收特点:吸收的外来化合物直接进入血液循环而分吸收特点:吸收的外来化合
10、物直接进入血液循环而分布全身,与胃肠道吸收不同。布全身,与胃肠道吸收不同。主要方式:主要方式:简单扩散简单扩散现在学习的是第15页,共49页气态物质吸收的影响因素:气态物质吸收的影响因素:(1)分压差和血分压差和血/气分配系数气分配系数主要决定因素主要决定因素当分压差达到平衡时,血液中的浓度当分压差达到平衡时,血液中的浓度(mg/L)与肺泡中的与肺泡中的浓度之比为浓度之比为血血/气分配系数气分配系数。(2)分子量和溶解度分子量和溶解度:水溶性物质分子量越大的化学物吸收:水溶性物质分子量越大的化学物吸收的越慢。脂溶性物质吸收速度与分子量大小关系不大,取决的越慢。脂溶性物质吸收速度与分子量大小关系
11、不大,取决于脂于脂/水分配系数。水分配系数。(3)肺通气量和血流量肺通气量和血流量:现在学习的是第16页,共49页 颗粒物的吸收主要取决于大小颗粒物的吸收主要取决于大小:10m,沉积在上呼吸道,沉积在上呼吸道痰痰 510m,沉积在气管和支气管,沉积在气管和支气管 15m,可到达呼吸道深处,部分到达肺泡,可到达呼吸道深处,部分到达肺泡 1m,在肺泡内扩散而沉积,在肺泡内扩散而沉积现在学习的是第17页,共49页 3、皮肤吸收、皮肤吸收 皮肤对化学物的通透性较弱,存在脂质屏障。四氯化碳、皮肤对化学物的通透性较弱,存在脂质屏障。四氯化碳、有机磷农药等可经皮肤吸收有机磷农药等可经皮肤吸收皮肤吸收的两皮肤
12、吸收的两条途径:条途径:(1)表皮)表皮(2)毛囊、汗)毛囊、汗腺、皮脂腺腺、皮脂腺现在学习的是第18页,共49页 影响因素影响因素:(1)分子量大小、脂)分子量大小、脂/水分配系数及角质层厚度水分配系数及角质层厚度(2)种属不同:可能与角质层厚度不同有关。)种属不同:可能与角质层厚度不同有关。(3)高温:易于吸收)高温:易于吸收(4)角质层损失因子:角质层被损坏,可使环境化)角质层损失因子:角质层被损坏,可使环境化学物通透性增加。学物通透性增加。现在学习的是第19页,共49页四、分布与贮存四、分布与贮存(一)分布(一)分布(distribution)环境化学物被吸收进入血液和体液后,随血液和
13、淋巴的流动环境化学物被吸收进入血液和体液后,随血液和淋巴的流动分散到全身各组织的过程称为分散到全身各组织的过程称为分布分布。同种化学物在体内不同器官分布不同,不同化学物分布也同种化学物在体内不同器官分布不同,不同化学物分布也不同,这与组织的不同,这与组织的血流量血流量、亲和力亲和力及其他因素有关。及其他因素有关。在分布的开始阶段,血液供应丰富的器官化学物浓度最高,随在分布的开始阶段,血液供应丰富的器官化学物浓度最高,随时间延长,分布取决于化学物与组织器官的亲和力。时间延长,分布取决于化学物与组织器官的亲和力。现在学习的是第20页,共49页 影响分布的另一主要因素是体内屏障影响分布的另一主要因素
14、是体内屏障1、血脑屏障(、血脑屏障(bloodbrain barrier,BBB)原因:脑部的毛细血管壁与一般的不同原因:脑部的毛细血管壁与一般的不同管壁由紧密联合在一起的管壁由紧密联合在一起的扁平内皮细胞构成,中间不留扁平内皮细胞构成,中间不留小孔,近似于生物膜小孔,近似于生物膜管壁外侧被星状胶质细胞紧密管壁外侧被星状胶质细胞紧密包围,亲脂性物质易于通过包围,亲脂性物质易于通过间液中蛋白质浓度很低间液中蛋白质浓度很低现在学习的是第21页,共49页2、胎盘屏障、胎盘屏障胎盘是由母体血液循环和胚胎胎盘之间的几层细胞构成。胎盘是由母体血液循环和胚胎胎盘之间的几层细胞构成。大部分外来化合物透过胎盘的
15、机理是大部分外来化合物透过胎盘的机理是简单扩散简单扩散,而胚胎发,而胚胎发育所必需的营养物质,则通过主动转运而进入胚胎。育所必需的营养物质,则通过主动转运而进入胚胎。现在学习的是第22页,共49页(二)化学物的贮存(二)化学物的贮存 进入血液的环境化学物大部分积聚在特定部位。进入血液的环境化学物大部分积聚在特定部位。有的化学物对其积聚部位发生毒性作用有的化学物对其积聚部位发生毒性作用靶部位、靶部位、靶器靶器官官(targetorgan););有的化学物对其积聚部位不发生毒性作用有的化学物对其积聚部位不发生毒性作用贮存库贮存库(storage depot)。)。主要有几种:主要有几种:1、血浆蛋
16、白血浆蛋白 外外来来化化合合物物进进入入血血液液之之后后往往往往与与血血浆浆蛋蛋白白,尤尤其其是是血血浆浆白白蛋蛋白白结结合合,使使之之不不易易透透过过膜膜进进入入靶靶器器官官,也也影影响响化化学学物物的的 排排泄泄、转转化化及及再再分分布布。这这种种结结合合大大多多为为可可逆逆的的非非共共价价结结合。合。现在学习的是第23页,共49页2、肝和肾肝和肾含有特殊结合蛋白,如金属硫蛋白(含有特殊结合蛋白,如金属硫蛋白(metallothiontin,MT),),可与可与Zn、Cd、Hg、Pb结合。结合。现在学习的是第24页,共49页3、脂肪脂肪 脂脂溶溶性性外外来来化化合合物物如如有有机机氯氯农农
17、药药、有有机机汞汞农农药药、PCB等等易易于于贮贮存存于于脂脂肪肪组组织织中中,并并不不呈呈现现生生物物学学活活性性。只只有有在在脂脂肪肪被被动动用、外来化合物重新成为游离状态时,才出现生物学作用。用、外来化合物重新成为游离状态时,才出现生物学作用。4、骨骼骨骼Pb、Si、Ba可取代骨质中的可取代骨质中的Ca而蓄积在骨质中。而蓄积在骨质中。有毒物质在体内贮存的生理意义:1、保护作用;2、可能成为慢性中毒的来源。现在学习的是第25页,共49页五、化学物的排泄五、化学物的排泄排泄是外来化合物及其代谢产物向机体外转运的过排泄是外来化合物及其代谢产物向机体外转运的过程。程。主要途径主要途径:肾:肾尿液
18、,肝尿液,肝胆汁;胆汁;其他:汗液、乳汁、唾液、泪液及胃肠道分泌其他:汗液、乳汁、唾液、泪液及胃肠道分泌物、呼吸道。肾脏是主要的排泄器官。物、呼吸道。肾脏是主要的排泄器官。现在学习的是第26页,共49页1、肾小球被动滤过、肾小球被动滤过:大部分外来化合物或大部分外来化合物或其代谢产物均可通过其代谢产物均可通过肾小球滤过进入肾小肾小球滤过进入肾小管管2、肾小管重吸收、肾小管重吸收3、肾小管排泄、肾小管排泄:即为肾小管主动分泌,此种主动转运可分为:即为肾小管主动分泌,此种主动转运可分为两种系统,一为供有机阴离子化学物质(有机酸)转运;一两种系统,一为供有机阴离子化学物质(有机酸)转运;一为供有机阳
19、离子化学物质(有机碱)转运。为供有机阳离子化学物质(有机碱)转运。(一)经肾随尿排出(一)经肾随尿排出现在学习的是第27页,共49页(二)经肝随胆汁排泄(二)经肝随胆汁排泄外来化合物随同胆汁进入小肠后,可能有二种去路:外来化合物随同胆汁进入小肠后,可能有二种去路:随粪随粪便排出;便排出;进行肠肝循环。进行肠肝循环。再有一部分外来化合物在生物转化过程中形成结合物,出现再有一部分外来化合物在生物转化过程中形成结合物,出现在胆汁中;肠内存在的肠菌群以及葡萄糖苷酸酶,可将一部分结在胆汁中;肠内存在的肠菌群以及葡萄糖苷酸酶,可将一部分结合物水解,则外来化合物可重新被吸收并进入肠肝循环。合物水解,则外来化
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