第三章毒理学

第三章毒物的生物转运一、生物转运•概念：•外来化合物在体内的吸收、分布和排泄过程，统称为生物转运(Biotransformation)。生物转运主动转运(activetransport)被动转运膜动转运(cytosis)简单扩散(simplediffusion)易化扩散(facilitateddiffusion)滤过(filtration)胞吞(endocytosis),胞饮(pinocytosis)胞吐(exocytosis)生物转运的机理1、被动转运(passivetransport)•1）、简单扩散(simplediffusion)又称脂溶扩散(lipiddiffusion)：•简单扩散是外来化合物在体内生物转运的主要机理。外来化合物依其浓度梯度差决定物质的扩散方向，即由生物膜的浓度较高的一侧向浓度较低的一侧扩散，当两侧达到动态平衡时，扩散即中止。简单扩散过程的条件：•①、膜两侧存在浓度梯度；•②、化学毒物必须有脂溶性；•③、化学毒物必须是非电离状态。简单扩散的特点：•①、不消耗能量；•②、不需要载体；•③、不受饱和限速；•④、不受竞争性抑制的影响。影响简单扩散的因素：•①、生物膜两侧浓度梯度差；•②、外来化合物在脂质中的溶解度；•（可用脂／水分配系数表示）•③、外来化合物的电离或离解状态；•④、其他因素如分子大小与构象。2)、滤过(filtration)又称水溶扩散（aqueousdiffusion）：•滤过是化学毒物透过生物膜上亲水溶性孔道的过程。借助于流体静压和渗透压使水通过膜上的微孔，化学毒物随之被动转运。•经滤过进行被动转运的化合物多为分子量小、不带电荷的极性分子如水、乙醇、尿素、乳酸等水溶性小分子和O2、CO2等气体分子。3）、易化扩散(facilitateddiffusion)又称为载体扩散(carrierdiffusion)：•系指化学毒物利用载体由高浓度侧经生物膜向低浓度侧移动的过程。易化扩散特点：•①、顺浓度梯度转运；•②、不需消耗能量；•③、需利用载体；•④、生物膜具有一定的主动性与选择性。2、主动转运(activetransport)：•其特点是：•①、可逆浓度梯度转运，故消耗能量；•②、转运过程需要载体参加；•③、载体有一定的容量；•④、主动转运有一定的选择性；•⑤、需要同一载体转运系统的两种结构相似的化合物，可产生竞争抑制。3、膜动转运(cytosis)：•包括下列类型：•1）、吞噬作用(phagocytosis)和胞饮作用(pinocytosis)：•2）、胞吐(exocytosis)：二、吸收、分布和排泄•（一）吸收（absorption)•1、吸收的概念•吸收是指化学毒物从接触部位，通常是机体的外表面或内表面(如皮肤、消化道粘膜和肺泡)的生物膜转运至血液循环的过程。2、吸收途径：•1）.经胃肠道吸收：•2）.经呼吸道吸收：•3）.经皮肤吸收：•4）.经其他途径吸收：1）.经胃肠道吸收•胃肠道是化学毒物的主要吸收途径。许多化学毒物可随同食物或饮水进入胃肠道吸收。•一般化学毒物在胃肠道的吸收主要是通过简单扩散，仅有少数物质的吸收是通过吸收营养素和内源性化合物的专用主动转运系统。•化学毒物在胃肠道的吸收可在胃肠道任何部位进行，小肠是吸收的主要部位。影响化学毒物经胃肠道吸收的因素：•①、胃肠道腔内pH；•②、化学毒物的pKa；•③、化学毒物的脂溶性；•④、胃肠道充盈程度；•⑤、胃肠道蠕动情况；•⑥、某些特殊生理状况。2）.经呼吸道吸收•空气中的气体、挥发性液体的蒸汽和细小的气溶胶（粉尘、烟、雾在空气中混合物）状态的化学毒物都可经呼吸道吸收，肺是呼吸道中的主要吸收器官。经呼吸道吸收的特点：•①、直接经肺静脉直接进入全身血液循环并在全身组织器官分布；•②、由于肺泡壁极薄，气体和蒸汽的化学毒物在肺内的吸收较为迅速和完全经肺吸收的速度相当快，仅次于静脉注射。影响化学毒物经呼吸道吸收的因素：•①、空气中外来化合物的浓度；•②、血／气分配系数；•③、血中的溶解度；•④、肺通气量和血流量。3）.经皮肤吸收：•某些化合物如有机磷农药、苯胺、硝基苯、有机溶剂（四氯化碳、苯）等可通过完整无损的皮肤吸收。•经皮肤吸收的主要机制是简单扩散。影响化学毒物在皮肤吸收的因素：•①、外来化合物分子量的大小、脂溶性（脂/水分配系数）；•②、皮肤角质层厚度、皮肤接触面积、接触部位；•③、环境的温度和湿度；•④、化合物的浓度、粘稠度4)、其他途径吸收：•在毒理学动物实验中有时采用腹腔、皮下、肌内和静脉注射进行染毒。（二）分布（Distribution)•1.分布的概念•分布是指化学毒物通过吸收进入血液和体液后，随血流和淋巴液分散到全身各组织的过程。2.分布的毒理学意义：•外源性化合物在体内并非均匀分布于全身组织细胞，而是一种不均匀分布。•化学毒物经过初始分布后，随时间延长可进行在分布。3.影响分布的主要因素：•①、流经器官或组织的血流量；•②、器官或组织对化学毒物的亲和力；•③、化学毒物与血浆蛋白结合的能力；•④、化学毒物通过组织、细胞屏障的能力。4.毒物在组织中的贮存•概念：化学毒物经过分布以相对较高的浓度集中地存在于某些组织、器官中的现象称为蓄积。•蓄积的部位可能是化学毒物的主要毒作用部位，称为靶器官。化学毒物对于蓄积部位并未显示出明显的毒作用，这些组织器官称为贮存库。贮存库意义：•①、机体对急性中毒有一定保护作用，可减少化学毒物到达靶器官的数量从而减弱其毒性作用。•②、由于贮存库中的化学毒物与其在血液中的游离态部分处于动态平衡，随着血液中游离化学毒物的消除，贮存库中的相同物质会逐渐释放到血液循环中来。这样，贮存库就成为了体内不断释放化学毒物的来源，并可能引起毒性反应。体内常见作为贮存库的组织：•①、脂肪组织；•②、骨骼组织；•③、肝脏和肾脏；•④、血浆蛋白质。5.特殊屏障：•机体内有一些生物膜屏障，可阻止或减少化学毒物进入某种组织器官，具有重要的毒理学意义。但是这些屏障都不能有效地阻止亲脂性物质的转运。•①、血脑屏障；•②、胎盘屏障；•③、其它如：血-眼屏障、血-睾屏障。（三）排泄(Excretion)•1．排泄的概念•排泄是指化学毒物及其代谢产物向机体外转运的过程，是生物转运的最后一个环节。•2．排泄途径•①、经肾脏排泄；•②、经肝、胆排泄（粪便排泄）；•③、经肺和其他途径排泄。①、经肾脏随尿液排泄：•主要排泄机理：•★肾小球滤过、简单扩散•★肾小管的重吸收•★肾小管的主动分泌•其中简单扩散和主动转运更为重要②、经肝脏随同胆汁排泄：•经胆汁排泄是一个主动转运过程，也是血液循环中的化学毒物进入消化道的主要机制。•外源性化学物从胆汁排入小肠后有两条去路：•★随粪便直接排出体外•★肠肝循环随粪便排出化学毒物的来源：•①、与未吸收的食物混合；•②、胆汁排出；•③、肠内排泄；•④、肠道内菌群的生物转化。肠肝循环（enterohepaticciculation）•是指部分外源性化学物在生物转化过程中形成结合物，并以结合物的形式排出在胆汁中；肠内存在的肠菌群以及葡萄糖苷酸酶，可将部分结合物水解，则使外源性化学物又重新被吸收的过程。•毒理学意义：排泄速度减慢、延长生物半减期、毒作用持续时间延长③、经肺随呼出气排泄：•★在体温下优先以气态存在的物质，主要经肺排泄。如C0、醇类等可通过简单扩散经肺排出。•★化学毒物经肺排泄的速率与其吸收速率成反比。•★血／气分配系数低的物质排泄快，血／气分配系数高的物质排泄慢。④其他排泄途径：•随各种分泌物，如汗液、唾液、乳汁、毛发等排出。•乳汁虽不是排泄毒物的主要途径，但具有重要的毒理学意义。有些化学毒物可经乳汁由母体转运给婴儿，也可由牛乳转移至人皮肤肺血液循环白蛋白结合型游离型外源性化合物靶器官（损伤作用）器官组织（贮存）消化道粪便胆汁肝肾肺分泌腺尿呼出气乳汁汗液外源性化学物在体内的生物转运过程