Bài giảng Độc học môi trường: Chương 6 Phương thức xâm nhập của chất độc vào cơ thể con người, cung cấp cho người học những kiến thức như: quá trình hấp thụ chất độc vào cơ thể; quá trình chuyển hóa độc chất; đào thải độc chất;...
CHƯƠNG 6: PHƯƠNG THỨC XÂM NHẬP CỦA CHẤT ĐỘC VÀO CƠ THỂ CON NGƯỜI ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền Phương thức xâm nhập chất độc vào thể người 6.1 Giới thiệu chung 6.2 Quá trình hấp thụ chất độc vào thể 6.2.1 Màng tế bào 6.2.2 Hấp thụ độc chất qua da 6.2.3 Hấp thụ độc chất qua phổi 6.2.4 Hấp thụ độc chất qua hệ tiêu hóa 6.2.5 Tốc độ hấp thụ 6.3 Phân bố 6.4 Quá trình chuyển hóa độc chất 6.5 Đào thải độc chất 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 6.1 Giới thiệu chung Cơ thể người ngăn cách với môi trường bên loại màng chính: Da Biểu mô hệ tiêu hóa Biểu mô hệ hô hấp Độc chất hấp thụ vào thể qua đường tiêu hóa so với đường da biểu mô hệ hô hấp Độc tính chất bị giảm bớt qua đường tiêu hóa tác động dịch tiêu hóa 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 6.1 Giới thiệu chung Phổi người có diện tích tiếp xúc với không khí 90m2, 70m2 diện tích tiếp xúc phế nang Mạng lưới mao mạch phổi có diện tích tới 140m2 Để xâm nhập vào máu độc chất phải vượt qua màng (da, biểu mô hệ hô hấp, biểu mô hệ tiêu hóa) trước công lên khu vực thể 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 6.1 Giới thiệu chung Sự xâm nhập độc chất qua màng sinh học định tính chất hóa lý như: Mức độ ion hóa thấp Hệ số phân bố mỡ / nước dạng không ion hóa cao Các bán kính nguyên tử phân tử chất có khả tan nước 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 6.1 Giới thiệu chung Khi chất độc vượt qua màng, nhập vào vòng tuần hoàn máu mang khắp thể với số dạng khác nhau: Các phân tử có khả khuếch tán tự hòa tan nước nhũ tương Các phân tử liên kết thuận nghịch với protein cấu tử khác huyết Các phân tử tự liên kết nằm hồng cầu yếu tố tạo thànThS h c Thị Thu Hiền 21-Mar-12 Nguyễn 6.1 Giới thiệu chung Phản ứng sinh học hóa chất nguy hại phụ thuộc trực tiếp vào liều lượng hóa chất hấp thụ vào quan nội tạng Tác động độc chất phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ khu vực tác động 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 6.1 Giới thiệu chung Tiếp xúc (sự phơi nhiễm) Liều lượng Hấp thụ Phân chuyển Bài tiết Tồn lưu 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền Sự tiếp xúc (sự phơi nhiễm - exposure) Sự tiếp xúc chất độc thể sống hiểu có mặt chất lạ thể (xenobiotic) thể sinh vật Đơn vị: ppm đơn vị khối lượng/m3 không khí, lít nước hay kg thực phẩm Sự tiếp xúc qua da thường biểu diễn theo nồng độ/diện tích bề mặt thể 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền Liều lượng (dose) Liều lượng lượng chất ngoại sinh (chất lạ thể) tiếp cận phận đích gây phản ứng hóa học chất độc hợp chất nội sinh phận đích Đơn vị: khối lượng chất độc / kg trọng lượng thể hay m2 bề mặt thể 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 10 6.2.4 Hấp thụ độc chất qua hệ tiêu hóa (màng ruột) Nhiều độc chất cấu tử thực phẩm hấp thụ qua hệ tiêu hóa Độc chất hấp thụ qua đường tiêu hóa so với đường hô hấp da Tính độc nhiều chất độc bị giảm qua đường tiêu hóa tác động dịch dày (acid) dịch tụy (kiềm) Sự hấp thụ xảy từ miệng ruột già hợp chất hấp thụ qua ruột nơi chúng có mặt với nồng độ cao dạng tan mỡ 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 36 6.2.4 Hấp thụ độc chất qua hệ tiêu hóa (màng ruột) Rất nhiều độc chất mang tính acid nhẹ hay kiềm nhẹ tồn dạng hỗn hợp chất ion hóa không ion hóa Các dạng không ion hóa có độ phân cực thấp thường có khả tan mỡ dễ khuếch tán qua màng mỡ Nhờ vi khuẩn đường ruột mà độc chất bị thay đổi độc tính hấp thụ qua trình chuyển hóa sinh hóa quan trọng diễn ruoät 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 37 6.2.5 Tốc độ hấp thụ Cường độ tác động có hại phụ thuộc vào hàm số nồng độ hóa chất khu vực bị nhiễm Hầu hết trường hợp, hấp thụ thẩm thấu thụ động chênh lệch nồng độ khu vực hấp thụ máu biểu thị phương trình mũ: logM = logMo – (Ka t)/2,30 Trong đó: Mo: nồng độ hóa chất địa điểm hấp thụ thời điểm bắt đầu M: nồng độ hóa chất địa điểm hấp thụ thời điểm t Ka : số hấp thụ 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 38 6.2.5 Tốc độ hấp thụ Phần lớn chất độc với nồng độ thấp bị thải loại khỏi thể với tốc độ phụ thuộc vào: nồng độ máu khả chuyển hóa sang hợp chất tan nước Nếu độc chất tan mỡ đào thải trực tiếp khó khăn coi tốc độ đào thải không 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 39 6.3 Phân bố Từ hệ thống tuần hoàn thể, độc chất qua một, nhiều hay chí tất quan thể trình gọi trình phân bố (hay trình phân chuyển, phân chuyển) Phân chuyển trình vận chuyển độc chất sau xâm nhập vào máu đến quan thể số độc chất chuyển hóa, số chất bị tích lũy thể 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 40 6.3 Phân bố (Phân chuyển) Tốc độ phân chuyển độc chất tới tế bào quan phụ thuộc vào: Hệ thống mạch máu lưu chuyển qua quan Khả lưu giữ chất độc tế bào Các vị trí lưu giữ độc chất là: Các protein huyết tương Mỡ thể Xương Gan thận 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 41 6.3 Phân bố (Phân chuyển) Sự phân bố đặc biệt cho độc chất phụ thuộc vào phản ứng lý hóa độc chất với hệ thống quan tương ứng: Độc chất có tính điện ly lưu giữ số tổ chức quan khác nhau, ví dụ như: chì, fluor tập trung xương; bạc, vàng da lắng đọng gan, thận dạng phức chất Các chất không điện ly loại dung môi hữu tan mỡ tập trung tổ chức giàu mỡ thần kinh Các chất không điện ly không hòa tan chất béo nói chung thấm vào tổ chức phụ thuộc vào kích thước phân tử nồng độ độc chất 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 42 6.4 Quá trình chuyển hóa độc chất Độc chất vào thể tham gia vào trình biến đổi sinh học – xảy nhiều phận mô Vị trí xảy trao đổi hóa học gan, da phổi Đặc tính chung hầu hết trình chuyển hóa sản phẩm trao đổi chất phân cực so với chất ban đầu thuận lợi cho đào thải độc chất vào nước tiểu mật 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 43 6.4 Quá trình chuyển hóa độc chất Sự trao đổi chất chia thành giai đoạn tùy theo phản ứng enzym: Các phản ứng giai đoạn 1: oxy hóa, khử oxy, thủy phân hệ thống enzym tham gia vào phản ứng giai đoạn oxydaza monooxygennaza phối hợp với cytochrome Các phản ứng giai đoạn 2: phản ứng liên hợp tham gia vào tổng hợp dẫn xuất chất lạ đóng vai trò quan trọng trình trao đổi chất loại bỏ độc tính 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 44 Các phản ứng giai đoạn Oxy hóa: gđ thông thường phản ứng chuyển hóa sinh học, gồm oxy hóa rượu, aldehyt thành acid tương ứng; oxy hóa nhóm alkyl thành alcol, nitrit thành nitrat… Khử oxy: gặp trình oxy hóa, ví dụ như: aldehyt xeton alcol; clorat tricloretanol; nitro (-NO2 ) HC thơm khử thành amin (-NH2 )… Thủy phân: Đối với chất hữu cơ: trình thủy phân nhờ enzym Các hợp chất carbon, sulfur nitrogen phosphat acid rượu; este thủy phân thành amide nhờ nhiều loại enzym tùy thuộc vào nhóm alkyl Đối với chất vô cơ: phản ứng thông thường 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 45 Các phản ứng giai đoạn 2: phản ứng liên hợp Liên hợp với S: HCN cyanur kết hợp với S để tạo thành thiocyanat không độc thải vào nước tiểu Liên hợp với nhóm metyl (-CH3 ) Liên hợp với H2SO4: phần lớn carbon thơm dẫn xuất nitro amin bị oxy hóa khử liên hợp với acid sulfuric thải vào nước tiểu dạng muối kiềm Liên hợp với glucuronic: phenol dẫn xuất, alcaloid, steroid liên hợp với acid glucuronic gan đào thải qua nước tiểu Liên hợp với glycin: acid thơm thường liên hợp với glycin 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 46 6.5 Đào thải độc chất Có nhiều cách đào thải độc chất thể: Thận quan chịu trách nhiệm thải loại độc chất chất lạ khỏi thể Mật gan Phổi Mồ hôi, nước bọt, nước mắt, sữa … 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 47 6.5 Đào thải độc chất Quá trình đào thải giống với trình hấp thụ, vận chuyển hóa chất qua màng sinh học dựa vào chênh lệch nồng độ hóa chất Hóa chất di chuyển từ điểm có nồng độ cao đền điểm có nồng độ thấp Bài tiết dịch vàng gan ví dụ cho đào thải hợp chất hóa học tan nước Các hợp chất tan mỡ đào thải khỏi thể chậm qua dòng tuần hoàn thải chất lỏng (nước) nước tiểu hay dịch vàng gan chúng tích lũy lâu thể người chúng bị chuyển hóa thành dẫn xuất tan nước 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 48 6.5 Đào thải độc chất Các hợp chất tan mỡ thận lọc khỏi máu thường lại nhanh chóng bị hấp thụ lại vào máu thận nước tiểu không thải thể Sự tiết qua mật đóng vai trò chủ yếu việc đào thải loại hợp chất với trọng lượng phân tử lớn 300: Các anion Các cation Các phân tử không bị ion hóa chứa nhóm phân cực nhóm ưa mỡ 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 49 6.5 Đào thải độc chất Tốc độ đào thải phụ thuộc vào: Tốc độ khử hoạt tính sinh hóa Tốc độ tiết 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 50 ... 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 19 6. 2.1 Màng tế baøo 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 20 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 21 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 22 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu. .. da 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 30 Cấu trúc tế bào biểu bì 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 31 6. 2.3 Hấp thụ độc chất qua phổi Các chất độc tiếp xúc hít thở hấp thụ qua phổi Các độc. .. thụ độc chất qua da: Cấu trúc hóa học Tính chất lý hóa Nhiệt độ môi trường Vùng giải phẫu da khaùc … 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền 28 Cấu trúc da 21-Mar-12 ThS Nguyễn Thị Thu Hiền