chương 3 sự lưu hành của độc chất

Chương 3

SỰ LƯU HÀNH
CỦA ĐỘC CHẤT
ThS. Lê Thùy Trang

3.1. QUÁ TRÌNH XÂM NHẬP
HỆ TIÊU HĨA (digestive system)
HỆ HƠ HẤP (respiration system)

HẤP THỤ QUA DA

1


Các
loại
phơi
nhiễm

Qua
đường
hơ
hấp

Chất Dịng
bẩn
khí
lơ
vơ
lững cơ

Qua
đường
ăn
uống

Hóa
chất
hữu
cơ
bay
hơi

Qua
da

Sử
Thực
Sử
Thực
dụng
Phơi
phẩm
dụng
Nước phẩm Hoa Đất & từ
nước
nhiễm nước giải tr
uống dưới màu cặn bã động
gia
đất

vui
nước
vật
đình
chơi

Sự tương tác của độc chất với tế bào


Sự tương tác của độc chất đối với tế bào phụ thuộc
vào:





Các đặc trưng hóa học của độc chất
Cấu trúc của màng tế bào

Có hai cơ chế vận chuyển các chất đi qua màng
tế bào:


Cơ chế vận chuyển bị động



Cơ chế vận chuyển chủ động

2



Các phân tử lớn & các hạt không thể đi vào,
đi ra khỏi tế bào bằng hai cơ chế vận chuyển
bị động và chủ động.
+ ecdocytosis (sự nhập nội bào): Hai dạng
quan trọng của endocytosis là phagocytosis (tế
bào ăn) và pinocytosis (tế bào uống)
+ exocytosis (sự thải khỏi tế bào)

Sự tiếp nhận của tế bào đối với các độc chất


Quy tắc Overton:


Độ thẩm thấu qua màng tế bào của các phân tử
nhỏ và không phân cực tỷ lệ thuận với tính tan
trong lipid



Độ thẩm thấu qua màng tế bào của các phân tử
phân cực tỷ lệ nghịch với kích thước phân tử
chất tan

 Nước với kích thước phân tử nhỏ và độ phân cực
cao là một ngoại lệ cho quy tắc này.

3


Hai yếu tố đặc trưng để các độc
chất đi vào tế bào:


Chúng là khơng phân cực hay tan
trong lipid.



Có khối lượng phân tử thấp
(MW<600)

Các yếu tố ảnh hưở
hưởng tới Sự hấp thụ
thụ



bản chất của độc chất



đặc trưng của tế bào biểu mô



liều tiếp xúc



thời gian tiếp xúc



con đường tiếp xúc

4


3.2. SỰ PHÂN BỐ CỦA ĐỘC CHẤT

Sự phân bố xảy ra khi một độc chất được hấp
thụ & sau đó đi vào hệ bạch huyết hay vào
hệ thống tim mạch (gọi chung là hệ tuần
hoàn) để được vận chuyển đến các vùng
khác của cơ thể.

3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố độc
chất đến các mơ
1.
2.
3.
4.
5.

Các tính chất của độc chất

Gradient nồng độ
Lưu lượng máu
Ái lực của độc chất đối với các mô
Các hàng rào cấu trúc đối với sự
phân bố của độc chất

5


Table: Comparison of mass, blood flow and percentage of total cardiae output for selected body
regions
Region

Mass
(kg)

Blood flow
(mL/min)

(mL/100g/min)

Total cardiae
output (% of
total)

Liver

2,6

1500

58,0

27,8

Kidneys

0,3

1260

420,0

23,3

Skeletal muscle

31,0

840

2,7

15,6

Brain

1,4

750

54,0

13,9

Skin

3,6

462

12,8

8,6

Heart muscle

0,3

250

84,0

4,7

Other body

23,8

336

1,4

6,2

Total body

63,0

5400

3,6

100,0

3.3. SỰ LƯU TRỮ CỦA ĐỘC CHẤT
Sự lưu trữ là sự tích lũy độc chất trong các mơ hay khi
độc chất gắn kết với các protein sinh chất tuần
hoàn. Sự lưu trữ làm giảm nồng độ của độc chất
‘tự do’ trong huyết tương

6


1. Sự lưu trữ protein sinh chất

2. Sự lưu trữ trong xương
3. Sự lưu trữ trong gan
4. Sự lưu trữ trong thận

5. Sự lưu trữ trong mỡ

3.4. SỰ CHUYỂN HÓA SINH HỌC CÁC
ĐỘC CHẤT

là một q trình mà nhờ đó, các
hợp chất nội sinh & ngoại sinh
trong cơ thể được biến đổi từ
những phân tử kỵ nước thành
ưa nước, để tạo điều kiện thuận
lợi cho sự đào thải ra khỏi cơ thể

7


o

Sự chuyển hóa (metabolism) là một tổng số các biến đổi sinh
hóa xảy ra trong cơ thể đối với một phân tử. Những biến đổi sinh
hóa này xảy ra trong tế bào (‘tự do’ trong tế bào chất hoặc ‘giới
hạn’ trong những cơ quan nội bào nhất định).

o

Sự chuyển hóa được chia ra:
o

Sự đồng hóa (anabolism): ‘dựng nên’ những phân tử phức
tạp

o

Sự dị hóa (catabolism): ‘bẻ nhỏ’ những phân tử phức tạp

Một sự chuyển hóa sinh học điển hình sẽ tạo nên
4 thay đổi làm thuận lợi cho sự đào thải độc
chất:
 Chất chuyển hóa tạo thành, hay các phân tử độc
chất đã bị biến đổi, có bản chất hóa học khác
với độc chất ban đầu
 Các chất chuyển hóa thường ưa nước hơn
 Tính ưa nước của các chất chuyển hóa thay đổi
làm giảm khả năng đi qua các màng của
chúng, vì vậy làm thay đổi sự phân bố của
chúng trong các mơ
 Có sự giảm thiểu trong việc tái hấp thụ các
chất chuyển hóa bởi các tế bào tạo nên các cơ
quan tham gia đào thải (thận, ruột)

8




Tốc độ một độc chất được đào thải khỏi cơ
thể tùy thuộc vào tốc độ chuyển hóa sinh
học của nó trong cơ thể & tốc độ của sự loại
ra khỏi cơ thể.

LIPOPHILIC

(Lipid – soluble)

TOXICANT

Phần lớn các độc chất đi vào
trong các mơ của cơ thể đều
mang tính ưa mỡ.

PHASE I
(Expose or add functional groups)

Các phản ứng chuyển hóa sinh
học pha I và pha II là những
phản ứng chịu trách nhiệm cho
sự biến đổi độc chất trở thành
dạng dễ được đào thải ra ngoài
cơ thể.
HYDROPHILIC
(Water – soluble)

PRIMARY PRODUCT

PHASE II

SECONDARY PRODUCT

ELIMINATION FROM BODY

9

3.4.2.1. Các phản ứng pha I
Phản ứng pha I ‘làm lộ ra’ hoặc ‘đưa thêm vào’
một nhóm chức phân cực và vì vậy làm tăng tính
ưa nước của sản phẩm so với chất mẹ



Phản ứng pha I thường là các phản ứng:
 Sự oxy hóa
 Sự khử
 Sự thủy phân


REACTION

EXAMPLE

N - Oxidation

RNH2

RNHOH

S – Oxidation

R1SR2

R1SR2O

Carbonyl Reduction

RCR’O

RCHR’OH

Hydrolysis (Esters)

R1COOR2

R1COOH + R2OH

Desulfuration

R1CR2S

R1CR2O

Dehydrogenation

RCH2OH

RCHO

Figure: Representative phase I biotransformation reactions

10


2. Các phản ứng pha II



Các phản ứng ở pha II được xem như là các
phản ứng liên hợp, trong đó sản phẩm của phản
ứng pha I sử dụng các nhóm chức phân cực ‘mới
có’ để phản ứng kết hợp với một phân tử có
tính ưa nước rất cao do cơ thể cung cấp để tạo
thành một sản phẩm có tính ưa nước hơn sản
phẩm của phản ứng pha I

REACTION
Glucoronidation

REACTANT
Glucuronide

EXAMPLES
Phenol, trichloroethanol,
nicotinic acid

Methylation

S-adenosylmethyl
(SAM)

Catechols, indolamines,
thiouracil

Sulfate
conjugation

Phosphoadenosyl
phosphosulfate
(PAPS)

Phenol, toluene,
acetaminophen

11


CHẤT ĐỘC VÀO CƠ THỂ

Super
hydrophobic
(Rất không
phân cực)

Hydrophobic

Polar

Hydrophilic

(Không phân cực,
ưa mỡ)

(Phân cực)

(Ưa nước)

Tích lũy trong
các cơ quan, mơ
mỡ
Pha I: chuyển hóa sinh học hoặc loại bỏ
độc tính (bằng phản ứng oxy hoa, khử,
thủy phân)
Pha II: chuyển hóa sinh học hoặc loại bỏ độc
tính (bằng phản ứng liên hợp)
Hydrophilic

Bài tiết

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển
hóa sinh học
phụ thuộc vào một số yếu tố như:
- tuổi tác
-

giới tính
liều lượng
tình trạng dinh dưỡng & bệnh tật
thời gian trong ngày

12


4. Địa điểm diễn ra các phản ứng chuyển
hóa


Phần lớn các mơ trong cơ thể có khả năng
giới hạn trong việc thực hiện các phản ứng
chuyển hóa sinh học.


Cao: gan



Trung bình: ruột, thận và phổi



Thấp: da, tinh hồn và nhau thai

3.5. SỰ ĐÀO THẢI CÁC ĐỘC CHẤT


Độc chất và các chất chuyển hóa được đào thải
qua nước tiểu, phân, khơng khí thở ra từ phổi, mồ
hơi, nước miếng, da, lơng tóc, móng tay chân, dịch
não tủy và sữa



Phần lớn là đào thải qua:
nước tiểu
phân
phổi





13