二章外源化学物在体内的生物转运和生物转化1.PPT

第二章 环境化学物的生物转运 与生物转化,2,内容概要,第一节 生物膜和生物转运 第二节 毒物动力学 第三节 生物转化,3,第一节 生物膜和生物转运,一、外源化学物的体内动态,外源 化学物,接触,皮肤 肺,消化道,粪,接触,排泄,肝,吸收,再吸收,代谢,血液循环 白蛋白结合型 游离型,吸收,靶器官 (损害),器官组织 (贮存),分布,肾,肺,分泌腺,排泄,图2-1 外源化学物在体内的动态过程,4,Absorption Distribution Metabolism Excretion,第一节 生物膜和生物转运,一、外源化学物的体内动态,5,外源化学物与机体接触、吸收、分布、代谢和排泄的过程称为外源化合物的生物转运，也称作毒物的生物转运。 外源化学物由机体接触到入血液的过程称为吸收，通过血流分散到全身组织细胞中为分布。在组织细胞中，外源化学物经各种酶系的催化，发生化学结构与物理性质的变化的这一过程称为代谢。代谢产物和一部分未经代谢的母体化学物排除体外的过程为排泄。外源化学物的清除是代谢过程和排泄过程的综合结果。转运过程中外源化学物的存在方式多不发生改变。,6,二、生物膜和生物转运,生物膜,组成,脂质,糖,蛋白质：结构蛋白、受体、酶、载体、 离子通道等,结构：液态镶嵌模型,功能,隔离功能,生化反应和生命活动的场所,内外环境物质交换的屏障,第一节 生物膜和生物转运,7,8,功能： 保持细胞和细胞器内部理化性质的稳定; 选择性地允许或不允许某些物质透过，以便吸收和排出一些物质； 传递信息; 酶类的催化作用。,9,二、生物膜和生物转运,生物转运,特殊转运,被动转运,易化扩散(facilitated diffusion),主动转运(active transport),滤过(filtration),简单扩散(simple diffusion),第一节 生物膜和生物转运,吞噬(endocytosis),胞饮(pinocytosis),10,（一）、被动转运 1、简单扩散（Passive transport)： 定义：生物膜两侧的化学物分子从浓度高的一侧向浓度低的一侧（即顺浓度梯度）扩散。 驱动力：浓度梯度 转运物质：多数环境化学物 影响因素： 浓度梯度； 脂溶性脂水分配系数； 脂/水分配系数(lipid/water partition coefficient)： 化学物在含有脂和水的体系中，在分配达到平衡时在脂相和水相的溶解度比值。 化学物质的解离度和体液pH,11,人体体液pH,12,2、滤过(Filtration) 定义：环境化学物透过生物膜上的亲水性孔道的过程。 驱动力：流体静压或渗透压； 转运物质：分子直径膜孔的化学物 影响因素： 膜孔大小:一般0.4nm；肾小球毛细血管内皮细胞7-10nm M100-200的化合物可通过0.4nm孔 肾小球滤过(除蛋白质以外）,13,（二）特殊转运,对于某些非脂溶性的、分子量较大的、不能通过被动转运方式转运的环境化学物质。 1、主动转运(active transport) 定义：化学物伴随能量的消耗,利用载体转运 以透过生物膜的过程 驱动力：代谢能量,14,特点： 需要有载体； 化学物质可逆浓度梯度转运； 载体具有一定选择性； 载体有一定容量； 相似结构底物可发生竞争性抑制,15,2、易化扩散(Facilitated diffusion) 定义：非脂溶性化学物，利用载体由高浓度处向低浓度处移动的过程，称为易化扩散，又称帮助扩散或载体扩散。 特点： 需要载体； 不消耗代谢能量。 具有一定的主动性和选择性，但因只能从高浓度处向低浓度处转运，故又属于扩散性质。,16,3、吞噬和胞饮 一些固体颗粒或液滴与细胞膜上的蛋白质具有特殊亲和力，可改变细胞膜表面张力，引起外包或内凹，将外源物包围进入细胞。 合称入胞作用或膜动转运 吞噬：Phagocytosis; 胞饮：Pinocytosis Edocytosis 膜动转运：Cytosis,17,三、吸 收,定义：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。,18,（一）消化道吸收(Digestive tract),消化道: 口腔食道胃肠道，主要吸收途径。 胃肠道吸收面积比较：,19,1、消化道吸收特点： 通过口腔粘膜吸收极少； 胃内弱有机酸类物质易吸收； 小肠：主要吸收部位 扩散吸收为主。吸收面积大，吸收有机碱类物质多。 滤过吸收M100-200的物质； 吞噬和胞饮：肠胃道上皮细胞。,20,2、影响消化道吸收的因素 消化道的多种酶类和菌丛： 肠胃道内容物种类数量、排空时间及蠕动状态： 化学物的溶解度和分散度。,21,（二）呼吸道吸收,呼吸道: 鼻腔气管支气管及其分支肺泡(Alveoli) 1 、吸收特点： 吸收的物质直接进入体循环并分布全身。 吸收速度快。,22,2、对气态物质的吸收及影响因素 主要通过简单扩散方式吸收： 影响因素： 分压差大吸收速度快； 血/气分配系数：当肺泡和血液中气态物浓度达到平衡时，血液与肺泡空气中的浓度比。 系数高吸收速度快； 溶解度和分子量： 脂溶性物质：脂/水分配系数； 非脂溶性物质：分子量大小。 肺通气量和血流量： 通气量 吸收量 ；血流量 吸收量,23,3、对颗粒物的吸收： 主要受颗粒大小的影响。 进入呼吸道颗粒物的归宿： 10m，大部分沉积在上呼吸道； 5-10 m，大部分阻留在气管和支气管； 1-5 m，可到达呼吸道深部，部分到达肺泡； 1m，在肺泡内沉积。,24,沉积在肺泡内的颗粒物的归宿： 吸收进入血液； 随粘液咳出； 进入淋巴系统； 长期存留在肺泡肺泡灰尘病灶或结节。,25,（三）皮肤吸收,皮肤通透性较弱屏障； 亲脂性高的化合物皮肤吸收全身性中毒。 1、皮肤构造：表皮、基膜、真皮。 2、化学物皮肤吸收需通过的屏障： 表皮角质层:M300，不易通过； 连接角质层:阻止非脂溶性物质； 基膜：仅能阻止某些物质透过。 3、吸收途径：表皮；毛囊、汗腺及皮脂腺 表皮吸收主要方式：简单扩散。,26,4、影响皮肤吸收的因素： 角质层厚度； 化学物分子大小、脂/水分配系数1易吸收； 高温促进皮肤血液和间质液流动； 角质层损伤 动物种类 5、经皮肤吸收 不同部位皮肤对毒物的通透性不同：阴囊腹部额部手掌足底 四、其它：注射,27,四、分布与储存,（一）分布 定义：吸收进入血液的化学物随体液（血液、淋巴液）的流动分散到各组织中的过程。 不同的外源化学物在体内各器官组织的分布不均匀。,28,1、影响分布的因素 (1)血流量 (2) 外源物与器官的亲和力 浓缩、蓄积器官靶器官或储存库。 (3)血脑屏障(blood-brain barrier) 对毒物进入中枢神经系统（CNS)起保护作用。 (4)胎盘屏障(Placental barrier): 胎盘：营养物质主动转运； 外源化学物 扩散,29,（二）化学物的贮存,进入血液的环境化学物大部分与血浆蛋白或机体内各组织成分结合。 对蓄积器官产生危害的靶组织或靶器官； 对蓄积部位不显示毒害的贮存库。 体内贮存的毒理学意义：(双重） 急性中毒的解毒机制； 毒物的二次供给源。 主要贮存库： 血浆蛋白质作为贮存库：清蛋白 肝脏和肾脏作为贮存库 脂肪组织作为贮存库 骨骼组织作为贮存库,30,1、血浆蛋白 与血浆蛋白的亲和力高的外源物可取代亲和力低的化合物。 2、肝和肾： 存在特殊的结合蛋白，对污染物亲和力高于血浆蛋白。 3、脂肪组织： 脂溶性污染物可蓄积于脂肪组织中。 4、骨骼组织： 骨中某些成分对环境化学物有特殊亲和力。 F-、Pb、Sr等与骨基质结合,31,一些化学物在体内的相对累积,32,排泄（excretion）是外源化学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。 肾脏排泄： 肾小球过滤 肾小管重吸收 肾小管分泌 粪便排泄：与未吸收的食物混合 胆汁排泄 肠肝循环 （毒理学意义） 肺排泄 其他：乳汁排泄,第四节 排 泄,33,主要途径： （一）经肾随尿液排出 外源物及其代谢产物的最主要的排泄途径。 .,肾小球被动滤过（renal filtration)； 肾小管的主动分泌(tubular secretion)； 肾小管再吸收(reabsorption),34,（二）经肝脏排出 毒物肝实质细胞胆汁肠道粪便排出或进入肝肠循环 1、肝细胞胆汁：主要为主动转运 2、胆汁小肠： a、肝肠循环（enterohepatic cycle)：脂溶性毒物被重吸收，经门静脉回到肝脏再次随胆汁分泌，形成循环。 延长毒物在体内的停留时间,毒性增加,35,b、直接排出体外 高度极性的化合物，随粪便排出。 （三）经呼吸道排出 一些气体和挥发性物质：主要通过简单扩散由肺排出。 非可溶性颗粒物：肺泡细支气管支气管咽部随痰咳出或进入消化道。 （四）其它途径排出 乳汁：有机碱、亲脂性有毒物 唾液、汗液、头发、指甲、月经等,