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化學(xué)性有毒有害物質(zhì)在體內(nèi)過程（一）
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
化學(xué)性有毒有害物質(zhì)的體內(nèi)過程包括吸收、分布、代謝和排泄。有毒有害物質(zhì)在體內(nèi)吸收、分布和排泄的機(jī)理相似，被稱為生物轉(zhuǎn)運(yùn)；代謝過程被稱為生物轉(zhuǎn)化或代謝轉(zhuǎn)化。由于代謝和排泄過程通常是不可逆的，故合稱為消除過程。現(xiàn)簡要分述如下。
一、吸收
由各種途徑進(jìn)入機(jī)體的有毒有害物質(zhì)，通過多種屏障進(jìn)入血液的過程稱為吸收。吸收的主要途徑是呼吸道、消化道和皮膚。在環(huán)境毒理學(xué)研究中除以上幾種途徑外，常常還采用腹腔注射、靜脈注射和皮下注射等方式對實(shí)驗(yàn)動(dòng)物染毒。
機(jī)體的各種屏障主要是生物膜。生物膜是一種半透性膜，一般由類脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、脂蛋白及低聚糖等組成。膜的結(jié)構(gòu)以脂質(zhì)雙分子層為基本骨架，其極性部分向外，非極性部分向內(nèi)，球蛋白鑲嵌在脂質(zhì)雙分子層內(nèi)。生物膜上布滿細(xì)孔，稱為膜孔，水和一些小分子水溶性物質(zhì)可以通過。
當(dāng)有毒有害物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體后，首先要通過生物膜被機(jī)體吸收。隨之分布到機(jī)體的不同組織器官發(fā)揮毒性作用。但是，攝人的有毒物質(zhì)是否會(huì)產(chǎn)生危害，或者危害的程度有多大，不僅僅取決于其固有的毒性，而且還取決于它們在機(jī)體內(nèi)存留的數(shù)量、分布位置及其在機(jī)體內(nèi)消除的速率等。這些物質(zhì)在完成一系列體內(nèi)過程當(dāng)中，都需要通過生物膜進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)運(yùn)的方式可分為兩類：被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，如簡單擴(kuò)散，濾過作用等；特殊轉(zhuǎn)運(yùn)，如易化擴(kuò)散、主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)和內(nèi)吞作用(吞噬作用和胞飲作用)等。
被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)主要是通過生物膜起作用，有毒有害物質(zhì)經(jīng)消化道攝入時(shí)，在胃腸液中由高濃度向低濃度的細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散透過，又以相似的機(jī)理擴(kuò)散轉(zhuǎn)運(yùn)到血液中，這種轉(zhuǎn)運(yùn)不消耗能量，毒物透過的推動(dòng)力取決于生物膜兩側(cè)的濃度梯度即濃度差。由于毒物的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)是由濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)擴(kuò)散，其轉(zhuǎn)運(yùn)速度不僅與膜兩側(cè)毒物濃度差成正比，而且還與毒物的性質(zhì)有關(guān)，相對分子質(zhì)量小的(200以下)、脂溶性大的(油水分布系數(shù)大的)、極性小的毒物較易通過。
對于某些非脂溶性、離子型或分子量較大的物質(zhì)，不能通過被動(dòng)方式轉(zhuǎn)運(yùn)，需通過生物膜上的特殊轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)。
易化擴(kuò)散只能按順濃度方向轉(zhuǎn)運(yùn)，因而不需要消耗能量。毒物進(jìn)行跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)需要借助膜上的蛋白質(zhì)作為載體或通道才能進(jìn)行。轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理可能是載體特異性地與某種化學(xué)物結(jié)合后，其分子內(nèi)部發(fā)生了構(gòu)型變化，形成了適合該物質(zhì)透過的通道而進(jìn)入細(xì)胞。
主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)需要消耗能量，可由低濃度或低電位差的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到較高一側(cè)，故又稱逆流轉(zhuǎn)運(yùn)。主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)具有下列特點(diǎn)：①需有載體蛋白參加；②毒物可逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)；③載體對轉(zhuǎn)運(yùn)的毒物有特異選擇性；④轉(zhuǎn)運(yùn)量有一定極限，當(dāng)毒物達(dá)一定濃度時(shí)，載體可達(dá)到飽和狀態(tài)；⑤轉(zhuǎn)運(yùn)過程需要消耗能量，因此代謝抑制劑可阻止此轉(zhuǎn)運(yùn)過程。
鈉鉀泵、鈣泵等主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)載體對維持細(xì)胞內(nèi)正常的鈉、鉀、鈣濃度有重要作用。通過肝細(xì)胞的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，可將鉛、鎘、砷等化學(xué)物送人膽汁，有利于毒物隨膽汁排出體外。
當(dāng)外來毒物是較大的分子或者顆粒時(shí)，由于體積太大，不能以上述各種轉(zhuǎn)運(yùn)方式完成跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，這時(shí)可以借助于內(nèi)吞作用完成。內(nèi)吞作用是指顆粒或液體借助形成液泡而通過生物膜被成批攝取的過程，包括吞噬作用和胞飲作用。內(nèi)吞物質(zhì)為固體時(shí)為吞噬作用；內(nèi)吞物體為液體時(shí)為胞飲作用。內(nèi)吞作用對機(jī)體清除某些外來毒物具有重要意義，如網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬細(xì)胞可清除肺泡內(nèi)的塵粒和血液中的某些毒物。某些有毒有害物質(zhì)由小腸吸收也是通過內(nèi)吞作用轉(zhuǎn)運(yùn)的，如鉛、鎘、汞等可被腸黏膜上皮細(xì)胞經(jīng)胞飲方式吸收。
有毒有害物質(zhì)進(jìn)入有機(jī)體的方式主要是被動(dòng)擴(kuò)散。大多數(shù)脂溶性物質(zhì)(如DDT等農(nóng)藥殘留等)主要通過在脂質(zhì)雙層中的簡單擴(kuò)散通過生物膜。水溶性較強(qiáng)的毒物主要通過細(xì)胞膜的水相膜孔進(jìn)行擴(kuò)散。水溶性較弱的毒物和重金屬離子化合物也可通過主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞酵ㄟ^生物膜。細(xì)胞膜對脂溶性物質(zhì)的吸收幾乎沒有選擇性。活的有機(jī)體可以有效阻止水溶性有毒有害物質(zhì)透過其生物膜，但不能阻止對絕大多數(shù)脂溶性有毒有害物質(zhì)的吸收。生物膜的這一作用，可導(dǎo)致機(jī)體對脂溶性毒素的吸收和富集，從而易產(chǎn)生毒害作用。
1、呼吸道吸收
空氣中的有毒有害物質(zhì)主要經(jīng)呼吸道侵入機(jī)體。呼吸道各部分由于結(jié)構(gòu)不同，對毒物的吸收能力也不同。由鼻腔到肺臟，隨著呼吸道面積逐漸擴(kuò)大，毒物停留的時(shí)間越來越長，吸收量也越來越大。毒物在呼吸道內(nèi)主要是經(jīng)過肺泡吸收的。由于人體肺泡數(shù)量多(約3億個(gè))，表面積很大(50～100m2)，肺泡周圍布滿了毛細(xì)血管，血液供應(yīng)很豐富，因此有利于毒物的吸收。對有毒有害氣體如CO、NO2、SO2，揮發(fā)性液體如苯、四氯化碳的蒸氣及氣溶膠硫酸霧等物質(zhì)在肺部吸收的速度很快，僅次于靜脈注射。
有毒有害氣體到達(dá)肺泡后，主要通過簡單擴(kuò)散透過呼吸膜而進(jìn)入血液，其吸收速度受多種因素影響，主要是肺泡和血漿中的濃度差。有毒氣體在肺泡氣中的分壓越高，機(jī)體接觸的量越大，越容易吸收。達(dá)到飽和狀態(tài)，就不再被吸收。在飽和狀態(tài)下，氣體在血液中的濃度(mg／L)與其在肺泡氣中的濃度(mg／L)之比，稱為分配系數(shù)。分配系數(shù)越大，表示該氣體越易被吸收。
呼吸道的吸收速度也與有毒有害物質(zhì)的溶解度和分子量有關(guān)。一般情況下，吸收速度與溶解度成正比；溶解度越大，越容易被吸收。非脂溶性物質(zhì)被吸收時(shí)的速度主要受其分子量大小的影響；分子量大的物質(zhì)，吸收相對較慢，反之較快。脂溶性物質(zhì)的吸收主要取決于其脂／水分配系數(shù)；分配系數(shù)大者其吸收速度相對較快。
顆粒物質(zhì)隨空氣吸入后并非都被吸收。對其吸收主要取決于顆粒的直徑大小，大于10μm者，因重力作用迅速沉降，吸入后因慣性碰撞而大部分黏附在上呼吸道。5～10μm者由于沉降作用，大部分被阻留在氣管和支氣管。1～5μm的顆粒可隨氣流到達(dá)呼吸道深部，并有部分到達(dá)肺泡。小于1μm者可在肺泡內(nèi)擴(kuò)散而發(fā)生沉積。由于氣流速度和方向多次改變，較大的顆粒進(jìn)入呼吸道后被阻留在滲透性較小的呼吸道表面，隨著纖毛的運(yùn)動(dòng)而逆向移動(dòng)，最后由痰咳出或咽入胃腸道。
沉積于支氣管和肺泡表面的顆粒因其水溶性不同而有不同的歸宿。難溶于水的顆粒往往通過吞噬作用被吸收。易溶于水者先溶解于肺泡表面液體內(nèi)，再通過簡單擴(kuò)散方式被吸收。
2、消化道吸收
消化道是有毒有害物質(zhì)最主要的吸收途徑。吸收的主要方式是簡單擴(kuò)散，僅有極少數(shù)可以通過主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)被吸收。有毒物質(zhì)污染食品后，可通過口腔進(jìn)入人體消化道。由于消化道各個(gè)部分組織結(jié)構(gòu)的相似性，對毒物均有一定程度的吸收能力。但是由于消化道各部分的組織結(jié)構(gòu)的特殊性，各種毒物在消化道各段的吸收能力是不同的。另外，吸收能力的大小還與毒物在消化道各部分停留的時(shí)間有關(guān)。
毒物在消化道內(nèi)的主要吸收部位是小腸。小腸表面有環(huán)輪狀皺壁和絨毛突起，絨毛上還有很多微絨毛，絨毛最多的是十二指腸，有效吸收面積很大。由于被動(dòng)吸收的速率與表面積成正比，所以小腸是吸收毒物的主要部位。特別是脂溶性毒物，在小腸中主要通過被動(dòng)擴(kuò)散而被吸收，參與主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)會(huì)很少。但是也不排除一些相對有毒的物質(zhì)通過腸細(xì)胞的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)而被吸收。
參考資料：環(huán)境中有毒有害物質(zhì)與分析檢測
