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化學性有毒有害物質在體內過程（一）
發布時間：2017-09-01
化學性有毒有害物質的體內過程包括吸收、分布、代謝和排泄。有毒有害物質在體內吸收、分布和排泄的機理相似，被稱為生物轉運；代謝過程被稱為生物轉化或代謝轉化。由于代謝和排泄過程通常是不可逆的，故合稱為消除過程。現簡要分述如下。
一、吸收
由各種途徑進入機體的有毒有害物質，通過多種屏障進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。在環境毒理學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驗動物染毒。
機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、蛋白質、脂蛋白及低聚糖等組成。膜的結構以脂質雙分子層為基本骨架，其極性部分向外，非極性部分向內，球蛋白鑲嵌在脂質雙分子層內。生物膜上布滿細孔，稱為膜孔，水和一些小分子水溶性物質可以通過。
當有毒有害物質進入機體后，首先要通過生物膜被機體吸收。隨之分布到機體的不同組織器官發揮毒性作用。但是，攝人的有毒物質是否會產生危害，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體內存留的數量、分布位置及其在機體內消除的速率等。這些物質在完成一系列體內過程當中，都需要通過生物膜進行運轉。轉運的方式可分為兩類：被動轉運，如簡單擴散，濾過作用等；特殊轉運，如易化擴散、主動轉運和內吞作用(吞噬作用和胞飲作用)等。
被動轉運主要是通過生物膜起作用，有毒有害物質經消化道攝入時，在胃腸液中由高濃度向低濃度的細胞內擴散透過，又以相似的機理擴散轉運到血液中，這種轉運不消耗能量，毒物透過的推動力取決于生物膜兩側的濃度梯度即濃度差。由于毒物的被動轉運是由濃度高的一側向濃度低的一側擴散，其轉運速度不僅與膜兩側毒物濃度差成正比，而且還與毒物的性質有關，相對分子質量小的(200以下)、脂溶性大的(油水分布系數大的)、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，不能通過被動方式轉運，需通過生物膜上的特殊轉運系統轉運。
易化擴散只能按順濃度方向轉運，因而不需要消耗能量。毒物進行跨膜轉運時需要借助膜上的蛋白質作為載體或通道才能進行。轉運機理可能是載體特異性地與某種化學物結合后，其分子內部發生了構型變化，形成了適合該物質透過的通道而進入細胞。
主動轉運需要消耗能量，可由低濃度或低電位差的一側轉運到較高一側，故又稱逆流轉運。主動轉運具有下列特點：①需有載體蛋白參加；②毒物可逆濃度梯度轉運；③載體對轉運的毒物有特異選擇性；④轉運量有一定極限，當毒物達一定濃度時，載體可達到飽和狀態；⑤轉運過程需要消耗能量，因此代謝抑制劑可阻止此轉運過程。
鈉鉀泵、鈣泵等主動轉運載體對維持細胞內正常的鈉、鉀、鈣濃度有重要作用。通過肝細胞的主動轉運，可將鉛、鎘、砷等化學物送人膽汁，有利于毒物隨膽汁排出體外。
當外來毒物是較大的分子或者顆粒時，由于體積太大，不能以上述各種轉運方式完成跨膜轉運，這時可以借助于內吞作用完成。內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。內吞物質為固體時為吞噬作用；內吞物體為液體時為胞飲作用。內吞作用對機體清除某些外來毒物具有重要意義，如網狀內皮系統的吞噬細胞可清除肺泡內的塵粒和血液中的某些毒物。某些有毒有害物質由小腸吸收也是通過內吞作用轉運的，如鉛、鎘、汞等可被腸黏膜上皮細胞經胞飲方式吸收。
有毒有害物質進入有機體的方式主要是被動擴散。大多數脂溶性物質(如DDT等農藥殘留等)主要通過在脂質雙層中的簡單擴散通過生物膜。水溶性較強的毒物主要通過細胞膜的水相膜孔進行擴散。水溶性較弱的毒物和重金屬離子化合物也可通過主動運輸的方式通過生物膜。細胞膜對脂溶性物質的吸收幾乎沒有選擇性。活的有機體可以有效阻止水溶性有毒有害物質透過其生物膜，但不能阻止對絕大多數脂溶性有毒有害物質的吸收。生物膜的這一作用，可導致機體對脂溶性毒素的吸收和富集，從而易產生毒害作用。
1、呼吸道吸收
空氣中的有毒有害物質主要經呼吸道侵入機體。呼吸道各部分由于結構不同，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大，毒物停留的時間越來越長，吸收量也越來越大。毒物在呼吸道內主要是經過肺泡吸收的。由于人體肺泡數量多(約3億個)，表面積很大(50～100m2)，肺泡周圍布滿了毛細血管，血液供應很豐富，因此有利于毒物的吸收。對有毒有害氣體如CO、NO2、SO2，揮發性液體如苯、四氯化碳的蒸氣及氣溶膠硫酸霧等物質在肺部吸收的速度很快，僅次于靜脈注射。
有毒有害氣體到達肺泡后，主要通過簡單擴散透過呼吸膜而進入血液，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，機體接觸的量越大，越容易吸收。達到飽和狀態，就不再被吸收。在飽和狀態下，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。分配系數越大，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的溶解度和分子量有關。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。非脂溶性物質被吸收時的速度主要受其分子量大小的影響；分子量大的物質，吸收相對較慢，反之較快。脂溶性物質的吸收主要取決于其脂／水分配系數；分配系數大者其吸收速度相對較快。
顆粒物質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呼吸道深部，并有部分到達肺泡。小于1μm者可在肺泡內擴散而發生沉積。由于氣流速度和方向多次改變，較大的顆粒進入呼吸道后被阻留在滲透性較小的呼吸道表面，隨著纖毛的運動而逆向移動，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，再通過簡單擴散方式被吸收。
2、消化道吸收
消化道是有毒有害物質最主要的吸收途徑。吸收的主要方式是簡單擴散，僅有極少數可以通過主動轉運被吸收。有毒物質污染食品后，可通過口腔進入人體消化道。由于消化道各個部分組織結構的相似性，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構的特殊性，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間有關。
毒物在消化道內的主要吸收部位是小腸。小腸表面有環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擴散而被吸收，參與主動轉運的機會很少。但是也不排除一些相對有毒的物質通過腸細胞的主動轉運系統而被吸收。
參考資料：環境中有毒有害物質與分析檢測
