Bài giảng Độc học môi trường - Chương 2: Sự hấp thụ các độc chất

Nội dung text: Bài giảng Độc học môi trường - Chương 2: Sự hấp thụ các độc chất

1. Chương 2: Sự Hấp Thụ Các Độc Chất (Absorption of Toxicants) 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 1
2. Sự hấp thụ các độc chất toxin absorption Distribution Biotransformation elimination 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 2
3. Sự hấp thụ các độc chất  Dù tiếp xúc với cơ thể bằng con đường nào, các độc chất chỉ gây ảnh hưởng độc hại khi nó đi qua màng tế bào tới những điểm nhất định và gây nên các phản ứng sinh học.  Sự hấp thụ độc chất là quá trình mà nhờ đó độc chất đi qua được rào cản của các tế bào biểu mô [hệ màng bọc]  Hai khía cạnh của sự hấp thụ: ◦ vận chuyển từ ngoài vào trong máu hay huyết thanh ◦ Từ máu vào các mô 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 3
4. Sự Tương Tác Của Độc Chất Với Tế Bào  Độc chất đi vào hoặc ra khỏi tế bào như thế nào?  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 ¡ phải hiểu cấu trúc màng tế bào và cơ chế vận chuyển chất qua màng tế bào 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 4
5. Cấu Trúc Màng Tế Bào Tp chủ yếu là phospholipid → các chất không phân cực dễ dàng đi qua màng TB 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 6
6. Các Qúa Trình Của Sự Hấp Thụ 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 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 7
7. Các Qúa Trình Của Sự Hấp Thụ Tế Bào  Cơ chế vận chuyển bị động qua màng tế bào được thực hiện dựa trên hai quá trình: - Khuếch tán đơn giản (simple diffusion) là quá trình vận chuyển chính. Sự vận chuyển chất qua màng này phụ thuộc vào gradient nồng độ. - Khuếch tán có xúc tiến (facilitated diffusion) dựa vào gradient nồng độ sau khi đã gắn kết với protein hiện diện trên mặt ngoài của tế bào 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 8
8. Các Qúa Trình Của Sự Hấp Thụ Tế Bào  Trong quá trình khuyếch tán có xúc tiến các phân tử được gắn kết với các protein mang có trên mặt ngoài của màng tế bào và được vận chuyển vào trong tế bào.  Quá trình này chỉ đóng vai trò nhỏ trong việc vận chuyển độc chất vào tế bào tuy nhiên được xem là một cơ chế quan trọng để đào thải độc chất ra khỏi tế bào. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 9
9. Các Qúa Trình Của Sự Hấp Thụ Tế Bào  Cơ chế vận chuyển chủ động (tiêu thụ năng lượng được tế bào sản xuất, ví dụ adenosine triphosphate ATP): Cho phép vận chuyển các chất dinh dưỡng(đường, các amino, các axit nucleic ) ngược hướng với gradient nồng độ.  Quá trình đóng vai trò quan trọng trong sự đào thải độc chất hoặc các chất chuyển hóa trung gian ra khỏi tế bào. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 10
10. Các Qúa Trình Của Sự Hấp Thụ Tế Bào  Endocytosis (sự nhập nội bào) và exocytosis (sự thải khỏi tế bào): là cơ chế dành cho các phân tử lớn và các hạt không thể ra vào tế bào bằng hai cơ chế vận chuyển bị động và chủ động.  Hai dạng quan trọng của endocytosis là phagocytosis (tế bào ăn) và pinocytosis (tế bào uống) 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 11
11. 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. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 12
12. Sự Tiếp Nhận Của Tế Bào Đối Với Các Độc Chất  Chú ý: Khi muốn so sánh cách thức hấp thụ của các độc chất, sẽ rất hữu ích nếu biết được độ tan tương đối của chúng trong lipid và trong nuớc có thể dựa vào hệ số phân bố trong sổ tay hóa học (tỷ số giữa độ tan của một hóa chất trong dung môi không phân cực với độ tan của chất đó trong dung môi phân cực ví dụ octanol/nước, cloroform/nước, hexan/nuớc ) 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 13
13. Các yếu tố ảnh hưởng tới Sự Hấp Thụ ➢ Sự hấp thụ phụ thuộc: ➢ bản chất của độc chất ➢ đặc trưng của tế bào biểu mô ➢ liều tiếp xúc ➢ thời gian tiếp xúc ➢ Con đường tiếp xúc 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 14
14. Các con đường hấp thụ độc chất ➢ Các con đường hấp thụ chủ yếu: °đường qua da (percutaneous route) °đường qua hệ hô hấp (respiratory system route) °đuờng qua hệ tiêu hóa (digestive route) ➢ Khi gặp những sự cố làm rách tế bào biểu mô thì sự hấp thụ có thể xảy ra ở lớp mỡ bên dưới da hoặc các mô khác nằm bên dưới biểu mô. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 15
15. Sự hấp thụ qua da  Da, một phần của hệ màng bọc, có vai trò quan trọng trong việc: ◦ đưa ra rào cản chống lại sự thâm nhập của các độc chất ◦ bảo vệ cơ thể khỏi tia tử ngoại ◦ ngăn cản sự thâm nhập của vi sinh vật ◦ trợ giúp sự sinh chuyển hóa (biotransformation) hay sự chuyển hóa- khử độc hóa (metabolic detoxification) ◦ đài thải độc chất hay các sản phẩm chuyển hóa của chúng qua mồ hôi hay các tuyến bài tiết khác ◦ điều hòa thân nhiệt ◦ nhận những cảm giác về nhiệt độ, áp suất và đau 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 16
16. Sơ đồ cấu tạo của da Trên 1cm2 da có gì ?  150 đầu thần kinh  80 tuyến mồ hôi  40 điểm thụ cảm  15 tuyến dầu  1 mét mạch máu nhỏ 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 17
17. Hấp thụ qua đường da  Phổ biến nhất là hấp thụ trên bề mặt da và sau đó khuếch tán bị động qua epidermis để vào dermis  sự đi vào dermis có thể được tăng cường nếu độc chất được hấp thụ qua các con đường: ◦ Hấp thụ qua tuyến mồ hôi, tuyến nhờn ◦ Hấp thụ qua nang lông tóc 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 18
18. Hấp thụ qua đường da  Tốc độ một độc chất khuyếch tán qua epidermis phụ thuộc vào một số yếu tố: ◦ liều, ◦ thời gian tiếp xúc, ◦ vị trí tiếp xúc. ◦ Bản chất hóa học của độc chất. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 19
19. Sự hấp thụ qua da  Sự nhiễm độc do hấp thụ độc chất qua da có thể xảy ra 2 trường hợp: ◦ Nhiễm độc cục bộ ◦ Nhiễm độc toàn phần 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 21
20. Hấp thụ qua hệ tiêu hóa (digestive system) Vùng giải phẩu học ❖ Miệng ❖ khoang miệng ❖ thực quản ❖ dạ dày ❖ ruột non ❖ ruột già ❖ trực tràng ❖ hậu môn ❖ gan ❖ tụy 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 22
21. Hấp thụ qua hệ tiêu hóa (digestive system)  Bộ máy tiêu hóa của người có vai trò cung cấp liên tục các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể, thực hiện các chức năng: - Chức năng cơ học: vận chuyển thức ăn, phân cắt thức ăn thành mẩu nhỏ, nhào trộn với dịch tiêu hoá - Chức năng hóa học: hoạt động của các dịch tiêu hóa giúp phân giải thức ăn thành các chất đơn giản dễ hấp thu - Chức năng hấp thu: đưa thức ăn đã được tiêu hóa trong ống tiêu hóa vào máu 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 23
22. Sự hấp thụ qua đường hệ tiêu hóa  Sự hấp thụ theo đường này có thể xảy ra ngang qua niêm mạc ở bất kỳ nơi nào dọc theo chiều dài hệ tiêu hóa  Ở miệng và thực quản: Sự hấp thụ không đáng kể vì thời gian tiếp xúc quá ngắn  Ở dạ dày: sự hấp thụ cũng không phải là quan trọng.  Ở ruột non: Chủ yếu sự hấp thụ xảy ra ở đây.  Ở ruột già: Ruột già không có các lông mao và cũng không được xem là nơi hấp thụ quan trọng. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 24
23. Sự hấp thụ các chất ở ruột non  Hấp thu ở ruột non là sự xuyên thấm của các chất dinh dưỡng từ ruột vào máu và bạch huyết ngang qua lớp tế bào niêm mạc ruột có cấu trúc tinh vi và theo những cơ chế rất phức tạp.  sự hấp thu ở ruột non là quan trọng nhất vì các lý do sau: - Niêm mạc ruột non có cấu trúc đặc biệt tạo nên diện tích hấp thu rất lớn. - Các chất dinh dưỡng ở ruột non, qua quá trình tiêu hoá đã sẵn sàng ở dạng hấp thu được. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 25
24. Sự hấp thụ các chất ở ruột non  Từ niêm mạc ruột non, các chất được hấp thu theo hai đường: • Đường tĩnh mạch cửa. Các chất nước, acid amin, monosaccarid, 30% glycerol và acid béo mạch ngắn sau khi hấp thu sẽ vào mao mạch ở nhung mao. Các mao mạch này gom lại thành các tiểu tĩnh mạch rồi tập trung lại theo tĩnh mạch cửa về gan. • Đường bạch mạch. Khoảng 70% các sản phẩm thuỷ phân lipid và các vitamin tan trong dầu, sau khi hấp thu qua tế bào niêm mạc ruột vào mao bạch mạch ở nhung mao, rồi gom về các hạch bạch huyết ở thành ruột. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 26
25. Sự hấp thụ qua hệ hô hấp ❖ Vùng giải phẩu học: ❖vùng mũi họng (gồm lỗ mũi, mũi hầu, miệng hầu, thanh quản hầu và thanh quản) ❖vùng khí quản-cuống phổi (gồm khí quản, các cuống phổi, các nhánh cuống phổi nhỏ) ❖phổi (gồm các túi phổi) ❖ Mỗi vùng đóng góp một chức năng đơn nhất ngăn cấm hoặc hạn chế độc chất đi vào cơ thể. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 27
26. Đặc điểm cấu tạo của hệ hô hấp ❖ Hệ hô hấp được bao bọc bởi các dạng biểu mô ❖biểu mô hình vảy xếp lớp, stratified squamous epithelial tissue ❖biểu mô hình ống có lông tơ (ciliated columnar epithelium) ❖biểu mô hình khối có lông tơ (ciliated cuboidol epithelium) → khả năng ngăn cản độc chất ở hệ hô hấp kém hữu hiệu hơn da. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 28
27. Đặc điểm cấu tạo của hệ hô hấp ❖ Hệ hô hấp có diện tích tiếp xúc với không khí lớn: 90m2 (trong đó 70m2 là ở các phế nang). ❖ Mạng lưới mao mạch phong phú với diện tích 140m2. ❖ Khoảng cách giữa lớp biểu mô màng phổi và thành mạch máu khoảng 10m → tạo điều kiện thuận lợi cho việc hấp thụ các chất có trong không khí. 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 29
28. Chức năng ngăn cản độc chất của các vùng trong hệ hô hấp  Vùng mũi họng: lông và chất nhầy giữ lại những hạt có đường kính lớn hơn 5 m  Vùng khí quản-cuống phổi: ◦ giữ lại những hạt có đường kính 2-5 m và các độc chất dạng khí tan trong nước, ◦ đào thải các độc chất nhờ hoạt động thang cuốn nhầy-mao (mucociliary escalator):các độc chất bị giữ lại trên lớp nhầy sẽ được lớp lông tơ quét theo hướng lên mũi  Vùng túi phổi (400-1.200 triệu túi): loại các khí không tan trong nước và các hạt kích thước nhỏ hơn 1 m nhờ qúa trình tế bào ăn, hoặc nhờ sự tương tác trên bề mặt đi vào trong tế bào phổi (pneumocyte) để vào hệ tim mạch và các khe ngoài tế bào 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 30
29. Sự hấp thụ qua đường hệ hô hấp  Sự hấp thụ theo đường này phụ thuộc: • bản chất của độc chất (tính tan trong nước hoặc trong lipid; kích thước ) • liều tiếp xúc • thời gian tiếp xúc • thông số MVR (Minute Volume Respiration - lượng không khí hít vào trong một phút). MVR = (lượng không khí thở trong một chu trình) x (số chu trình thở trong một phút) 9/9/2010 bài giảng độc học môi trường - K32 31