首页>技术中心>技术资讯>化学性有毒有害物质在体内过程（一）
化学性有毒有害物质在体内过程（一）
发布时间：2017-09-01
化学性有毒有害物质的体内过程包括吸收、分布、代谢和排泄。有毒有害物质在体内吸收、分布和排泄的机理相似，被称为生物转运；代谢过程被称为生物转化或代谢转化。由于代谢和排泄过程通常是不可逆的，故合称为消除过程。现简要分述如下。
一、吸收
由各种途径进入机体的有毒有害物质，通过多种屏障进入血液的过程称为吸收。吸收的主要途径是呼吸道、消化道和皮肤。在环境毒理学研究中除以上几种途径外，常常还采用腹腔注射、静脉注射和皮下注射等方式对实验动物染毒。
机体的各种屏障主要是生物膜。生物膜是一种半透性膜，一般由类脂质、蛋白质、脂蛋白及低聚糖等组成。膜的结构以脂质双分子层为基本骨架，其极性部分向外，非极性部分向内，球蛋白镶嵌在脂质双分子层内。生物膜上布满细孔，称为膜孔，水和一些小分子水溶性物质可以通过。
当有毒有害物质进入机体后，首先要通过生物膜被机体吸收。随之分布到机体的不同组织器官发挥毒性作用。但是，摄人的有毒物质是否会产生危害，或者危害的程度有多大，不仅仅取决于其固有的毒性，而且还取决于它们在机体内存留的数量、分布位置及其在机体内消除的速率等。这些物质在完成一系列体内过程当中，都需要通过生物膜进行运转。转运的方式可分为两类：被动转运，如简单扩散，滤过作用等；特殊转运，如易化扩散、主动转运和内吞作用(吞噬作用和胞饮作用)等。
被动转运主要是通过生物膜起作用，有毒有害物质经消化道摄入时，在胃肠液中由高浓度向低浓度的细胞内扩散透过，又以相似的机理扩散转运到血液中，这种转运不消耗能量，毒物透过的推动力取决于生物膜两侧的浓度梯度即浓度差。由于毒物的被动转运是由浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散，其转运速度不仅与膜两侧毒物浓度差成正比，而且还与毒物的性质有关，相对分子质量小的(200以下)、脂溶性大的(油水分布系数大的)、极性小的毒物较易通过。
对于某些非脂溶性、离子型或分子量较大的物质，不能通过被动方式转运，需通过生物膜上的特殊转运系统转运。
易化扩散只能按顺浓度方向转运，因而不需要消耗能量。毒物进行跨膜转运时需要借助膜上的蛋白质作为载体或通道才能进行。转运机理可能是载体特异性地与某种化学物结合后，其分子内部发生了构型变化，形成了适合该物质透过的通道而进入细胞。
主动转运需要消耗能量，可由低浓度或低电位差的一侧转运到较高一侧，故又称逆流转运。主动转运具有下列特点：①需有载体蛋白参加；②毒物可逆浓度梯度转运；③载体对转运的毒物有特异选择性；④转运量有一定极限，当毒物达一定浓度时，载体可达到饱和状态；⑤转运过程需要消耗能量，因此代谢抑制剂可阻止此转运过程。
钠钾泵、钙泵等主动转运载体对维持细胞内正常的钠、钾、钙浓度有重要作用。通过肝细胞的主动转运，可将铅、镉、砷等化学物送人胆汁，有利于毒物随胆汁排出体外。
当外来毒物是较大的分子或者颗粒时，由于体积太大，不能以上述各种转运方式完成跨膜转运，这时可以借助于内吞作用完成。内吞作用是指颗粒或液体借助形成液泡而通过生物膜被成批摄取的过程，包括吞噬作用和胞饮作用。内吞物质为固体时为吞噬作用；内吞物体为液体时为胞饮作用。内吞作用对机体清除某些外来毒物具有重要意义，如网状内皮系统的吞噬细胞可清除肺泡内的尘粒和血液中的某些毒物。某些有毒有害物质由小肠吸收也是通过内吞作用转运的，如铅、镉、汞等可被肠黏膜上皮细胞经胞饮方式吸收。
有毒有害物质进入有机体的方式主要是被动扩散。大多数脂溶性物质(如DDT等农药残留等)主要通过在脂质双层中的简单扩散通过生物膜。水溶性较强的毒物主要通过细胞膜的水相膜孔进行扩散。水溶性较弱的毒物和重金属离子化合物也可通过主动运输的方式通过生物膜。细胞膜对脂溶性物质的吸收几乎没有选择性。活的有机体可以有效阻止水溶性有毒有害物质透过其生物膜，但不能阻止对绝大多数脂溶性有毒有害物质的吸收。生物膜的这一作用，可导致机体对脂溶性毒素的吸收和富集，从而易产生毒害作用。
1、呼吸道吸收
空气中的有毒有害物质主要经呼吸道侵入机体。呼吸道各部分由于结构不同，对毒物的吸收能力也不同。由鼻腔到肺脏，随着呼吸道面积逐渐扩大，毒物停留的时间越来越长，吸收量也越来越大。毒物在呼吸道内主要是经过肺泡吸收的。由于人体肺泡数量多(约3亿个)，表面积很大(50～100m2)，肺泡周围布满了毛细血管，血液供应很丰富，因此有利于毒物的吸收。对有毒有害气体如CO、NO2、SO2，挥发性液体如苯、四氯化碳的蒸气及气溶胶硫酸雾等物质在肺部吸收的速度很快，仅次于静脉注射。
有毒有害气体到达肺泡后，主要通过简单扩散透过呼吸膜而进入血液，其吸收速度受多种因素影响，主要是肺泡和血浆中的浓度差。有毒气体在肺泡气中的分压越高，机体接触的量越大，越容易吸收。达到饱和状态，就不再被吸收。在饱和状态下，气体在血液中的浓度(mg／L)与其在肺泡气中的浓度(mg／L)之比，称为分配系数。分配系数越大，表示该气体越易被吸收。
呼吸道的吸收速度也与有毒有害物质的溶解度和分子量有关。一般情况下，吸收速度与溶解度成正比；溶解度越大，越容易被吸收。非脂溶性物质被吸收时的速度主要受其分子量大小的影响；分子量大的物质，吸收相对较慢，反之较快。脂溶性物质的吸收主要取决于其脂／水分配系数；分配系数大者其吸收速度相对较快。
颗粒物质随空气吸入后并非都被吸收。对其吸收主要取决于颗粒的直径大小，大于10μm者，因重力作用迅速沉降，吸入后因惯性碰撞而大部分黏附在上呼吸道。5～10μm者由于沉降作用，大部分被阻留在气管和支气管。1～5μm的颗粒可随气流到达呼吸道深部，并有部分到达肺泡。小于1μm者可在肺泡内扩散而发生沉积。由于气流速度和方向多次改变，较大的颗粒进入呼吸道后被阻留在渗透性较小的呼吸道表面，随着纤毛的运动而逆向移动，最后由痰咳出或咽入胃肠道。
沉积于支气管和肺泡表面的颗粒因其水溶性不同而有不同的归宿。难溶于水的颗粒往往通过吞噬作用被吸收。易溶于水者先溶解于肺泡表面液体内，再通过简单扩散方式被吸收。
2、消化道吸收
消化道是有毒有害物质最主要的吸收途径。吸收的主要方式是简单扩散，仅有极少数可以通过主动转运被吸收。有毒物质污染食品后，可通过口腔进入人体消化道。由于消化道各个部分组织结构的相似性，对毒物均有一定程度的吸收能力。但是由于消化道各部分的组织结构的特殊性，各种毒物在消化道各段的吸收能力是不同的。另外，吸收能力的大小还与毒物在消化道各部分停留的时间有关。
毒物在消化道内的主要吸收部位是小肠。小肠表面有环轮状皱壁和绒毛突起，绒毛上还有很多微绒毛，绒毛最多的是十二指肠，有效吸收面积很大。由于被动吸收的速率与表面积成正比，所以小肠是吸收毒物的主要部位。特别是脂溶性毒物，在小肠中主要通过被动扩散而被吸收，参与主动转运的机会很少。但是也不排除一些相对有毒的物质通过肠细胞的主动转运系统而被吸收。
参考资料：环境中有毒有害物质与分析检测
