第3讲 外源化学物在体内的生物转运

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(1)影响因素 )
化学物分子量的大小
(2)毒理学意义 )
水及一些溶于水而不溶于脂质的物质,可通过滤过完 水及一些溶于水而不溶于脂质的物质, 成生物转运过程 14
被动转运 (passive transport) transport)
3.易化扩散(facilitated diffusion ) 易化扩散( 易化扩散 ➢又称载体扩散,膜上蛋白质载体特异地与某种化学毒物结合后, 又称载体扩散,膜上蛋白质载体特异地与某种化学毒物结合后, 其分子内部发生构型变化而形成适合该物质透过通道而进入细 胞。 特点: 特点: 不易溶于脂质的化学物, ➢不易溶于脂质的化学物,利用载体由高浓度向低浓度处移动的 过程 由于不能逆浓度递度由低浓度处向高浓度处移动, ➢由于不能逆浓度递度由低浓度处向高浓度处移动,所以不消耗 代谢能量 由于利用载体,生物膜具有一定主动性或选择性, ➢ 由于利用载体,生物膜具有一定主动性或选择性,但又不能逆 浓度梯度,故又属于扩散性质, 浓度梯度,故又属于扩散性质,也可称为促进扩散 15
组织的分布不均匀。 组织的分布不均匀。 分布不均匀
影响因素:组织或器官的血流量、外源化学物的亲 影响因素:组织或器官的血流量、
合力。 合力。
22
第三节


一、毒物在体内的贮存 贮存库: 贮存库:是指进入 血液的化学毒物在某些器官组织蓄积而浓 度较高, 示明显的毒作用, 度较高,如果化学毒物对这些器官组织未显 示明显的毒作用, 称为贮存库。 称为贮存库。 毒理学意义(双重) 毒理学意义(双重) 对急性中毒具有保护作用, ➢对急性中毒具有保护作用,可减少在靶器 官中的化学毒物 的量 可能成为一种游离型化学毒物的来源, ➢可能成为一种游离型化学毒物的来源,具 有潜在的危害 体内的主要贮存库 血浆蛋白质作为贮存库 作为贮存库: 血浆蛋白质作为贮存库:白蛋白 肝脏和肾脏作为贮存库 作为贮存库: 肝脏和肾脏作为贮存库:特殊的结合蛋白 脂肪组织作为贮存库 脂肪组织作为贮存库 骨骼组织作为贮存库 骨骼组织作为贮存库 二、机体的屏障作用 脑屏障(blood血-脑屏障(blood-brain barrier) 胎盘屏障(placental 胎盘屏障(placental barrier) 23 其他屏障
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简单扩散的条件 ①膜两侧存在浓度梯度 ②化学毒物必须有脂溶性 ③化学毒物必须是非电解质
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被动转运 (passive transport) transport)
简单扩散的特点
顺浓度梯度, 顺浓度梯度,不需要消耗能量 毒物与生物膜不发生化学反应 生物膜不具有主动性, 生物膜不具有主动性,是一个简单的物理学过程
被动转运 (passive transport) transport)
1.简单扩散(simple diffusion) 简单扩散( 简单扩散
➢ 又称脂溶扩散,化学毒物从浓度较高的一侧向浓 又称脂溶扩散, 度较低的一侧经脂质双分子层(生物膜) 度较低的一侧经脂质双分子层(生物膜) 进行扩散性转运。当两侧浓度达到动态平衡时,扩 进行扩散性转运。当两侧浓度达到动态平衡时, 散即终止。 散即终止。
游离型
(贮存) 贮存)
肾 胆汁
[排泄 排泄] 排泄

呼气
分泌腺 乳汁、汗 乳汁、

尿
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化学毒物对机体的毒性作用, 一般 化学毒物对机体的毒性作用, 取决于两个因素
֠一是化学毒物的固有毒性和接触量 ֠二是化学毒物或其活性代谢物到达作用部位
的效率,即在靶器管内的浓度和持续时间 的效率, 后者与化学毒物在体内的ADME过程有关 后者与化学毒物在体内的ADME过程有关
组成
糖 蛋白质:结构蛋白、受体、 蛋白质:结构蛋白、受体、酶、载体、 载体、 离子通道等
生 物 膜
结构:流动镶嵌模型
隔离功能
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 8
第一节 生物转运
外源化学物的吸收、 外源化学物的吸收、分布和排泄过程是通过由生物膜构成 的屏障的过程。 的屏障的过程。
第三讲 外源化学物在体内的生物转运
内容概要 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 生物转运 吸 收 分 布 排 泄 毒物动力学
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机体对化学毒物的处置
ADME过程 ADME过程
吸收 Absorption ↓ 分布 Distribution ↓ 代谢 Metabolism ↓ 排泄 Excretion
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被动转运 (passive transport) transport)
2.滤过 滤过(filtration)和水溶扩散 和水溶扩散(aqueous diffusion) 滤过 和水溶扩散
外源化学物透过生物膜上亲水性孔道的过程依靠生物 膜两侧的渗透压梯度和液体静压的作用。 膜两侧的渗透压梯度和液体静压的作用。 eg:毛细血管和肾小球 eg:
主动转运(active 主动转运(active transport)
➢外源化学物透过生物膜由低浓度处向高浓度处移动的过程。 外源化学物透过生物膜由低浓度处向高浓度处移动的过程。 主动转运的特点 ➢转运过程需要载体参加 ➢可逆浓度梯度转运 ➢ 消耗一定的代谢能量 ➢ 载体对转运的化学毒物有特异选择性 载体有一定的极限;当化学毒物达到一定浓度时, ➢ 载体有一定的极限;当化学毒物达到一定浓度时,载体可 以达饱和状态,转运即达到极限 以达饱和状态, 竞争抑制:如果两种化合物基本结构相似, ➢ 竞争抑制:如果两种化合物基本结构相似, 又需要同一转 运系统时 16
主动转运(active 主动转运(active transport)
转运体(transporter)及其家族 转运体(transporter)及其家族 ➢多种药物抗性蛋白(multi-drug-resistant protein, mdr) 多种药物抗性蛋白(multi-drug多种抗药性蛋白(multi— ➢多种抗药性蛋白(multi—resistant drug protein, mrp) 有机阴离子转运多肽(organic➢有机阴离子转运多肽(organic-anion transporting polypeptide, oatp) 有机阴离子转运体(organic➢有机阴离子转运体(organic-anion transporter, oat)22 有机阳离子转运体(organic➢ 有机阳离子转运体(organic-cation transporter, oct) 核苷酸转运体(nucleotide ➢核苷酸转运体(nucleotide transporter, nt) ➢二价金属离子转运体(divalent-metal ion transporter, dmt) 二价金属离子转运体(divalent肽转运体(peptide ➢肽转运体(peptide transporter, pept) ➢Oat 也能转运有机阳离子和中性离子 17
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研究ADME过程的意义 研究ADME过程的意义
֠了解毒物在体内的过程 ֠为急救和治疗措施提供参考 ֠提供接触生物学标志和中毒诊断指标 ֠为中毒机理研究提供线索
6
Toxicokinetics (毒物动力学 ) (毒物动力学
是指研究机体对化学毒物的作用(ADME过程 过程) 是指研究机体对化学毒物的作用(ADME过程)和靶器官中 化学毒物或其活性代谢物量的变化。 化学毒物或其活性代谢物量的变化。
第二节
•二、经呼吸道吸收: 二 经呼吸道吸收:
吸 收
•空气中的外源化学物,主要是各种气体,可挥发性固体或 空气中的外源化学物,主要是各种气体, 空气中的外源化学物 液体蒸汽,各种气溶胶以及较为细微的颗粒物质等。 液体蒸汽,各种气溶胶以及较为细微的颗粒物质等。 •主要通过简单扩散 主要通过简单扩散 •三、经皮肤吸收: 三 经皮肤吸收: •穿透阶段 穿透阶段 •四、其它: 四 其它: •毒理学实验 毒理学实验——注射(经静脉、腹腔、皮下和肌肉注射) 注射( 毒理学实验 注射 经静脉、腹腔、皮下和肌肉注射)
生物转运 -- 吸收、分布与排泄 吸收、 生物转化—代谢变化 生物转化 代谢变化 3
外源化学物的体内动态过程
接触] 接触 外源 [接触 化学物
皮肤 肺
[吸收 吸收] 吸收
血液循环 白蛋白结合型
[分布 分布] 分布
靶器官 (损害) 损害) 器官组织
[接触 接触] 接触
[代谢 代谢] 代谢
肝 消化道
[排泄 排泄] 排泄
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第二节
吸 收
• 一、经胃肠道吸收: 经胃肠道吸收: • 胃肠道是(水和食品中)外源化学物的主要吸收 胃肠道是(水和食品中) 途径。 途径。 • 1.小肠的结构特点 小肠的结构特点 • 外源化合物在胃肠道的吸收可在任何部 位进行, 位进行, 但主要在小肠 • 2.经胃肠道吸收的方式 经胃肠道吸收的方式 • 主要是通过简单扩散,还可以通过滤过、胞饮或 主要是通过简单扩散,还可以通过滤过、 吞噬和主动转运系统。 吞噬和主动转运系统。 • 3.影响因素: 影响因素: 影响因素 • 外源化学物本身的分子结构及理化性质、胃肠液 外源化学物本身的分子结构及理化性质、 胃肠道的蠕动情况、 的酸碱度 (pH值)、 胃肠道的蠕动情况、肠内 值 20 菌群的影响。 菌群的影响。
毒理学意义
在一般情况下, 在一般情况下,大部分外源化学物是通过简单扩散进 行生物转运
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被动转运 (passive transport) transport)
影响简单扩散的因素
➢浓度梯度 外源化学物在脂质中的溶解度— ➢外源化学物在脂质中的溶解度—脂溶性 水分配系数( coefficient) 脂/水分配系数(lipid/water partition coefficient): 当一种物质在脂相和水相的分配达到平衡时, 当一种物质在脂相和水相的分配达到平衡时,其在脂 相和水相的溶解度比值。 相和水相的溶解度比值。 ➢外源化学物电离或离解状态
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第二节
吸 收
• 吸收(abosorption):外源化学物从接触部位,通 外源化学物从接触部位 吸收(abosorption) 外源化学物从接触部位, 常是机体的外表面或内表面(如皮肤 如皮肤、 常是机体的外表面或内表面 如皮肤、消化道粘膜 和肺泡)的生物膜转运至血循环的过程 转运至血循环的过程。 和肺泡 的生物膜转运至血循环的过程。 • 外源化学物主要通过呼吸道、消化道和皮肤吸收。 外源化学物主要通过呼吸道、消化道和皮肤吸收。 • 外源化学物在从吸收部位转运到体循环的过程中 已开始被消除,此即在胃肠道粘膜、肝和肺的首 已开始被消除,此即在胃肠道粘膜、肝和肺的首 过效应。 过效应。
化 学 物 通 过 生 物 膜 转 运 的 方 式
(active transport) (simple diffusion) 化 (facilitated diffusion)
过(filtration) 过 (endocytosis), 膜 (cytosis) (exocytosis) (pinocytosis) 9
Toxicodynamics (毒物效应动力学) (毒物效应动力学 毒物效应动力学)
是指研究靶器官内化学毒物或其代谢物与 大分子(靶分子) 大分子(靶分子) 的作用及所引起的局部或整体的毒性效应。 的作用及所引起的局部或整体的毒性效应。
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第一节 生物转运
生物膜 (biomembrane):是细胞膜和细胞器膜的总称。 :是细胞膜和细胞器膜的总称。 脂质
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吸收阶段Hale Waihona Puke Baidu
• 吸收方式:简单扩散 吸收方式:
第三节
分 布
分布(distribution)指外源化学物通过吸收进入血液和 指外源化学物通过吸收进入血液和 分布 体液后,随血流和淋巴液分散到全身各组织的过程。 体液后,随血流和淋巴液分散到全身各组织的过程。
毒物分布的特点:不同的外源化学物在体内各器官 毒物分布的特点:
膜动转运( transport) 膜动转运(cytosis transport)
颗粒物和大分子物质的转运常伴随有膜的运动, 颗粒物和大分子物质的转运常伴随有膜的运动,称 膜动转运。 为膜动转运。 特点: 生物膜结构发生变化; 具有特异性; 特点:①生物膜结构发生变化;②具有特异性;③ 膜呈主动选择,并消耗一定能量。 膜呈主动选择,并消耗一定能量。 胞饮和吞噬: ➢胞饮和吞噬:液体或固体外源化学物被伸出的生物 膜包围, 膜包围,然后将被包围的液 滴或较大颗粒并入细 胞内,达到转运的目的,前者称为胞饮,后者称为 胞内,达到转运的目的,前者称为胞饮, 吞噬, 吞噬,总称 为胞吞作用 胞吐作用:颗粒物由细胞内运出细胞的过程, ➢胞吐作用:颗粒物由细胞内运出细胞的过程,称胞 吞作用
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