Transcript Slide 1

CHƯƠNG II
PHÂN BỐ CỦA CHẤT ĐỘC
TS. Nguyễn Quang Thiệu
Bộ môn Dinh Dưỡng động vật
Khoa Chăn nuôi Thú Y
Đại học Nông Lâm TP.HCM
1
Loại thải
Ngộ độc – Hấp thu
Hấp thu
Phân bố
Phân bố - Liều tế bào
Phản ứng tế bào - Ảnh hưởng
Từ máu các chất độc bị loại thải và phân bố tới các
tế bào mục tiêu và gây ảnh hưởng
2
CÁC QUÁ TRÌNH
A. Sự hấp thu
B. Sự phân bố
C. Sự loại thải
D. Sự chuyển hóa
3
MÀNG TẾ BÀO
4
A. SỰ HẤP THU
1. Các con đường hấp thu của chất độc
 Lọc qua các lỗ
 khuếch tán thụ động qua màng
phospholipid
 Vận chuyển tích cực
 Thúc đẩy khuếch tán
 Thực bào - Thấm bào
5
LỌC
• Phân tử nhỏ có thể đi qua màng bằng
các lỗ thành lập bởi các protein trong
màng tế bào
• Urea và ethanol
6
KHUẾCH TÁN THỤ ĐỘNG
• Có một thang nồng độ
• Chất độc phải tan trong chất béo
• Không bị ion hóa
7
Phương trình Flicks law
Tỷ lệ khuếch tán = KA(C2-C1)
•
•
•
•
A là diện tích bề mặt nơi khuếch tán
C2 là nồng độ bên ngoài màng
C1 là nồng độ bên trong màng
K là hằng số
8
• Cân bằng động luôn xảy ra bởi di
chuyển của máu hay ion hóa
• Do đó luôn có một thang nồng độ
hướng vào bên trong tế bào
• Những chất ion hóa chỉ được hấp thu
bằng con đường này khi không bị ion
hóa
• Mức độ ion hóa có thể đo bằng
phương trình Henderson Hasselbach
9
Phương trình Henderson Hasselbach
• pH = pKa + log[A-] / [HA]
pKa là hằng số phân ly trong acid của HA
10
Vai trò của dòng máu và độ ion hóa trong
hấp thu chất độc
11
12
VẬN CHUYỂN CHỦ ĐỘNG
• Cần một chất vận chuyển đặc biệt qua màng
• Cần năng lượng để điều hành hệ thống vận
chuyển
• Tiến trình có thể bị ngăn cản bởi các chất độc
chuyển hóa
• Tiến trình có thể bị bão hòa tại nồng độ cao
các chất và do đó nó không phải là tiến trình
đầu tiên
• Vận chuyển xảy ra ngược với thang nồng độ
• Các chất tương tự hấp thu hoàn toàn
13
KHUẾCH TÁN CHỦ ĐỘNG
• Cần một chất mang đặc biệt
• Có một thang nồng độ qua màng
• Tiến trình có thể bị bão hòa do
nồng độ chất độc quá cao
14
THỰC BÀO VÀ THẨM BÀO
• Sự lõm vào của tế bào để bao bọc
một mảnh nhỏ hay giọt nào đó
• Thường xảy ra tại phổi
• Cơ chế hấp thu của các chất không
tan như uranium dioxide và amiang
15
ĐIỂM HẤP THU
• Da
• Phổi
• Đường tiêu hóa
16
DA
• Các chất độc như khí gas, acid và dung
môi
• Diện tích bề mặt lớn nhưng kém hấp thu
do lớp tế bào chết bên ngoài
• Các hợp chất tan trong chất béo kém hấp
thu
• Thuốc trừ sâu dễ hấp thu
17
PHỔI
• Các chất khí, dung môi hữu cơ dễ bay
hơi, chất huyền phù trong không khí và
bụi
• Diện tích phổi: 50-100 m2
• Hệ thống mao mạch rất phát triển và cách
không khí trong phế nang 2 lớp tế bào
• Hấp thu rất nhanh chóng và hiệu quả
18
YẾU TỐ ẢNH ĐẾN HẤP THU QUA PHỔI
• Tỷ lệ thở: những chất tan trong máu thì hấp
thu qua phổi bị ảnh hưởng bởi tỷ lệ thở
• Tốc độ di chuyển của máu qua phổi: những
chất có tỉ lệ tan trong máu thấp sẽ bị ảnh
hưởng bởi tốc độ dòng máu
• Kích thước của mảnh hay hạt bụi: mảnh chì
0.25µm thì hấp thu nhưng mảnh 3µm của
uranium dioxide thì không hấp thu
19
HỆ THỐNG TIÊU HÓA
• Đây là con đường hấp thu quan trọng
nhất
• Diện tích hấp thu lớn
• pH thay đổi nên các chất khác nhau sẽ
hấp thu tại những phần khác nhau dựa
vào đặc tính lý hóa
20
• Những chất tan trong chất béo và không phân
ly sẽ được hấp thu trên toàn bộ chiều dài hệ
thống
• Các chất phân ly chỉ được hấp thu khi không
phân ly theo kiểu khuếch tán thụ động
• Các acid yếu được hấp thu tại bao tử và các
base yếu được hấp thu tại ruột non
21
YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HẤP
THU TRÊN ĐƯỜNG TIÊU HÓA
• pH của đường tiêu hóa
• Tốc độ dòng máu
• Đặc tính của chất độc
• Sự hiện diện của thức ăn
• Điểm hấp thu
22
B. PHÂN BỐ CÁC CHẤT ĐỘC
• Hệ thống mạch máu sẽ chi phối sự phân
bố
• Đặc tính lý hóa của chất độc
• Hệ thống vận chuyển đặc biệt sẽ tham gia
vận chuyển các chất đặc biệt
• Nồng độ chất độc trong huyết tương và số
liệu mức độ nồng độ trong huyết tương sẽ
phản ảnh sự phân bố của chất độc
23
SỐ LIỆU NỒNG ĐỘ CHẤT ĐỘC
TRONG HUYẾT TƯƠNG
0
Thời gian (phút)
24
THỂ TÍCH PHÂN BỐ
Liều (mg)
VD(L) =
Nồng độ trong huyết tương (mg/L)
Là thể tích của dịch thể mà chất độc phân bố vào
25
• Các thông số này cho phép chúng ta biết
được chất độc phân bố trong các tổ chức,
tế bào hay bị giữ lại trong máu
• Các chất độc không cần thiết phải phân
bố đồng đều trong dịch thể mà nó có thể
đạt nồng độ cao tại một tế bào hay tổ
chức đặc biệt
• Nồng độ của một chất độc trong máu và
sự thay đổi của nó qua thời gian thì phản
ánh sự hấp thu, phân bố, chuyển hóa và
loại thải chất độc đó
26
Nồng độ của một chất độc trong máu phản ảnh:
Nồng độ của một chất trong tế bào dễ
dàng hơn là phản ảnh liều của hóa chất
hấp thu dở dang.
Có thể phản ảnh nồng độ của một chất tại
điểm mục tiêu
Cần thiết để tính những thông số như chu
kỳ bán rã, VD và AUC
27
Có thể chỉ ra loại phân bố của chất độc hay bộ
phận nào sẽ được phân bố tới
Nồng độ huyết tương khi được vẽ đối chiếu
với thời gian sẽ cho chúng ta một chỉ dẫn về
thời kỳ nhiễm độc (AUC)
Đối với thuốc điều trị cho phép chúng ta biết
được đã đạt đến nồng độ điều trị hay chưa và
khi nào và bao lâu thì đạt đến nồng độ độc
Tính được lượng chất độc ngấm vào cơ thể =
VD x nồng độ CD trong huyết tương
28
SỐ LIỆU NỒNG ĐỘ CHẤT ĐỘC
TRONG HUYẾT TƯƠNG
Độc
Điều trị
Dưới ngưỡng
điều trị
0
Thời gian (phút)
29
C. SỰ LOẠI THẢI CÁC CHẤT ĐỘC
•
•
•
•
Yếu tố quan trọng đến ảnh hưởng sinh học
Loại thải nhanh giảm ảnh hưởng sinh học
Giảm tổn thương
Chu kỳ bán rã trong huyết tương phản ánh sự
chuyển hóa và phân bố trong cơ thể và loại
thải
• Chu kỳ bán rã của cơ thể phán ánh sự loại thải
một nửa chất độc ra khỏi cơ thể
30
BÀI THẢI QUA NƯỚC TIỂU
• Các phân tử nhỏ và tan trong nước
• Các phân tử lớn như protein và các
chất tan trong chất béo được tái hấp
từ ống thận
• Cơ chế: Lọc, khuếch tán và vận
chuyển tích cực
31
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LOẠI
THẢI QUA THẬN
• Đặc tính của chất độc
• Nồng độ chất độc trong máu
• Vận chuyển tích cực có thể bị bão hòa nếu
nồng độ chất độc tăng lên như nhiễm độc
ethanol
• Liên kết với protein huyết thanh
• pH của nước tiểu
• Tốc độ của dòng nước tiểu từ thận tới bàng
quang
32
LOẠI THẢI QUA MẬT
• Con đường quan trọng cho các chất phân
cực có trọng lượng phân tử lớn (300 hoặc
hơn)
• Là tiến trình chủ động với 3 hệ thống vận
chuyển: các chất bão hòa, ion âm và ion
dương
• Có thể bị bão hòa
• Ảnh hưởng bởi vòng tuần hoàn ruột-gan
33
Ảnh hưởng của trọng lượng phân tử
trên sự loại thải của biphenyls ở chuột
Hợp chất
Biphenyl
Trọng
lượng
phân tử
154
% tổng số loại thải
Nước tiểu Phân
80
20
4-Monochlorobiphenyl
188
50
50
4,4’-Dichlorobiphenyl
223
34
66
2,4,5,2’,5’-Pentanchlorobiphenyl
326
11
89
2,3,6,2’,3’,6’-Hexachlorobiphenyl
361
1
99
34
HỆ QUẢ LOẠI THẢI QUA MẬT
Gia tăng chu kỳ bán rã của hợp chất
Tạo ra chất chuyển hóa độc trong
đường tiêu hóa
Gia tăng ngộ độc gan qua vòng tuần
hoàn ruột-gan
Bị bão hòa và dẫn đến tổn thương
gan
35
Ảnh hưởng của thắt ống dẫn mật (BDL)
trên độc tính của một số hóa chất
Hóa chất
Amitryptiline
LD50; mg/kg
Sham
BDL Sham:BDL
operation
ratio
100
100
1
Diethylstilboestrol
100
0,75
130
Digoxin
11
2,6
4,2
Indocyanine Green
700
130
5,4
Pentobarbital
110
130
0,8
36
LOẠI THẢI QUA PHỔI
• Loại thải các chất dễ bay hơi và các chất
chuyển hóa thể khí
• 50-60% liều của các hương liệu hydrocarbon
benzen
• Khuếch tán thụ động từ máu vào phổi
• Loại thải hiệu quả các chất tan trong chất béo
do các mao mạch và màng túi phổi mỏng
• Con đường hiệu quả điều trị ngộ độc carbon
monoxide
37
CON ĐƯỜNG LOẠI THẢI KHÁC
• Loại thải qua sữa
• Có thể là con đường quan trọng cho
một số chất tan trong chất béo
• Thú mới sinh sẽ đặc biệt nguy hiểm
• Qua đường mồ hôi, nước mắt hay
tinh dịch và nước bọt
38
D. SỰ CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT ĐỘC
• Số phận chuyển hóa của một chất có thể là mối
liên hệ quan trọng đến khả năng gây độc
• Sản phẩm của chuyển hóa thì thường tan trong
nước hơn sản phẩm gốc và gia tăng sự loại
thải
• Giảm chu kỳ bán rã
• Sự chuyển hóa đôi khi ảnh hưởng trực tiếp đến
hoạt động sinh học của một chất
39
Thủy phân thuốc succinylcholine
40
Những thay đổi sau khi chuyển hóa
• Chuyển hóa phân tử thành những
chất chuyển hóa phân cực hơn
• Có thể gia tăng trọng lượng phân
tử và kích thước
• Thúc đẩy sự loại thải và vì thế bài
tiết ra khỏi cơ thể
41
Hệ quả của sự thay đổi
• Chu kỳ bán rã của hợp chất bị
giảm
• Thời gian ngộ độc ngắn lại
• Có thể sự tích lũy cũng giảm
• Có thể có sự thay đổi về hoạt động
sinh học của chất độc
42
• Thay đổi thời gian hoạt động sinh
học của chất độc
• Đôi khi chuyển hóa cũng làm
giảm tính tan trong nước vì thế
làm giảm loại thải
• Sulphonamids trong nước tiểu kết
tinh gây tổn thương thận
43
CÁC PHA CỦA CHUYỂN HÓA
• Có 3 pha trong chuyển hóa các chất
• Pha 1: là sự thay đổi của các phân tử gốc
như thêm một nhóm chức mà nhóm này
có thể bị liên kết ở pha 2.
• Pha 2: liên kết nhóm chức với một chất
phân cực
• Pha 3: sản phẩm từ pha 2 có thể bị
chuyển hóa tiếp
44
Chuyển hóa của benzen
OH
Pha 1
Benzen
SO3H
Pha 2
Phenol
Phenyl sulphate
45
CHUYỂN HÓA THƯỜNG XÚC TÁC
BỞI CÁC ENZYME
• Các enzyme chuyển hóa có nhiều trong
gan
• Nhưng cũng có nhiều trong các tế bào
khác
• Các enzyme có thể nằm trong một tế bào
hay tổ chức đặc biệt
• Enzyme thì không luôn luôn đặc hiệu cho
một chất cụ thể
46
CÁC PHẢN ỨNG CHUYỂN HÓA CHÍNH
Pha 1
Oxy hóa (Oxidation)
Pha 2
Sulphat hóa (sulphation)
Khử (reduction)
Glucuronidation
Thủy phân (hydrolysis) Glutathione conjugation
Thủy hóa (hydration)
Acetyl hóa (Acetylation)
Sự khử chlorine
(Dehalogenation)
Liên kết acid amin (Amino
acid conjugation)
47
CÁC PHẢN ỨNG PHA 1
48
Phản ứng oxy hóa
• Phần lớn các phản ứng oxy hóa được xúc tác
bởi hệ thống enzyme cytochrom P-450
• P-450 có nhiều nhất ở trong gan và được tìm ở
hấu hết các tế bào
• Các phản ứng này cần NADPH, oxy và
magnesium
SH + O2 + NADPH + H+ = SOH + H2O + NADP+
49
Hệ thống enzyme oxy hóa cytochrom P-450 xúc
tác phản ứng chuyển hóa Pha 1 các chất lạ
NADPH cytochrome
P-450 Reductase
50
4 bước xúc tác phản ứng chuyển hóa
• Gắn chất lạ vào enzyme
• Tài trợ một điện tích
• Gắn oxy và sắp xếp lại
• Tài trợ điện tích thứ hai và
mất phân tử nước
51
PHẢN ỨNG KHỬ
• Được xúc tác bởi các enzyme khử trong
tế bào chất hoặc microsome và cả vi
khuẩn đường ruột
• Phản ứng thường thấy là khử nhóm nitro
và azo
• Ít phổ biến hơn là nhóm keto, aldehyde,
vòng 3 và nối đôi
52
Phản ứng khử màu thực phẩm Tartrazine
O 3NaS
COOH
N
NH
N
O
N
HN
COOH
O 3NaS
SO 3Na
O
N
N
NH2
HN
NH2
SO 3Na
SNaO3
HOOC
O
COOH
NH2
53
Khử nhóm halothane
54
PHẢN ỨNG THỦY PHÂN
• Nhóm ester và amids lần lượt bị thủy phân bởi
enzyme esterase và amidase
• Enzyme tìm thấy trong tế bào chất của tế bào
trong các cơ
• Một số enzyme này cũng có trong huyết thanh
• Đôi khi gây chuyển hóa rất nhanh như trường
hợp thuốc gây giãn cơ succinylcholine
55
Thủy phân ester và amid (thuốc gây tê)
NH2
NH2
+
-HOCH2CH2N(C2H5)2
Diethy laminoethanol
COCH2CH2N(C2H5)2
O
Procain
NH2
COH
O
p-Aminobenzoic acid
NH2
+
-H2NCH2CH2N(C2H5)2
Diethy laminoethy lamine
CNHCH2CH2N(C2H5)2
O
Procainamide
COH
O
p-Aminobenzoic acid
56
Thủy phân thuốc succinylcholine
57
PHẢN ỨNG THỦY HÓA
• Thường là phản ứng khử độc
• Chủ yếu là phản ứng mở vòng 3
(epoxides)
• Xúc tác bởi enzyme epoxide hydrolase
nằm trong hạt tế bào chất
58
CÁC PHẢN ỨNG PHA 2
59
SULPHATE HÓA
Xúc tác bởi enzyme sulphotransferase và coenzyme
phosphoadenosine phosphosulphate
Sản phẩm chuyển hóa thì rất phân cực
và tan trong nước nên dễ loại thải
OSO3H
OH
+
Phenol
PAPS
Sulphotransf erase
+
3'-Phosphoadenosine-5'-phosphate
Phenyl sulphate
60
Glucuronidation
• Con đường chính trong pha 2
• Acid glucuronic thì phân cực và tan trong nước
• AG có thể gắn vào các nhóm OH, COOH,
amino và thiol (-SH)
• Xúc tác bởi enzyme glucuronosyl transferase
• Yếu tố phụ tham gia là UDP (uridine
diphosphate glucuronic acid)
• Các loại đường như glucose, ribose và xylose
cũng có thể tham gia
61
Phản ứng liên kết của acid glucuronic với phenol
và carboxylic acid
HO
Glucuronosy l
Transf erase
+
UDP-Glucuronic acid
+
Ether glucuronide
UDP
Phenol
COOH
Glucuronosy l
Transf erase
+
UDP-Glucuronic acid
Ester glucuronide
+
UDP
Benzoic acid
62
KẾT HỢP VỚI GLUTATHIONE
(GLUTATHIONE CONJUGATION)
• Glutathinone là một tripeptide, có nhiều ở gan
• Có 3 nhóm amin, thiol và carboxyl có thể liên
kết với nhiều chất
• Là chất chống oxy hóa tế bào, bảo vệ tế bào
khỏi các gốc tự do hay peroxide
Glutathione
63
• Phản ứng đặc biệt quan trọng của pha 2
• Có thể phản ứng hóa học hay xúc tác bởi
enzyme
• Xúc tác bởi enzyme glutathione transferase
• Các chất bị liên kết: chất thơm, dị vòng, vòng
ba, vòng no, vòng không no, chất béo không
no, halogen và nhóm nitro.
• Chất chuyển hóa có thể loại thải qua mật hoặc
chuyển hóa tiếp ở pha 3
64
ACETYLATION
(thêm nhóm acetyl vào một chất)
• Sản phẩm chuyển hóa có thể ít tan trong
nước hơn
• Cơ chất là nhóm amino, sulphonamide,
hydrazine và hydrazide
• Xúc tác bởi enzyme acetyltransferase và
acetyl Coenzyme A là yếu tố phụ
65
KẾT HỢP VỚI ACID AMIN
• Các acid hữu cơ lạ có thể bị ngưng kết
với với amino acid
• Glycine thường tham gia vào phản ứng
này
• Nhóm carboxylic acid phản ứng với
Coenzyme A và sau đó với một acid amin
• Enzyme acylase xúc tác phản ứng này
66
METHYLATION
• Cơ chất là –OH, amino và thiol (-SH)
• Xúc tác bởi enzyme methyltransferase
• Phản ứng này cũng có hướng làm giảm tính
tan trong nước
• Phản ứng này thường xảy ra với các chất dinh
dưỡng trong cơ thể và có thể với chất lạ
• Tham gia chuyển hóa kim loại nặng
67
• Vi sinh vật cũng có enzyme methyltransferase
và chuyển hóa thủy ngân
• Làm thay đổi đặc tính lý hóa của thủy ngân
• Từ thủy ngân vô cơ tan trong nước thành thủy
ngân hữu cơ tan trong chất béo
• Thủy ngân vô cơ gây bệnh trên thận
• Thủy ngân hữu cơ gây bệnh trên hệ thống thần
kinh
68
MINAMATA DISEASE
• 700 ca ngộ độc
• 70 người chết
• Phát hiện từ năm 1956
Methylmercury
69