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第三章 外源化学物在体内的生物转运和生物转化-2

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毒理学基础整理

毒理学基础整理
1.胃肠道
特点：？
因素：
（1）化学物的脂溶性和水溶性
同时有亲水性和亲脂性的分子通过胃肠道壁；亲脂性较强的分子，静水层是限速屏障；亲水性较强的化合物则上皮细胞膜是屏障。
（2）胃肠道的酸碱度
（3）消化道内容物的数量和性质、胃肠的蠕动和排空速度以及肠道菌丛等也可对吸收产生一定的影响。
2.呼吸道
特点：
（1）肺泡数量多、表面积大、肺泡气与血液之间距离短、肺内血液灌注量大等特点，经肺吸收十分迅速，仅次于静脉注射。
17、代谢解毒：外源化学物经过生物转化以后成为低毒或无毒的代谢物的过程
18、代谢活化：一些外源化学物经过生物转化后，毒性非但没有减弱，反而明显增强，甚至产生致突变、致癌和致畸作用的现象
第三章
（1）基本概念（需背诵）：
生物转运：外源化学物穿越生物膜的过程，且其本身的结构和性质不发生变化
生物转化：又称代谢转化，是指外源化学物转化为新的衍生物的过程，形成的产物结构与性质均发生了改变。
与消除速率常数成反比
清除率：指单位时间内，机体所有途径能够消除的外源化学物占有的血浆容积值。CL同样是一个反映机体清除外源化学物效率的参数。
生物利用度：指外源化学物进入机体时的吸收率。利用此参数可以比较外源化学物以不同途径进入机体时的吸收程度。
计算公式为：
F = AUC（非静脉注射途径）/ AUC（静脉注射途径）
5.经肺排泄：（1）体温下以气态存在的物质（2）挥发性液体如乙醇
6.其他途径：
（1）脑脊液
（2）乳汁排出
（3）汗液和唾液
（4）毛发和指甲
（6）生物转化的意义及主要类型。
意义：一、代谢解毒与代谢活化
二、外缘化学物溶解度的变化
I相反应和II相反应

外源化学物在体内的生物转运和生物转化

外源化学物在体内的生物转运和生物转化

二价金属离子转运体
dmt 胃肠道吸收
肽转运体
pept 胃肠道吸收
在毒理学上，主动转运方式对于被吸 收后化学物的不均匀分布及从肾和肝脏排 泄过程特别重要，而与吸收的关系较小。
（三）膜动转运（cytosis） 1.胞吞（endocytosis） 通过生物膜的变形移动和收缩，把颗粒 状物质或液滴包围起来最后摄入细胞内。 吞噬（phagocytosis）：对颗粒物 胞饮（pinocytosis）：对液滴
消除(elimination) 化学毒物的代谢和排泄的合称。
※吸收、分布、代谢和排泄可能同时发生
意义：
（1）有助于阐明外源化学物毒作用的 机制。
（2）有助阐明两种或两种以上外源化 学物联合毒作用的机制。
（3）可通过改变外源化学物ADME过 程，以预防和治疗外源化学物中毒。
第一节 生物膜和生物转运
③外源化学物必须是非解离状态。
单纯扩散示意图
特点： 不消耗能量，不需载体，不受饱和限
速与竞争性抑制的影响。
注意： 分配系数极高的外源化学物易存留在膜 内，不易通过膜。对于只能全部溶于脂 肪或全部溶于水或两者都难溶解的物质， 都难以通过。
2、滤过 (filtration)
是化学物通过生物膜上亲水孔道的过 程。
糖类
蛋白 质
脂质
液态镶嵌模型示意图
1.膜的脂质成分 连续的脂质双分子层排列。
2.镶嵌在脂质中的蛋白成分 结构蛋白、受体、酶、载体或离子通
道。 3.生物膜的多孔性
是某些水溶性小分子化合物的通道。
生物膜主要有三个功能： ①隔离功能，包绕和分隔内环境； ②是进行很多重要生化反应和生命现象 的场所； ③内外环境物质交换的屏障。
表 3-1 细胞膜对外源化学物主动转运系统

第三章 外源物在体内的转运与转化

第三章 外源物在体内的转运与转化
第三章 外源物在体内的转运与转化 Biotransportation and Biotransformation of Xenobiotics
【目的要求】
• 掌握毒物在体内的来踪去路 • 了解生物转化反应及意义 • 熟悉在体内的分布与贮存 • 了解毒物动力学
【内容 内容】 内容
• 基本概念 • 生物转运与转化概况 • 吸收、分布与贮存、排泄 • 代谢转化反应及意义
四、其它途径
• 经眼吸收
– 局部作用先于全身作用
• 经注射
– 静脉 – 腹腔 – 皮下 – 肌内
第三节 分 布 Section 3 Distribution
一、外源化学物分布的毒理学意义
• 分布
– 是指毒物被吸收进入血液或其它体液后，随血液 或淋巴液流动分散到全身各组织细胞的过程。
• 影响外源化学物分布的最关键因素
– 器官或组织的血流量； – 对毒物的亲和力。
• 毒物在体内分布的特点
– 呈不均匀分布。
影响分布的主要因素
• • • • ①、流经器官或组织的血流量； 流经器官或组织的血流量； ②、器官或组织对化学毒物的亲和力 ； ③、化学毒物与血浆蛋白结合的能力 ； 化学毒物通过组织、细胞屏障的能力。 ④、化学毒物通过组织、细胞屏障的能力。
• 电离或离解状态和体液中的pH值 • 生物膜两侧体液的蛋白质浓度和与毒物蛋白 质结合的亲合力
滤过(filtration) 滤过
• 定义与特点
– 毒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
• 影响因素
– 化学物分子量的大小
• 4nm孔道通过>200 的分子 • 70nm孔道通过>60000分子

毒理学第三章 毒物的生物转运与转化

毒理学第三章 毒物的生物转运与转化
酶、载体、离子通道） ＊糖（少量） 功能： ＊隔离功能 ＊进行生化反应和生命现象的场所 ＊内外环境物质交换的屏障
(二) 外源化学物通过生物膜的方式
1. 被动转运（passive transport） ＊简单扩散（simple diffusion) ＊滤过（filtration)
2. 特殊转运（special transport) ＊主动转运（active transport) ＊易化扩散（facilitated diffusion) ＊膜动转运（cytosis）
双功能诱导剂 单功能诱导剂
第二节 外源化学物在体内的生物转化
毒物代谢酶的主要诱导剂 巴比妥类
以PB为代表，可诱导CYP2B1/2、2C、3A1/2、 NADPH-细胞色素P-450 还原酶、EH、UDPGT和GST； 多环芳烃类 以3-MC为代表可诱，导CYP1A1/2、EH 和ST； 醇 / 酮类 如乙醇、异烟肼可诱导CYP2E1； 甾类 如孕烯醇酮16α-腈、地塞米松可诱导CYP3A1/2； 氯贝特（安妥明）类过氧化物酶体诱导剂： 可诱导CYP4A1/2和NAT。 多氯联苯（PCB，如Aroclor1254） 兼有PB和3-MC样诱导作用
Disposition
Summary
absorption
Biotransportation distribution
Biotranformation
excretion
Elimination
(metabolism metabolic transformation)
§研究外源化学物ADEM过程的意义
第二节 外源化学物在体内的生物转化
第三章 外源化学物在体内的 生物转运与生物转化
前言 毒物的如何进入机体内的？ 在体内发生了什么？ 如何排出体外？

3-1外源化学物在体内的生物转运

3-1外源化学物在体内的生物转运
57
血－气分配系数
（blood-gas partition coefficient） 是指气体在血液中的分压和在
肺泡中的分压达到饱和时，气体在 血液中浓度与在肺泡中浓度之比值。
血－气分配系数越大，即溶解度 越高，表示该气体越易被吸收。
2019/10/24
58 58
对气态物质的吸收及影响因素
主要通过简单扩散方式吸收： 影响因素： 分压差大吸收速度快； 血/气分配系数 系数高吸收速度快； 溶解度和分子量：
第三章 外源化学物在体内的生物转运
与转化
内容概要
1 生物膜和生物转运 2吸 收 3分 布 4排 泄 5 毒物的代谢转化
2
食物在经口摄入后在体内经过 怎样一个过程后被排出体外？
3
4
化学毒物对机体的毒性作用取决于 两个因素：
1）化学毒物的固有毒性和接触量； 2）化学毒物或其活性代谢物到达作用
脂/水分配系数
外源化学物的脂溶性（亲脂性）可用脂/ 水分配系数来表示。
脂/水分配系数是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 中溶解度的比值。
该比值越大，扩散转运速率越快；过大 后易存于膜脂内，不通过膜。
28
举例： 外源化学物A和B的脂/水分配系数分
别为1和5，当膜外侧水相浓度为1，膜内 侧水相浓度为0.5时，外源化学物A和B 经膜的简单扩散速率之比是多少？ A：（1*1-0.5*1）=0.5 B：（1*5-0.5*5）=2.5 A和B扩散速率之比是1：5
9
研究ADME过程的意义
了解毒物在体内的过程
为中毒机制研究提供线索，阐明单独 作用或联合作用及物种差异
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

食品毒理学-第三章2 生物转化 (1)

食品毒理学-第三章2 生物转化 (1)
– 甲氰咪胍、阿司匹林能抑制其活性。
（2）醛脱氢酶（Aldehyde dehydrogenase ALDH）
能将醛类代谢成酸类 具有基因多态性 二硫化四乙基秋兰姆（戒酒硫）是抑
制剂
1
单胺氧化
(3) 单胺氧化酶（ Monoamine oxidase ）
存在于肝、肾、肠、神经组织的线粒体 中；
制作用大于诱导作用。
1
黄素单加氧酶
吡咯烷生物碱类物质、单响尾蛇毒蛋白等 物质经FMO代谢形成叔胺氮氧化物，属于解毒 过程；但经P450形成亲电化合物，属于增毒反 应。 —大鼠具有高活性的P450； —豚鼠则有高活性的FMO；
1
3、醇、醛、酮氧化-还原系统和胺氧化
（1）醇脱氢酶（Alcohol dehydrogenase ADH）： 位于胞浆、分布于肝、肾、肺、胃粘膜 – 能催化醇类转变为醛类，
CH3
H
R-N →R-N +HCHO
CH3 CH3
(5) 氧化基团转移：氧化脱氨、脱硫、脱卤素。
R—CH—NH2→R—C=O+NH3
│
│
CH3
CH3
1
细胞色素P450催化的反应
(6) 酯裂解（cleavage of esters）：羧酸酯、磷酸酯。
R1COOCH2R2→R1COOH+R2CHO
(7) 脱氢（dehydrogenation） O ║
1
还原反应
3 羰基还原 经羰基还原酶和醇脱氢酶作用。 外源性底物：氟哌啶醇、柔红霉素、华 法林、4-硝基苯乙酮等。 内源性底物：前列腺素。
1
还原反应
4 醌还原 NAD(P)H氧化还原酶 双电子还原,形成无毒性的产物。 NADPH-P450还原酶 单电子还原, 形成超氧阴离子等自由基； 百草枯、阿霉素的代谢活化。

第三章 外源化学物在体内的生物转运与转化

第三章 外源化学物在体内的生物转运与转化

第三章外源化学物在体内的生物转运与生物转化(答案仅供参考)一、名词解释1.生物转运：指外源化学物通过吸收、分布和排泄的方式穿越生物膜的过程，其本身结构和性质不发生变化。

2.生物转化：指外源化学物在体内通过代谢转化为新的衍生物的过程，形成的产物结构和性质均发生变化。

3.酶诱导：指许多外源化学物可引起某些代谢酶的合成增加并伴有活力增强，。

4.肝肠循环：指经胆汁排出的物质多数在肝内经历了生物转化而水溶性增强，进入肠道后可随粪便排出体外，但葡萄糖醛酸结合物可被肠道菌群水解，脂溶性增强后被重新吸收入肝。

5.血/气分配系数：当气态物质由肺泡气进入血液的速度与血液返回肺泡气的速度相等，达到动态平衡时，气态物质在血液中的浓度与肺泡气中的浓度之比称为血/气分配系数。

6.代谢活化：指一些外源化学物经过生物转化后，毒性没有减弱，反而明显增强，甚至产生致癌、致畸和致突变作用。

7.物质蓄积：当机体反复多次接触化学毒物一定时间后，用化学分析方法能够测得机体内存在该化学物的原型或其代谢产物，称之为物质蓄积。

8.功能蓄积：当机体多次反复接触化学毒物一定时间后，用最先进和最灵敏的分析方法也不能检测出这种化学物的体内存在形式，但能够出现慢性中毒现象，这种情况称之为功能蓄积。

二、选择题1. 外源化学物经消化道吸收的主要方式是CA．通过营养物质作载体B．滤过C．简单扩散2. 毒物排泄的主要途径是DA．肠道B．唾液C．汗液D．肾脏3. 代谢活化是指CA．一相反应可以增毒，二相反应可以减毒B．经结合反应后，水溶性增大，毒性也增大C．原来不致癌的物质经过生物转化变为致癌物D．减毒或增毒必须经过四种反应4. 外源化学物生物转化的两重性表现在DA．N一氧化，苯胺N羟基苯胺（毒性增强）B．脱硫反应，对硫磷对氧磷（水溶性增加，毒性增强）C．环氧化，苯并（α）芘7，8-二醇-9，10环氧化物（致癌）D．以上都是生物转化两重性的典型例子5. 外源化学物对代谢酶的诱导是指DA．某些化学物可使某些代谢酶活力增强B．酶的含量增加C．生物转化速度增高D．以上都是6. 对于呈气体状态或易挥发的化学毒物的排泄，下列哪一项描述是正确的D A．通过主动转运的方式经肺泡壁排出气体B．排出的速度与吸收的速度成正比C．血液中溶解度低可减缓其排除速度D．肺通气量加大可加速其排除速度7. 能沿浓度梯度扩散，需要载体参加但不消耗能量的转运方式称为C A．简单扩散B．主动转运D．滤过8. 化学毒物在体内生物转化的最主要器官是AA．肝B．肾C．肺D．小肠9. 下述哪项描述是错误的CA．解毒作用是机体防御功能的重要组成部分B．动物的种属、年龄、性别、营养状态及遗传特性，对生物转化的性质与强度均有重大影响C．经过体内的生物转化，所有化学毒物的毒性均降低D．前致癌物可通过生物转化后变成终致癌物10. 化学毒物在器官和组织中的分布最主要受哪项因素影响AA．化学毒物与器官的亲和力B．血流量C．特定部位的屏障作用D．器官和组织所在部位11. 体内毒物蓄积若要达到最大蓄积量，至少需要几个生物半减期CA．2B．4C．6D．812. 化学毒物在消化道吸收的主要部位是CA．食管B．胃C．小肠D．大肠13. 化学毒物经皮吸收必须具备下述哪项条件BA．水溶性B．脂溶性C．水溶性和脂溶性D．分子量小于10014. 化学毒物体内生物转化I相反应的酶主要存在于AA．内质网B．线粒体C．细胞膜D．细胞核15. 化学毒物对不同个体毒作用的敏感性不同，其原因不包括AA．化学物的化学结构和理化性质B．代谢酶的遗传多态性C．机体修复能力差异D．宿主的其它因素16. ADME过程指的是DA．氧化、还原、水解B．生物转化C．毒物效应动力学D．吸收、分布、代谢、排泄17. 葡萄糖醛酸结合反应的供体是BA. 硫酸酯B. UDPGAC. 乙酰辅酶AD. P-450酶系18. Mechanisms that contribute to transmembrane movement of toxicants include all the following EXCEPT CA. the process of passive diffusion.B. the process of active transport.C. the process of biotransformation.D. the process of filtration.19. Absorption of an inhaled gas is usually DA. not dependent on dissolution of toxicant in the blood.B. dependent on degree of ionization.C. not dependent on blood flow.D. dependent on the blood-gas partition ratio.20. Which of the following statements describes the process of active transport? CA. The chemical moves from an area of high concentration to an area of low concentration.B. The chemical moves with an electrochemical gradient through a carrier-mediated process.C. The chemical moves across the membrane through an energy-consuming process.D. Administration of metabolic inhibitors that block energy production stimulates transport.三、简答题1. 外源化学物经吸收进入机体的主要途径有哪些？答案要点：经胃肠道吸收、经呼吸道吸收、经皮肤吸收、其它途径吸收（静脉、腹腔、皮下、肌肉注射等）。

第三章 外源化学物在体内的生物转运和生物转化ppt课件

第三章 外源化学物在体内的生物转运和生物转化ppt课件

A ( C C 1 2) R K D
K为扩散系数， A为膜面积，D为膜厚度。
9
影响因素： 浓度梯度； 脂溶性脂水分配系数，一般来说：系数 越大，扩散速率越快； 化学物质的解离度和体液pH：解离型化合 物往往脂溶性较小，难以通过细胞膜扩散。 弱的有机酸在酸性环境中更易扩散，弱的 有机碱在碱性环境中易扩散。
第一相反应
外源化学物
第二相反应
排出体外
与内源亲水物质结 合，增加亲水性
41
氧化作用 I 相 反 应 的 类 型
硝基和偶氮还原 羰基还原
还原作用
含硫基团还原 醌还原 脱卤还原
酯酶 水解作用 酰胺酶 环氧化物水化酶
42
（一）氧化：最重要的1相反应
氧化反应 微粒体混合功能氧化酶 非微粒体混合功能氧化酶
主要担负生物转化的器官是肝脏。其他器官如肾脏、 小肠、肺脏和皮肤等的生物转化能力明显低于肝脏。 生物转化的意义：水溶性增加、毒性降低 代谢解毒(metabolic detoxication)：经生物转化大部分 外源化学物的代谢产物，毒性降低，易于排出体外， 此为解毒反应。 代谢活化(metabolic activation)：经生物转化其毒性被 增强的现象。生成亲电子剂、自由基、亲核剂、氧化 还原剂。
性毒物被重吸收，经门静脉回到肝脏再次随胆汁分泌， 形成循环。
延长毒物在体内的停留时间,毒性增加
36
b、直接排出体外
高度极性的化合物，随粪便排出。
（三）经呼吸道排出
一些气体和挥发性物质：主要通过简单扩散 由肺排出。 非可溶性颗粒物：肺泡细支气管支气管 咽部随痰咳出或进入消化道。
（四）其它途径排出
一些固体颗粒或液滴与细胞膜上的蛋白质具有 特殊亲和力，可改变细胞膜表面张力，引起外包或 内凹，将外源物包围进入细胞。

3 外源化学物在体内的生物转运与转化

3 外源化学物在体内的生物转运与转化
3 外源化学物在体内的生物转运与转化
一、生物膜及毒物的跨膜转运 二、毒物的吸收 三、毒物的分布 四、毒物的生物转化 五、毒物的排泄
生物转运：外源化学物在体内的吸收、分布和排泄过程合称为生物 转运。
生物转化：外源化学物在体内的代谢变化过程称为生物转化。
一、生物膜及毒物的跨膜转运
跨膜转运
（一）被动转运 1.简单扩散 2.易化扩散 3.滤过(膜孔扩散) （二）主动转运（膜泵转运） （三）膜动转运（胞饮与胞吐）
二、毒物的吸收
二、毒物的吸收
首过效应
由于消化道血液循环的特点，除口腔和直肠外，从胃和肠吸收到局部血管的 物质都要汇入肝门静脉到达肝脏之后再进入体循环。由于肝脏具有代谢外源化 学物的功能，未被代谢的原型和代谢产物离开肝脏随体循环分布到全身。这种 未到体循环就被肝脏代谢和排泄的现象称为首过效应(first-pass effect)。首过效 应阶段的存在就好象第一道关口，一般会使进入体循环中的化学物原型的量低 于入肝之前，但增加了部分代谢产物，另一部分代谢产物不进入体循环而排入 胆汁。如果肝脏是非靶器官，并且经首过效应的化学物活性下降，则首过效应 具有积极的保护作用。其他接触部位(如肺、口腔和皮肤)的吸收，由于解剖学的 原因就不经过肝的首过效应而进入体循环。肝脏的首过效应和肠道吸收处发生 的外源化学物代谢现象都是进入体循环前的代谢和排泄。现在，将在吸收部位 发生代谢后再进入体循环的现象都理解为首过效应。
三、毒物的分布
血脑屏障
四、毒物的生物转化
外
源
氧化还原
化
学
水解
物
ห้องสมุดไป่ตู้
初 级 产 物
结合
次 级 产 物
排 泄
水解反应是许多有机磷农药在体内的主要代谢方式，水解后农药的 毒性降低或消失。

培训_第三章 生物转运与转化(靳)2017

培训_第三章 生物转运与转化(靳)2017

而 苯胺pKa =5，如胃内pH = 2，
就是分子中含 有氨基的有机
则 5 - 2 = lg（解离型BH+/ 非解离型B）= 3
化合物，例如
查反对数： BH+/ B= 1000/1 即99.9 %为解离型。 胺类化合物。
另外一些因素如化学毒物的分子大小与构象也可对简单 扩散产生影响。
（2） 滤过
是化学毒物透过生物膜上亲水性孔道的过程。借助于流体静压和渗 透压使水通过膜上的微孔，化学毒物随之被动转运。毛细血管和肾小球 的膜上具有较大的孔（约70nm），可通过分子量小于白蛋白（分子量 60000）的分子。但大部分细胞的膜孔都较小，只能通过分子量小于100200、不带电荷的极性分子如水、乙醇、尿素、乳酸等水溶性小分子和O2、 CO2等气体分子。
一般来说，化学毒物的脂/水分配系数越大，经生物膜 扩散转运的速率越快。但该系数过高的化学毒物难以通过脂 质双分子层中的水相，且易于存留在膜内，也不容易透过生 物膜扩散。故最容易经简单扩散通过生物膜的是那些既易 溶于脂肪又溶于水的化学毒物。
化学毒物的解离状态
有很多化学毒物为弱有机酸或弱有机碱，在体液中可部 分解离。解离型的极性强，脂溶性差，难以经生物膜扩散； 而处于非解离型的极性弱，脂溶性好，容易跨膜扩散。
阴囊处角质层最易通过，手、脚掌最难。皮肤改变如 损害角质层，潮湿，充血及局部炎症有利于化学毒物吸收。
(四) 经其它途径吸收
在毒理学动物实验中有时采用腹腔、皮下、肌肉和静 脉注射进行染毒。静脉注射可使化学毒物直接进入血液， 分布到全身。腹腔注射因腹膜面积大、血流供应充沛而吸 收化学毒物很快，并首先经门静脉循环进入肝脏，部分经 代谢处理后（即首过消除）到达其它器官。
主动转运对化学毒物的吸收、已吸收的化学毒物在体内的不均 匀分布以及排泄具有重要意义。

外源化学物在体内的生物转运和生物转化PPT课件

外源化学物在体内的生物转运和生物转化PPT课件

二、经呼吸道吸收：
吸收部位： 气态物质的水溶性
影响因素：
blood/gas partition coefficient:气体在呼吸膜两侧的
分压达到动态平衡时，在血液内的浓度与在肺泡空气中 的浓度之比。
三、经皮肤吸收：
不同部位皮肤对毒物的通透性不同：阴囊>腹部>额 部>手掌>足底
四、其它：注射
10
第三节 分 布
羰基还原
反 应 的
还原作用
含硫基团还原 醌还原
类
脱卤还原
型
酯酶
水解作用 酰胺酶
环氧化物水化酶
18
第五节 毒物的代谢转化
氧化作用
P-450催化氧化
脂肪族和芳香族羟化:八甲磷 双键的环氧化： 杂原子(S-,N-,I-)氧化和N-羟化 杂原子(O-,S-,N-)脱烷基 氧化基团转移
(氧化脱氨、脱硫、脱卤素)
主要担负生物转化的器官是肝脏。其他器官如肾脏、小肠、肺 脏和皮肤等的生物转化能力明显低于肝脏。
生物转化的意义：水溶性增加、毒性降低 代谢解毒(metabolic detoxication)：经生物转化大部分外源化学
物的代谢产物，毒性降低，易于排出体外，此为解毒反应。
代谢活化(metabolic activation)：经生物转化其毒性被增强的现
第三章 外源化学物在体内的生物转运
和生物转化
卫生毒理学教研室
内容概要
第一节 生物膜和生物转运 第二节 吸 收 第三节 分 布 第四节 排 泄 第五节 毒物的代谢转化
2
第一节 生物膜和生物转运
一、外源化学物的体内动态
外源 [接触] 化学物
皮肤 肺
[吸收]

毒理学-毒物的生物转运与转化 毒物动力学

毒理学-毒物的生物转运与转化 毒物动力学

（三）经皮吸收
部位：表皮及附属器官（毛囊、汗腺、皮脂腺）。 过程：
♪穿透相：过角质层 ♪吸收相：进表皮较深层（颗粒层、棘层、生发层）→
真皮（真皮内静脉、毛细淋巴管）入血 影响因素：
♪脂/水分配系数 ♪种属 ♪皮肤不同部位 ♪皮肤完整性 ♪温湿度
（四）其它途径吸收 腹腔（enterocoelia) 皮下（皮内）(subcutaneous/intracutaneous) 肌肉注射（intramuscular） 静脉注射（intravenous）
◆ 阐明外源化学物毒作用机制 探明化学物种属差异存在的原因 预测人类暴露化学物后的处置及在毒性中的作用
◆有助于阐明化学物的联合作用机制 ◆通过改变外源化学物的ADME过程来预防和治疗化学
中毒
第一节 生物膜和生物转运
一、生物膜与生物转运（biomembrane) （一）生物膜的结构 细胞膜（质膜）（cell membrane) 细胞器膜:核膜、内质网膜、线粒体膜、溶酶体膜等 组成结构 脂质双分子层 膜蛋白（结构pro、受体、
(三) 毒物代谢酶的抑制与激活 1. 酶抑制
竞争性抑制
因为毒物代谢酶的底物特异性相对较低，活性 有限，如同时有两种或两种以上的外源化学物 为一种酶代谢，可发生竞争性抑制。 这种抑制 并不影响酶的活性及含量，而是一种毒物占据 了酶的活性中心，导致其它毒物的代谢受阻。
♪利于排泄 ♪代谢解毒（metabolic detoxication) ♪代谢活化(metabolic activation) ♪活性中间产物（reactive intermediate)
▫亲电子剂(electrophilic) ▫自由基(free radicals) ▫亲核剂(nucleophilic)（少见） ▫氧化还原剂(reductant-oxidant, redox)（少见）

外源化学物在体内的生物转运和生物转化PPT课件

外源化学物在体内的生物转运和生物转化PPT课件
15
毒物动力学
毒物动力学是源于药物动力学的。 以速率 论的观点出发，用数学模型分析和研究化 学毒物在体内吸收、分布代谢和排泄的过 程及其动力学的规律。
目的：1）设计毒理学研究；2）剂量与毒 性关系；3）进行对人的危险性评价。
16
二、生物膜和生物转运
脂质
组成 糖
蛋白质：结构蛋白、受体、酶、载体、
食品可从多方面受污染—空气、水、土壤及其他 的植物。多数情况下，污染量不大，引起急性中 毒的机会较小，引起慢性危害则不能马上发生效 应，不易觉察。
土壤和水中的天然有毒无机物被植物、禽畜和水生动 物吸收、积累，有的达到可引起人中毒的水平，如硝 酸盐、汞、砷以及硒。
受污染的饲料喂禽畜后，可使其肉、蛋、奶含有污染 物，这些都属于间接污染。
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（二）动物性食品有害物质
人类食入的动物性食品从毒理学角度可以 分为三类：
①本身无毒的； ②有的时候有毒的（条件性有毒）； ③本身有毒的，如河豚鱼。
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二、衍生毒物（derived toxicants）
衍生毒物是食品在制造、加工（包括烹调）或贮 放过程中化学反应或酶反应形成的（或潜在）有 毒物质。有时用同义词有毒反应物（toxic reactive product）。
食品生产工艺过程污染物，运输、住宅、家庭 生活、娱乐活动、教育、医疗以及科研使用的 有害化学物质都有可能直接或间接污染食品， 产生健康危害。
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四、添加剂
食品添加剂最初是为防腐和改善食品品质（色、 香、味、口感）而加入食品的，后来扩大到食品 加工工艺过程本身需要而加入的物质。
现代的食品添加剂随着食品门类的增加和工艺的 发展，其种类也不断增多，已达数千个：有天然 成分的，也有人工合成的。它们都是外源化学物 质，因此需要对它们进行安全性毒理学评价。另 外，添加剂对营养素的影响，添加剂的联合作用， 添加剂与化学污染物的相互作用都很重要。

第三章外源化合物在体内的转运与转化讲课文档

第三章外源化合物在体内的转运与转化讲课文档
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研究ADME过程的意义
了解毒物在体内的过程 为中毒机理提供线索 提供接触生物学标志和中毒诊断指标
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第一节 生物膜与毒物转运
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一、生物膜
（biomembrane)
生物膜：细胞膜和细胞器膜的总称 经呼吸道、消化道或其他黏膜，还是皮肤吸收进入机体
2.溶解度 固体毒物在溶液状态下才被 吸收。所以毒物的水溶性越高，它的 潜在危害性就越大。
3.胃肠道内容物 胃肠道的内容物能促进或
阻止毒物的吸收。胃内充满饲料、蛋白质 和黏液蛋白可减少毒物的吸收。小肠内含 有的各种酶系，能使与毒物结合的蛋白分 解，从而促进毒物的吸收。
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生物转运—— 吸收、 分布与排泄生物转化——Fra bibliotek谢变化
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ADME过程
机体对化学物进行一系列处置(disposition)的过程 （ADME过程） ，统称为毒物动力学(毒动学， toxicokinetics)
吸收absorption：外源性化学毒物经与机体接触部位进入体 循环的过程
主动转运(active transport) 膜动转运(cytosis)
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被动转运
顺浓度梯度转运 化合物自生物膜浓度高的一侧向浓度低的
一侧进行的跨膜转运 动力：化合物在膜两侧的浓度差 大多数脂溶性物质属于此种转运方式
幻灯片 11
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分布distribution：由体循环分散到全身组织细胞中 代谢metabolism （生物转化） ：在组织细胞内经酶类催化
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糖类
蛋白 质
脂质
液态镶嵌模型示意图
1.膜的脂质成分 连续的脂质双分子层排列。
2.镶嵌在脂质中的蛋白成分 结构蛋白、受体、酶、载体或离子通
道。 3.生物膜的多孔性
是某些水溶性小分子化合物的通道。
生物膜主要有三个功能： ①隔离功能，包绕和分隔内环境； ②是进行很多重要生化反应和生命现象 的场所； ③内外环境物质交换的屏障。
毒物经胃肠道吸收主要涉及被动扩散、 膜孔滤过、载体中介及吞噬或胞饮。主 要以单纯扩散方式吸收。
1、在胃肠吸收的原因：
(1) 小肠有无数皱褶和突起的绒毛，绒毛 内含有毛细血管网包绕的淋巴管网。小 肠总面积达300m2。绒毛和微绒毛使表 面积增加了600倍，大大提高有效接触 面积。
(2) 胃肠各段具有不同的PH，胃为2.0+ , 肠为6.6+，结肠为8.0+，所以有机酸、 有机碱可分别在胃肠内通过简单扩散吸 收。
外源化学物通过生物膜的方式： 被动转运、主动转运和膜动转运。
（一）被动转运(Passive transport)： 包括简单扩散（simple diffusion）、
易化扩散(facilitated diffusion)、 滤过（filtration）。
被动转运是顺浓度梯度进行，不消耗 能量的。
1、简单扩散(simple diffusion) 又称顺流转运。
生物膜（biomembrane） 是将细胞或细胞器与周围环境分割
开的半透膜，是细胞膜（cell membrane, 也称质膜）和细胞器膜的总称。
生物膜主要由脂质 和蛋白组成，生物膜 表面也含有少量的糖。
生物膜的基本结构
是一种可塑的、具有流动性的脂质与 蛋白质镶嵌而成的双层结构（流动镶嵌 模式，mosaic model）。
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，即在胃肠 道粘膜、肝和肺的首过效应(first-pass effect)。
例如，乙醇可被胃粘膜的醇脱氢酶氧 化，吗啡在小肠粘膜和肝内与葡萄糖醛 酸结合。
一. 胃肠道吸收
毒物可随食物、水或单独入消化道， 毒物的吸收可发生于整个胃肠道，甚至 是在口腔和直肠中，但主要是在小肠。
③外源化学物必须是非解离状态。
单纯扩散示意图
特点： 不消耗能量，不需载体，不受饱和限
速与竞争性抑制的影响。
注意： 分配系数极高的外源化学物易存留在膜 内，不易通过膜。对于只能全部溶于脂 肪或全部溶于水或两者都难溶解的物质， 都难以通过。
2、滤过 (filtration)
是化学物通过生物膜上亲水孔道的过 程。
在渗透压梯度和液体静压作用下，大 量水可经这些膜孔道通过，同时可作为 载体携带小分子化合物或离子滤过。
分子量＜100～200者
可通过直径为4nm的孔道。
分子量＜白蛋白分子（约60000）者
可通过直径为10nm的孔道。
3、易化扩散(facilitated diffusion)
或载体扩散、促进扩散。
主指亲水化合物通过生物膜由 高浓度--转运→ 低浓度，有载体（carrier） 参加，不需消耗能量，可饱和。
(3) 经膜孔滤过:小肠上亲水孔道为4nm， 主要见于分子量较小的种特殊转运系统(嘧啶转运系统、铁 转运系统、钙转运体)，有些毒物可经过 竞争主动转运系统而吸收。
表3-1 细胞膜对外源化学物主动转运系统
名称
缩写
功能
多药耐受蛋白（P-糖蛋白） mdr 减少胃肠道吸收，血-脑屏障，胆汁分泌，胎盘屏障
多耐受药物蛋白
mrp 尿排泄，胆汁排泄
有机阴离子转运多肽
oatp 肝摄取
有机阴离子转运体
oat 肾摄取
有机阳离子转运体
oct 肾摄取，肝摄取，胎盘屏障
核苷转运体
nt 胃肠道吸收
二价金属离子转运体
dmt 胃肠道吸收
肽转运体
pept 胃肠道吸收
在毒理学上，主动转运方式对于被吸 收后化学物的不均匀分布及从肾和肝脏排 泄过程特别重要，而与吸收的关系较小。
（三）膜动转运（cytosis） 1.胞吞（endocytosis） 通过生物膜的变形移动和收缩，把颗粒 状物质或液滴包围起来最后摄入细胞内。 吞噬（phagocytosis）：对颗粒物 胞饮（pinocytosis）：对液滴
2.胞吐（exocytosis）
生物膜对化学物转运的影响，主要是阻 留和屏障作用。但另一方面，在化学物通 过生物膜的过程中，对膜的结构和功能有 可能产生一定的毒作用。
第二节 吸收
吸收（absorption） 是指外源化学物从接触部位，通常是
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。
一些水溶性大分子如葡萄糖、氨基酸、 核苷酸等。
（二）主动转运 (active transport) 化学物由浓度低--转运→ 浓度高一侧，
引起能量消耗。特点： （1）需有载体参加 （2）载体有一定容量，可饱和 （3）特殊选择性 （4）两种结构相近物质可出现竞争抑制 （5）需消耗一定能量 （6）外源化学物可逆浓度梯度转运
消除(elimination) 化学毒物的代谢和排泄的合称。
※吸收、分布、代谢和排泄可能同时发生
意义：
（1）有助于阐明外源化学物毒作用的 机制。
（2）有助阐明两种或两种以上外源化 学物联合毒作用的机制。
（3）可通过改变外源化学物ADME过 程，以预防和治疗外源化学物中毒。
第一节 生物膜和生物转运
第三章 外源化学物在体内的
生物转运与转化
生物转运(biotranspotation) 外来化学物在体内的吸收、分布和排
泄的过程。
生物转化(biotransformation) 外来化学物的代谢变化过程。
处置(disposition)： 吸收（absorption）、分布
（distribution）、代谢(metabolism)、 和排泄(excretion) 四个过程（ADME过 程）。
简单扩散方式的条件是： ①膜两侧存在浓度梯度； ②外源化学物必须有脂溶性；
脂/水分配系数（lipid／water partition coefficient）是当一种物质在脂相和水相的 分配达到平衡时，其在脂相和水相中溶解度 的比值。一般来说，外源化学物的脂/水分配 系数越大，经膜扩散转运的速率较快。