Bài Giảng - Độc Chất Học ( combo full slides 8 chương )

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỘC CHẤT HỌC CHƯƠNG II CHƯƠNG III CHƯƠNG IV CHƯƠNG V CHƯƠNG VI CHƯƠNG VII CHƯƠNG VIII ĐỘNG HỌC CỦA CHẤT ĐỘC ĐỘC TỐ SINH HỌC CHẤT ĐỘC HÓA HỌC ĐỘC CHẤT KIM LOẠI NẶNG ĐỘC TỐ THỰC PHẨM NHIỄM ĐỘC TRONG CÔNG NGHIỆP DẦU MỎ NHIỄM ĐỘC TRONG CÔNG NGHIỆP CHẤT DẺO

BÀI GIẢNG

ĐỘC CHẤT HỌC

CHẤT ĐỘC HÓA HỌC ĐỘC CHẤT KIM LOẠI NẶNG ĐỘC TỐ THỰC PHẨM

NHIỄM ĐỘC TRONG CÔNG NGHIỆP DẦU MỎ NHIỄM ĐỘC TRONG CÔNG NGHIỆP CHẤT DẺO

CHƯƠNG I MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ ĐỘC CHẤT HỌC

● Độc chất học là khoa học nghiên cứu về bản chất và cơ chế gây độc của các chất đến cơ thể

sống hoặc đến những hệ thống sinh học khác.

Một số lĩnh vực nghiên cứu của độc chất học

- Độc chất học mô tả: Đánh giá nguy cơ do phơi nhiễm với chất độc hoặc môi trường thông qua

các kết quả thu được từ các xét nghiệm độc tính.

- Độc chất học cơ chế: Giải thích cơ chế gây độc, từ đó có thể dự đoán nguy cơ và cơ sở khoa học

để điều trị ngộ độc.

- Độc chất học lâm sàng: Nghiên cứu các bệnh do ngộ độc, nhiễm độc, cách chẩn đoán và điều trị

ngộ độc, nhiễm độc.

- Độc chất học phân tích: Nghiên cứu các phương pháp phát hiện và thử nghiệm chất độc và các

chất chuyển hoá của chúng trong vật phẩm sinh học và môi trường

- Độc chất học môi trường: Nghiên cứu sự chuyển vận của chất độc và các chất chuyển hoá của

chúng trong môi trường, trong chuỗi thực phẩm và tác dụng độc của các chất này trên cá thể và trên quần thể.

- Độc chất học công nghiệp: Nghiên cứu về ảnh hưởng độc hại của môi trường lao động công

nghiệp đối với người và súc vật.

- Độc chất học pháp y: Các xét nghiệm độc chất và khám lâm sàng các trường hợp ngộ độc,

nhiễm độc mang tính pháp lý.

Các khái niệm cơ bản

Độc tính: tính chất gây độc của chất độc đối với cơ thể sống

Độc lực: lượng chất độc trong những điều kiện nhất định gây ảnh hưởng độc hại hoặc những biến

đổi sinh học có hại cho cơ thể.

cơ thể Độc tính

Độc lực

Chất độc

 Chất độc (toxicant, poison, toxic element)

 Chất độc là những chất gây nên hiện tượng ngộ độc

(intoxication) cho con người, thực vật, động vật.

Phân theo đặc tính sinh học

 Độc chất (toxicant) để chỉ vai trò tác nhân hóa học gây

độc của nó.

 Độc tố (toxin) để chỉ vai trò và bản chất sinh học của

chất độc đó

Độc tố

Độc tố (toxin): là chất độc được tiết ra từ sinh vật.

Ví dụ:

Độc tố do động vật: nọc rắn, nọc ong, nọc kiến, Độc tố do thực vật: các alcaloid, các glucoside, Độc tố do vi khuẩn: Clostridim Botulism

Độc tố do nấm: Alflatoxin

Độc tố

- Độc liều lượng (Dose Toxicity): Có những chất ở một liều

lượng nhỏ không gây độc thậm chí còn là dinh dưỡng Nhưng khi vượt quá một liều lượng nhất định đối với một sinh vật

trong một thời kỳ nhất định sẽ gây hiệu ứng độc.

Phân loại theo tiềm năng hoạt tính

- Loại các tác nhân gây độc tiềm tàng (Potential Toxicity): gồm tác nhân hóa học (tự nhiên, nhân tạo, hữu cơ, vô cơ), tác nhân vật lý (tác nhân đặc thù, bức xạ, vi sóng), tác nhân sinh học (các độc tố của nấm, vi khuẩn, thực vật, động vật) có khả năng gây ngộ độc cho sinh vật nhưng hiện tại chưa thể hiện Nó chỉ biểu hiện độc tính khi có điều kiện môi trường thích hợp.

- Loại các tác nhân gây độc hoạt tính (Actual Toxicity): cũng gồm tất cả những tác nhân gây độc như trên nhưng đang ở dạng hoạt động thể hiện độc tính, hiện tại gây hại sinh vật.

Phân loại theo dạng, thể tồn tại

nước, thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và sản phẩm

tiêu thụ, qua tiếp xúc ở da.

Phân loại theo tính năng

 Dạng cấp tính: Nguy cấp, có thể gây chết túc thời, ngắn hạn,

thường đối với liều cao hoặc nồng độ cao và số ít người bị

ảnh hưởng như khi làm đổ hóa chất, thoát chất thải độc hại ra không khí.

 Dạng mãn tính: Âm ỉ tồn tại trong cơ thể sinh vật và quần

thể, dài hạn, thường đối với liều lượng và nồng độ thấp, xảy

ra cho số người đông hơn, hoặc rất lâu (thường đối với liều lượng và nồng độ rất nhỏ, nhiều người mắc phải như trường hợp nhiễm độc thực phẩm, ô nhiễm kim loại nặng hoặc ô

nhiễm nước).

Phân loại theo tác động của chất độc trên các hệ cơ quan của cơ thể :

- Các chất độc tác động trên hệ thần kinh: cafein, strychnin, cyanid, chì, hexachlorophen, thuốc trừ sâu clo hữu cơ

- Các chất độc tác động trên hệ tiêu hoá: asen, selen, canxi clorua, sulfat đồng, muối thủy ngân vô cơ

- Các chất độc tác động trên gan, mật: tetraclorua carbon, phenol, aflatoxin, fumonisin, acetaminophen, toluen, đồng

- Các chất độc tác động trên thận: thuốc kháng sinh nhóm aminoglycosid, oxytetracyclin, sulfonamid, kim loại nặng, ochratoxin

- Các chất độc tác động trên hệ hô hấp: carbon monoxid, kim loại nặng, carbon dioxid, formaldehyd, thuốc trừ sâu phospho hữu cơ, fumonisin

- Các chất độc tác động trên hệ tim, mạch: digitalis, digitoxin, cafein, cocain, monesin, amphetamin

- Các chất độc tác động trên hệ máu: aspirin, benzen, chloramphenicol, chlorpromazin, estrogen, phenylbutazol, T2 mycotoxin (đây là các chất gây thiếu máu).

- Các chất độc tác động trên hệ sinh sản: testosteron, zearalenon, dicoumarol, corticosteroid, fumonisin, chì, cadmi, selen

- Các chất độc tác động trên da: acid, base, formaldehyd, iodin, muối thủy ngân, phenol, các chất nhạy cảm quang học

Liều lượng độc (dose)

động vật thí nghiệm, đơn vị mg/kg động vật sống trên

cạn.

50% động vật thí nghiệm, đơn vị mg/l dung dịch hóa

chất; thường dùng để đánh giá độc tính của chất độc

dạng lỏng hòa tan trong nước sông, suối hay nồng độ

hơi hoặc bụi trong môi trường không khí ô nhiễm có thể gây chết 50% số động vật thí nghiệm.

PHÂN CHIA NHÓM ĐỘC QUA MIỆNG THEO QUY ĐỊNH BỘ NN&PTNN VÀ CNTP NĂM 1995

Phân nhóm và ký hiệu Biểu tượng nhóm độc

LD50 mg/kg (qua miệng)

Thể rắn Thể lỏng

I Rất độc, chữ đen

trên băng | màu đỏ

Đầu lâu xương chéo <50 <200

II Độc cao, chữ đen

trên băng màu vàng

Chữ thập đen 50-500 200-2000

III Nguy hiểm, chữ

đen trên băng màu

xanh nước biển

Vạch đen không liên tục > 500 > 2000

ĐƠN VỊ ĐỘC CHẤT (TU - TOXICITY UNITS)

Là đại lượng thể hiện lượng độc chất của mẫu thử với sinh vật thí nghiệm Một đơn vị tính tương ứng với mẫu pha loãng giết chết 50% số lượng sinh vật thí nghiệm

TU càng cao, EC50 càng thấp thì môi trường càng độc hại.

Tốc độ phát thải độc chất (Toxicity Emission Rate) là lượng độc chất, độc tố thải ra môi trường xung

quanh trong thời gian một ngày

TER = TU/ngày = TU x Q (m³/ngày)

Hệ số phát thải độc chất (Toxicity Emission Factor - TEF): là lượng độc chất phát thải tính trên một

tấn chất thải rắn ở các bãi rác thải.

Hiện tượng ngộ độc – nhiễm độc

Ngộ độc là trạng thái rối loạn những hoạt động sinh lý bình thường của cơ thể do chất độc gây ra.

Chất độc ức chế một số phản ứng sinh hoá học, ức chế chức năng

của enzym Từ đó chất độc có thể ức chế hoặc kích thích quá độ

lượng các hormon, hệ thần kinh hoặc các chức phận khác của tế bào làm cho cơ thể có những triệu chứng, phản ứng khác thường.

Ngộ độc tính cấp tính là những biểu hiện ngộ độc xẩy ra rất sớm sau

một hoặc vài lần cơ thể tiếp xúc với chất độc Tùy thuộc vào chất

gây độc, đường xâm nhiễm chất độc, biểu hiện ngộ độc có thể xảy ra 1- 2 phút hoặc 30 phút đến 60 phút sau khi cơ thể hấp thu chất độc

và thường là dưới 24 giờ Đa số trường hợp ngộ độc cấp tính chuyển sang dạng á cấp tính hoặc mạn tính.

Ngộ độc bán cấp (á cấp tính)

Xảy ra sau nhiều ngày, có khi sau 1-2 tuần Sau khi điều trị, khỏi nhanh nhưng thường để lại những di chứng thứ cấp với những biểu hiện nặng nề hơn.

Ví dụ ngộ độc oxit carbon.

Ngộ độc á cấp tính có khi chuyển sang thành dạng mạn tính.

Ngộ độc mãn tính

Ngộ độc mãn tính chỉ xuất hiện sau nhiều lần phơi nhiễm với độc chất, có khi là hàng tháng, hàng năm Vì vậy, những biểu hiện của nhiễm độc thường là những thay đổi rất sâu sắc về cấu trúc và chức phận của tế bào, khó điều trị.

Ví dụ: tác dụng gây ung thư, gây đột biến gen, gây quái thai, gây

độc cho gan, thận, hệ thần kinh dẫn đến suy giảm chức năng không hồi phục Ngộ độc mạn tính cũng có thể trở thành cấp tính trong

những điều kiện nhất định (ngộ độc chì).

Nguyên lý về độc học môi trường

 Tính độc

 Tính bền vững của độc chất trong môi trường

Diễn biến và đường đi của độc chất

Nguồn phát sinh

 Thiên nhiên:

 Từ hoạt động của núi lửa

 Phân giải yếm khí tự nhiên ở vùng đầm lầy, sông, ao, hồ

 Nhân tạo: rất đa dạng

 Công nghiệp

 Nông nghiệp

 Du lịch, sinh hoạt, chiến tranh

Công nghiệp

Ngành nhiệt điện: thải ra bụi, khói và hơi nóng, các khí độc hại, sản phẩm của hoạt động đốt nhiên

liệu hóa thạch (như SOx, CO, CO₂, N₂O, NO₂).

Ngành vật liệu xây dựng: bụi, khí SO2, CO, CO₂, N₂O, NO,

Ngành hóa chất, phân bón: khói thải lẫn bụi hóa chất, có tính ăn mòn, nước thải acid (hoặc kiểm),

trong nước thải lẫn nhiều chất lơ lửng và dư lượng nhiều loại hóa chất gây hại cho hệ sinh thái như toluene, các dẫn xuất gây ung thư

Khai thác và chế biến dầu mỡ: sinh ra dầu rò rỉ, cặn dầu, chất thải rắn của sản xuất Ta biết rằng,

dầu mỏ và sản phẩm chưng cất dầu đều gây độc cho sinh vật và hệ sinh thái.

Ngành dệt nhuộm, giấy, nhựa, chất tẩy rửa: thải ra nhiều khói bụi, khí độc, nước thải độc hại,

chất thải răn độc hại.

Ngành luyện kim, cơ khí: bụi, các khí giàu SO, NO, CO, CO₂, các kim loại nặng.

Ngành chế biến thực phẩm: chủ yếu nước thải ra có hàm lượng chất hữu cơ cao, tạo nên các độc

tố trong môi trường.

Ngành giao thông vận tải: chất thải do khói xăng, dầu mỡ, bụi chỉ, bụi đất, tai nạn, nhất là tai nạn

tràn dâu

Nông nghiệp

Do việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nhóm clo hữu cơ (DDT, DDD, lindane, thiodane, heptachlor ) và các hợp chất

polychlobiphenyl (PCB), dioxin là các chất khó tan trong nước

nhưng có khả năng hấp thụ và tích lũy trong các mô mỡ.

Hoạt động du lịch, sinh hoạt, phá rừng, chiến tranh

Ví dụ: hậu quả của việc rải chất độc khai quang, diệt cỏ của Mỹ trong chiến tranh Việt Nam còn gây hại vài chục năm sau.

Xâm nhập

 Tiêu hóa

Gây độc

Các chất gây độc được chia thành năm nhóm:

 Nhóm 1: gây bỏng, kích thích da và niêm mạc Ví dụ: nhóm acid, hơi acid,

khí NH3.

 Nhóm 2: kích thích đường hô hấp, như Cl, NO, HCI

 Nhóm 3: các chất gây ngạt như CO, CO2, khí CH4, C2H6.

 Nhóm 4: các chất tác dụng lên hệ thần kinh, như hydrocarbon, sulfurhydro,

các loại rượu.

 Nhóm 5: gây độc cho hệ thống cơ quan như hệ tạo máu, hệ tiêu hóa.

Phân hủy

 Một số độc chất có thể bị thủy phân hoặc chuyển hóa dưới tác dụng của ánh sáng tử ngoại (phản ứng quang hóa), tạo

chất có độc tính kém hơn.

 Một số loại thuốc bảo vệ thực vật có gốc phốt pho hữu cơ dễ thủy phân như parathion, methylparathion, DDVP khó

giữ được nồng độ cao trong môi trường sau một thời gian dài, nhất là khi môi trường nước có tính kiểm mạnh Thời gian bán hủy của chúng chỉ 10 - 15 giờ trong điều kiện pH trung tính.

 Nhiều chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt (chất béo, carbohydrate, hydrocarbon ) dễ dàng bị oxy hóa để cho các

sản phẩm không độc hoặc ít độc đối với động thực vật thủy sinh.

Đào thải

CHƯƠNG II ĐỘNG HỌC CỦA CHẤT ĐỘC

Hấp thụ - Absorption

Lớp lipid của màng tế bào

Phân phối - Distribution

Chuyển hóa và đào thải hay tàng trữ?

Chuyển hóa – Metabolism

Phản ứng enzym của cơ thể : gan

Đào thải - Elimination

Mồ hôi, nước bọt, mật, nước tiểu

ADME

Toxicokinetics is essentially the study of "how a substance gets into the body and what happens to it in the body" Four processes are involved in

toxicokinetics.

Absorption The substance enters the body.

Distribution The substance moves from the site of entry to other areas of the

body.

Biotransformat ion

The body changes (transforms) the substance into new chemicals (metabolites).

Excretion The substance or its metabolites leave the body.

ABSORPTION, DISTRIBUTION, BIOTRANSFORMATION, AND ELIMINATION ARE

INTER-RELATED PROCESSES AS ILLUSTRATED

ĐỘC ĐỘNG HỌC – ĐỘC LỰC HỌC

Độc tố Hấp thụ Phân phối Chuyển dạng sinh học Thải trừ

Độc động học (Toxicokinetic)

Đ ỘC LỰC HỌC (T OXICODYNAMIC )

- Qua da và niêm mạc : đường chính của các chất trừ sâu, diệt cỏ…

- Qua đường tiêm chích: tác dụng tăng gấp đôi so với đường

uống

SỰ XÂM NHẬP CỦA CHẤT ĐỘC

 Các chất độc trước khi nhập vào cơ thể, phải vượt qua

nhiều “hàng rào” bảo vệ của cơ thể (da, niêm mạc, các

mô, )

→sự xâm nhập của chất độc phụ thuộc một phần vào bản chất các hàng rào và một phần vào chính các đặc điểm

phân tử của chất độc (độ lớn phân tử,

tính hoà tan trong mỡ/nước, pH, mức độ ion hoá, ).

SỰ XÂM NHẬP CỦA CHẤT ĐỘC

 Chất độc xâm nhập qua màng sinh học

* Cấu tạo màng sinh học

- bản chất là lipoprotein

- được tạo bởi 2 hàng phân tử chủ yếu là phospholipid và cholesterol

- những cực kỵ nước quay ra 2 phía, giữ cho cấu trúc

liporotein của màng được toàn vẹn

- Các chất độc không ion hoá dễ khuếch tán qua màng sinh học hơn các chất ion

hoá

 * Chất độc xâm nhập qua màng sinh học

* Chất độc xâm nhập qua màng sinh học

- Phương thức lọc: Những chất có trọng lượng phân tử

thấp (100 – 200 dalton) tan

được trong nước nhưng không tan được trong mỡ sẽ qua

được các lỗ lọc trên màng tế bào (d = 4 - 45A0) do sự

chênh lệch áp lực thuỷ tĩnh

- Phương thức khuếch tán thụ động:Các chất ít bị ion

hoá và có nồng độ cao ở bề mặt màng dễ khuếch tán qua màng

- Vận chuyển tích cực: Chất độc được chuyển từ bên này

sang bên kia màng sinh học nhờ chất vận chuyển

CÁCH CHẤT ĐỘC XÂM NHẬP VÀO CƠ THỂ

Cách chất độc xâm nhập vào cơ thể gọi là đường phơi

nhiễm hay đường hấp thu chất độc

- Chất độc có thể xâm nhập vào cơ thể qua 3 đường cơ bản

* Chất độc xâm nhập qua da

Da là một mô phức tạp, nhiều lớp, chiếm khoảng 10%

trọng lượng cơ thể

- Da hầu như không thấm với phần lớn các ion và dung dịch nước

- Tuy nhiên lại thấm với nhiều chất độc ở pha rắn, lỏng hoặc khí

-• Chất độc xâm nhập qua đường tiêu hoá

Là đường chủ yếu hấp thu các chất độc với một số đặc

điểm sau:

• - Có thể hấp thu một lượng lớn chất độc

• - Bị chuyển hoá một phần khi qua gan lần thứ nhất

• - Có pH thay đổi từ acid (1 - 3 ở dạ dày ), tăng dần tới kiềm (6 - 8 ở ruột) nên hấp thu các chất độc có pKa khác

nhau

• - Có quá trình vận chuyển tích cực dễ hấp thu, nhất là khi chất độc có cấu trúc giống với chất dinh dưỡng của cơ thể

• Chất độc xâm nhập qua đường hô hấp

Sự hấp thu qua đường hô hấp có 2 đặc điểm quan trọng:

(1) Niêm mạc hấp thu có diện tích rất rộng (ở người là 80

-100 m2) bằng khoảng 50 lần diện tích da

(2) Khoảng cách giữa diện hấp thu với tuần hoàn chỉ dầy 1

- 2 mm, vì vậy khí độc có thể vào tuần hoàn sau vài

giây

dự trữ, hoặc bị chuyển hoá rồi thải trừ

- Sự khác biệt lớn giữa thuốc và chất độc là thuốc có tỷ lệ tan trong nước cao hơn và dễ bị ion hoá hơn, vì vậy dễ bị thải trừ Còn chất độc hại dễ tan trong lipid không bị ion hoá nên thường gắn mạnh vào mô, gây độc hoặc tích luỹ lâu trong cơ thể.

- Do đặc tính hoá học khác nhau nên mỗi loại chất độc

có ái lực đặc biệt với các mô

- Ví dụ: flo thường đọng lại ở xương và răng do tạo các hợp chất florophosphat calci: các kim loại nặng, tác dụng

với gốc thio (-SH) có nhiều trong tế bào sừng (lông, tóc,

móng); chì được giữ lại trong huyết cấu; các chất trừ sâu

có halogen (DDT, lindan) gắn nhiều tế bào mỡ.

Các chất độc hấp thu qua đường hô

hấp

• Các hạt có đường kính > 5 µm thường lắng đọng trong vùng mũi họng

• Các hạt < 2 µm lắng đọng trong các nhánh khí phế quản,

ở đó, các niêm mao niêm dịch sẽ đẩy chúng ra

với tốc độ 1 mm/phút và thời gian bán thải < 5 giờ

• Các hạt < 1 µm có thể vào đến tận phế nang, hình thành các nốt cùng với sự phát triển một màng lưới sợi

reticulin

1.3 SỰ CHUYỂN HÓA ĐỘC CHẤT:

- Chất độc thường là những phân tử tan được trong mỡ, không bị ion hoá vì vậy dễ thấm qua màng sinh học, thâm nhập vào trong tế bào và giữ lại trong cơ thể

- Muốn thải trừ, những chất này phải được chuyển hoá thành các phân tử có cực, dễ bị ion hoá, do đó sẽ ít tan trong mỡ, khó gắn vào protein, khó thấm vào tế bào, và

vì thế, tan trong nước, dễ bị thải trừ (qua thận, phân, ).