Giáo trình độc học môi trường - Chương 5 pps

Những lưu ý khi xem xét về sự nhiễm độc cơ quan chọn lọc 1 Không phải tất cả các cơ quan đều bị ảnh hưởng của một độc chất theo một mức độ giống nhau 2 Một độc chất có thể gây ảnh hưởng

CHƯƠNG 5

SỰ NHIỄM ĐỘC CÁC

CƠ QUAN CHỌN LỌC

Giới thiệu về sự nhiễm độc

 Cơ chế của sự nhiễm độc cơ quan chọn lọc không phải luôn luôn được biết rõ Dưới ảnh hưởng của độc chất, mỗi cơ quan sẽ biểu lộ một trạng thái bệnh lý (sự nhiễm độc) khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc và chức năng của tế bào hiện diện

Những lưu ý khi xem xét về sự

nhiễm độc cơ quan chọn lọc

(1) Không phải tất cả các cơ quan đều bị ảnh hưởng của một độc chất theo một mức độ giống nhau

(2) Một độc chất có thể gây ảnh hưởng lên một vài cơ quan chọn lọc

(3) Một số độc chất khác nhau có thể gây ảnh hưởng lên

Sự nhiễm độc máu

(Hematotoxicity)

Máu được phân loại là mô liên kết (connective tissue)

 Các thành phần tế bào máu (hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu) được tạo ra từ tế bào gốc (stem cell)có trong tuỷ xương nhờ các yếu tố kích thích (poietin) Ví dụ, erythropoietin là các yếu tố kích thích để tế bào gốc phát triển thành hồng cầu

Sự nhiễm độc máu xuất hiện khi các chức năng của

máu (vận chuyển oxy, miễn dịch và tạo thành máu

cục) bị rối loạn do ảnh hưởng của độc chất

Bạch cầu ưa bazơ

Bạch cầu ưa trung hoà

Bạch cầu ưa eosin

Nguyên bào lympho

Từ một loại TB gốc các yếu tố kích thích tác động để tạo thành

các thành phần khác nhau của máu

CƠ CHẾ NHIỄM ĐỘC MÁU

Nhiễm độc máu được xác định khi số lượng và chất lượng các thành phần tế bào máu trở nên khác thường bởi ảnh hưởng của các độc tố máu (hematotoxin) dẫn đến rối loạn chức năng bình thường của máu Chẳng hạn:

 Chứng thiếu máu

 Bệnh bạch cầu là do có qúa nhiều bạch cầu

Chứng xuất huyết nội hay ngoại do không đủ tiểu cầu

Chứng thiếu máu giảm sắc tố tiểu hồng cầu (microcytic hypochromic anemia) là do hồng cầu có dung lượng hemoglobin thấp (hồng cầu trở nên nhỏ

và nhạt màu, khả năng vận chuyển oxy thấp)

VÍ DỤ VỀ NHIỄM ĐỘC MÁU

-Carbon monoxide (CO) là chất độc máu vì nó

ưu tiên liên kết với hemoglobin dẫn đến chứng thiếu oxy máu (anoxia, các mô không nhận đủ oxy) Triệu chứng nhiễm độc là tụt huyết áp, uể oải, choáng váng, nhức đầu, yếu lả và buồn nôn

- Hydro cyanua (HCN) và hydro sunfua (H2S)

là những độc tố máu gây nên chứng tế bào giảm

sử dụng oxy (cytoxic hypoxia) Chứng này có thể dẫn đến tử vong do nồng độ oxy trong tĩnh mạch trở nên cao một cách bất thường.

VÍ DỤ VỀ NHIỄM ĐỘC MÁU

 Benzen (C6H6) có thể gây ra chứng thiếu tiểu cầu

(thrombocytopenia) và chứng thừa bạch cầu (leukemia)

 DDT thường gây ra chứng giảm tế bào mono và tế bào lympho

 Naphtalen là độc chất làm xuất hiện chứng thiếu máu do hồng cầu bị phá hủy

 Chlordan có thể gây ra chúng giảm thiểu tất cả các tế bào máu

Cl

O CCl3H

CCl3

DDT 1,1,1-Triclo-2,2-bis(p-clophenyl)etan

Cl Cl

Cl Cl Cl

Cl

Cl Cl

Chlordan

ĐÁNH GIÁ SỰ NHIỄM ĐỘC MÁU

Có 5 xét nghiệm máu thường được sử dụng (3 để

đánh giá số lượng và 2 để đánh giá chất lượng

- Số lượng: đếm hồng cầu, bạch cầu và tiểu cầu

- Chất lượng (xem vét khả năng vận chuyển oxy):

hemoglobin (Hb) và hematocrit (HCT)

Năm xét nghiệm trên (cộng với một số xét

nghiệm khác) được gọi là đếm máu đầy đủ (CBC, complete blood count) có phân biệt (DIFF, with

differential) CBC/DIFF cung cấp những thông tin

về số lượng, sự đa dạng, thành phần %, nồng độ và chất lượng của các thành phần máu

ĐÁNH GIÁ SỰ NHIỄM ĐỘC MÁU

Ngoài CBC/DIFF còn có các xét nghiệm về khí

máu động mạch (ABGs, arterial blood gases)

ABGs được dùng để xác định áp suất riêng phần của oxy (PaO2), của carbon dioxid (PaCO2) và % của hemoglobin bão hòa oxy (SaO2) nhằm đánh

giá khả năng của máu trong việc tiếp nhận và trao oxy cho các mô

 Sự nhiễm độc gan xảy ra khi những ảnh hưởng độc biểu hiện

ở gan

do sự tạo kết tủa trong ống mất nhỏ

Các ví dụ về nhiễm độc

gan

 -Tricloetylen (CCl2=CHCl), DDT,

carbon tetarclorua (CCl4) gây độc

cho gan, dẫn đến hoại tử gan, viêm gan hoặc xơ gan

Đánh giá sự nhiễm độc gan

Có ba loại xét nghiệm ‘không xâm phạm’ thường được

dùng để đánh giá sự nhiễm độc gan

p Kiểm tra nồng độ các enzym đặc biệt trong huyết tương (nồng độ này có thể lớn bất thường do có tế bào gan bị tổn thương đẩy chúng vào máu)

p Kiểm tra nồng độ các chuyển hóa chất thường gặp hằng ngày (ví dụ, bilirubin) hoặc một hợp chất nào đó dùng để xét nghiệm (ví dụ, thuốc nhuộm) trong máu Thời gian để tạo thành một cục máu đông cũng là một chỉ dấu về chức năng gan

p Kiểm tra giải phẩu học (vị trí và kích thước) và sinh lý học (dòng chảy của máu hay mật) bằng cách tiêm vào tĩnh

mạch một chất có tính phóng xạ sau đó chụp ảnh

Sự nhiễm độc thận

p Có ba quá trình xảy ra trong thận khi sản xuất nước tiểu (lọc tiểu cầu thận, tái hấp thụ ống thận và bài tiết ống

thận)

p Các chất có tính độc thận là những độc chất gây bất bình thường cho ba qúa trình trên

Các cơ chế nhiễm độc thận

Ở giai đoạn lọc:

có hai đáp ứng độc hại có thể biểu hiện đó là:

- độc chất tích lũy nhiều trên bề mặt tiếp xúc của tiểu cầu thận và nang Bowman do có một thể tích lớn dịch lọc được tạo thành ở đây.

- sự tích luỹ nhiều của độc chất dẫn đến làm thay đổi số lượng (tăng/giảm tốc độ lọc) và chất lượng dịch lọc Độc chất có thể làm biến đổi những đặc trưng của tiểu cầu thận, nếu tiểu cầu thận trở nên xốp hơn (tức là kém lựa chọn hơn) dẫn tới một số các hợp chất bình thường bị tiểu cầu thận loại ra

sẽ có khả năng đi qua và vào dịch lọc

Các cơ chế nhiễm độc thận

p Ở giai đoạn tái hấp thụ : ống thận gần chịu trách nhiệm cho

sự tái hấp thụ có chọn lọc phần lớn các muối và nước có trong dịch lọc Tất cả các amino acid và glucose được tái hấp thụ và đưa trở lại máu trong giai đoạn này Độc chất hay các chất chuyển hóa làm thay đổi các đặc trưng của màng tế bào tạo thành ống thận cuộn làm ảnh hưởng tới quá trình tái hấp thụ dẫn tới sự nhiễm độc thận diễn ra

 Giai đoạn bài tiết: Giai đoạn này chịu trách nhiệm chính

cho sự vận chuyển chủ động các hợp chất(VD: H+;các

xenobiotic) từ máu vào nước tiểu Sự nhiễm độc xảy ra khi Độc chất hay các chất chuyển hóa làm thay đổi những cơ chế vận chuyển này.

Các ví dụ về sự nhiễm độc thận

Một số độc chất (ví dụ, chì và heroin) dẫn đến hai hội chứng là nephrotic (đặc trưng bằng chứng tiểu protein) và nephritic (đặc trưng bằng chứng tiểu máu)

 Puromycin (một loại thuốc kháng sinh)

làm tăng tính thẩm thấu của albumin

trong khi gentamycin và kanamycin (cũng

là thuốc kháng sinh) làm giảm tốc độ lọc

 Các kim loại nặng, thuốc kháng sinh và các dung môi hữu cơ thường là nguyên

nhân gây tổn thương tế bào biểu mô phủ các ống thận dẫn đến chứng hoại tử cấp tính ống thận (ATN, acute tubular

necrosis)

 Etylen glycol được cơ thể chuyển hóa thành

canxi oxalat khó tan tích luỹ trong ống thận gần, trong lumen và các tế bào biểu mô phủ lên

luman làm trở ngại dòng chảy bình thường của nước tiểu dẫn đến bệnh lý tắc nước tiểu

nghiệm GFR (tiêm inulin vào máu rồi đo nồng độ của

nó trong huyết tương và trong nước tiểu) cho thấy GFR giảm thì có nghĩa là T1/2 tăng và có thể dẫn đến một sự nhiễm độc không những với thận mà còn với các cơ

Đánh giá sự nhiễm độc thận

 Nếu xét nghiệm nitơ urê máu (BUN, blood urea

nitrogen) và creatinin cho thấy nồng độ urê và

creatinin trong huyết tương tăng thì đó cũng là một chỉ dấu cho thấy có sự rối loạn chức năng thận

-Urê là một độc tố nội sinh tạo thành từ sự dị hóa protein Thận bình thường loại 25g/ngày/người lớn -Creatinin là một sản phẩm của sự trao đổi chất ở

cơ Thận bình thường loại 8g/ngày/người lớn)

SỰ NHIỄM ĐỘC THẦN KINH

Hệ thần kinh là

cơ quan có

nhiệm vụ thực

hiện sự thống

nhất giữa cơ thể

với môi trường

bên ngoài Điều

phối tất cả hoạt

động của cơ

quan và môi

trường bên

trong cơ thể.

hệ thần kinh

 Hệ thần kinh được chia thành

hệ thống thần kinh trung ương

(CNS, central nervous system)

và hệ thống thần kinh ngoại

biên (PNS, peripheral nervous

system)

 CNS gồm não và tủy sống, có

chức năng truyền tải-tiếp

nhận-xử lý thông tin và cung cấp trí

nhớ PNS gồm những dây thần

kinh ngoại biên, có chức năng

kiểm soát thụ cảm và vận động

Các cơ chế nhiễm độc

p Sự truyền tín hiệu gồm hai qúa trình: qúa

trình ‘điện hóa’ trong mỗi axon và qúa trình

‘hóa học’ giữa các neuron

 Qúa trình ‘điện hóa’: Có sự vận chuyển chủ động Na+ ra ngoài tế bào và K+ vào trong tế bào làm sinh ra một hiệu điện thế (gradient điện) khoảng 70 mV qua màng tế bào axon

Sự truyền tín hiệu xảy ra khi có sự khử phân cực hóa dọc theo chiều dài của một axon Khi

đó, các kênh vận chuyển bị động mở ra, cho phép Na+ đi vào màng tế bào còn K+ thì đi ra.

p Khi độc chất làm chậm, làm tắt hoặc làm

màng tế bào bị ‘rò’ thì hiệu điện thế sẽ bị ảnh hưởng dẫn tới mất khả năng truyền tín hiệu

Các cơ chế nhiễm độc

p Quá trình ‘hóa học’: Còn được gọi là truyền synapse hay truyền qua khớp thần kinh nhằm đưa tín hiệu từ neuron này đến neuron khác Trong qúa trình này, một chất truyền tin hóa học (chemical messenger, hay còn được gọi

là chất truyền thần kinh, neurotransmitter) sẽ được giải phóng khỏi neuron trước synapse Chất này, sau đó, sẽ đi qua synape để liên kết với cơ quan cảm nhận của neuron sau synape.

p Các chất có tính độc thần kinh có thể liên kết với cơ quan cảm nhận của neuron sau synapse làm tắt nghẽn sự truyền tín hiệu Độc chất cũng có thể ngăn cản ‘sự rời đi’ của chất truyền tin mới sau khi được giải phóng Điều này làm tắt sự truyền tín hiệu và làm cho sự khử phân cực hóa của neuron trước synapse bị lặp đi lặp lại nhiều lần

CÁC VÍ DỤ

gradient điện bằng cách tăng tính thẩm thấu của Na+ qua màng tế bào axon

thích nhiều kênh truyền khác nhau và làm tăng tính lỏng của màng tế bào Cả hai quá trình đều làm khử phân

cực hoá neuron và dẫn đến giảm sự truyền tín hiệu

trong vùng trước synapse dẫn đến sự phát tín hiệu liên tục Các thuốc diệt côn trùng khác (ví dụ, malathion,

diazinon) ngăn cản sự tạo thành acetylcholine, một chất truyền thần kinh, bằng cách liên kết với cholinesterase

là một enzym chịu trách nhiệm cho sự dị hóa

Đánh giá sự nhiễm độc thần kinh

Các kiểm tra gián tiếp sẽ thường được dùng để chẩn đoán sự nhiễm độc CNS và PNS:

 Lịch sử bệnh nhân

 Trạng thái tâm thần (ví dụ, trí nhớ)

 Sự thiếu sót trong chức năng thần kinh sọ não (ví dụ, chức năng thần kinh thính giác trong nghe và cân bằng)

 Chức năng thần kinh thụ cảm (ví dụ, cảm giác đau và nóng lạnh)

 Chức năng thần kinh vận động (ví dụ, sự phối hợp, dáng đi, sức mạnh cơ, phản xạ, sự run)

Cấu tạo và chức năng thần kinh có thể có được từ chụp X quang, chụp điện toán cắt lớp (CAT scan), chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI), điện tim đồ (EMG), điện não đồ (EEG), vận tốc truyền dẫn thần kinh ngoại biên, và dịch não-tủy sống

Sự nhiễm độc da

cấu tạo và chức năng của da

Các cơ chế nhiễm độc

làm xuất hiện một đáp ứng viêm tấy Biểu hiện có thể là sự tích lũy các dịch nước (edema), sự gia tăng lượng máu (hyperemia) hay sự mất các mô (hoại tử) Mặc dầu chứng viêm da tiếp xúc kích thích thường chỉ giới hạn trong vùng bị tiếp xúc, một sự tiếp xúc kéo dài có thể đưa đến kết qủa là sự nhiễm độc toàn phần

nhạy chậm (delayed hypersensitivity reaction) Tính nhạy cảm chậm có liên quan đến hệ thống miễn dịch,

và có thể phải mất từ vài ngày cho tới nhiều năm để một cá thể trở thành thụ cảm Sự tiếp xúc ban đầu

đã làm nhạy cảm hệ thống miễn dịch (T lymphocyte)

để “nhận ra” độc chất trong những lần tiếp xúc sau

Sự nhiễm độc da chậm có thể đưa đến edema, hyperemia hoặc hoại tử

 Các cơ chế nhiễm độc

 Sự nhiễm độc bức xạ xảy ra khi da bị tiếp xúc qúa nhiều với bức xạ tử ngoại, hoặc do một sự kết hợp của

sự tiếp xúc với những bức xạ có những bước sóng nào

đó và với một hợp chất độc quang hóa Các triệu chứng bao gồm cháy nắng (erythema), tăng sắc tố (hyperpigmentation), da chết sớm và ung thư Các triệu chứng tăng sắc tố và giảm sắc tố (hypopigmentation) là kết qủa của sự biến đổi các melanocyte trong epidemis

 Sự nhiễm độc da có thể xảy ra trong tóc, tuyến nhờn

và tuyến mồ hôi Các độc chất làm gián đoạn sự phân chia những tế bào sản xuất lông tóc thì sẽ gây nên sự mất lông tóc (hair loss) Một số chất độc da kích thích

sự tăng sinh (proliferation) của biểu mô bao quanh những tuyến nhờn Sự sinh sôi nhanh những tế bào biểu mô làm tắt nghẽn các lỗ nhờn lông tóc dẫn đến chứng chloracne (đám mụn trứng cá)

CÁC VÍ DỤ VỀ NHIỄM ĐỘC DA

p Dung môi hữu cơ, các acid (pH nhỏ hơn 5,5), các baz, cây

cỏ (vỏ cam, cây tầm ma), các chất tẩy rửacó thể gây chứng viêm da tiếp xúc kích thích Xi măng, crôm có thể dẫn tới

sự loét đi kèm với sự hoại tử

p Thuốc kháng sinh (ví du, penicillin), kháng histamine (ví

dụ, diphenylhydramine), thuốc gây mê, thực vật (ví dụ, cây thường xuân độc), tác nhân thuộc da, hợp chất kim loại (ví

dụ, crômat), một số các tác nhân công nghiệp, và các chất chống oxy hóa cho cao su có thể gây viêm da tiếp xúc dị ứng

p

p-tert-Butylphenol là một chất độc cho melanin

(melanotoxicant) Nguyên nhân có lẽ là do sự tương

tự cấu tạo của nó với L-tyrosine, một trong hai phân tử tiền thân của amino acid tham gia vào sự sinh tổng hợp melanin

 Đánh giá sự nhiễm độc da

bệnh, hoặc dựa trên sự xem xét lịch sử của sự tiếp xúc

 Thử nghiệm miếng dán (patch test): lựa chọn những chất nghi ngờ gây dị ứng tiếp xúc và các nồng độ thích hợp dưới dạng miếng dán để thử nghiệm

Sự xuất hiện của ban đỏ hay các triệu chứng bệnh lý khác chứng tỏ thử nghiệm cho kết quả dương tính

Sự nhiễm độc phổi

các vùng giải phẩu học của hệ hô hấp

thái bệnh lý trong hệ thống hô hấp gây ra do sự hít phải khí, hơi, chất lỏng dạng sương, và các hạt nhỏ

p - Nhiều chất khí kích thích các tế bào biểu mô hệ

hô hấp gây viêm, dẫn đến co thắt hệ thống cơ trơn bao quanh các đường mà không khí đi qua Viêm cũng dẫn tới phù phổi Hai tình trạng này làm giảm vùng giao nhau trên đường đi của không khí đưa đến hạn chế dòng không khí

Các cơ chế nhiễm độc

 Một số chất độc phổi “nhắm” vào những tế bào đặc biệt trong hệ thống hô hấp, chẳng hạn như các tế bào biểu mô hình trụ có lông tơ trong

vùng khí quản-cuống phổi hoặc các tế bào Clara trong vùng cuối cuống phổi Sự nhiễm độc phổi trong những trường hợp đó sẽ phản ánh sự tổn thương về lượng của những tế bào đặc biệt này

Sự tổn thương đó có thể dẫn đến sự suy yếu

chức năng của thang cuốn nhầy lông tơ

(mucociliary escalator) và hoại tử, theo thứ tự—

cả hai đều làm giảm chức năng của phổi

Các cơ chế nhiễm độc

 “Bụi” khoáng chất đi vào trong các túi phổi có thể kích thích cho sự xơ hóa phổi Một khi đã được hít vào túi phổi, “bụi” sẽ được “ăn” bởi

các macrophage (đại thực bào; tế bào miễn dịch

“ăn” lớn, các monocyte) Bị biến đổi do sự có mặt của “bụi”, các macrophage sẽ kích thích các nguyên bào sợi (fibroblast) xung quanh tiết ra collagen Chất này sẽ dẫn đến sự xơ hóa