Bài giảng 4: Độc học môi trường

BÀI GIẢNG 4: ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG ThS. Phan Thị Mỹ Hạnh Nội dung: Độc chất & cơ thể người • Con đường phơi nhiễm: • da, • hệ hô hấp, • hệ tiêu hóa. • Quá trình chuyển hóa & đào thải CON ĐƯỜNG PHƠI NHIỄM ĐỘC CHẤT Qua da; Qua hệ hô hấp; Qua hệ tiêu hóa. PHƠI NHIỄM QUA DA Lớp biểu bì Lớp bì Lớp mỡ dưới da  Khó thấm qua: lớp biểu bì PHƠI NHIỄM QUA DA 1. Được bao phủ bởi dung dịch nhờn từ tuyến nhờn. 2. Được bao bọc bởi keratin. 3. Không có cấu tạo dạng mạch. Cơ chế bảo vệ  Hấp thụ tốt: chất tan tốt trong mỡ (vd: CCl4) và chất tan trong nước kích thước nhỏ (vd: H2NNH2) Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ: 1. Tuổi 2. Loài SV 3. Vị trí da trên cơ thể 4. Tình trạng da (hư tổn/vận động nhiều) KHÍ ĐỘC THẦN KINH (NERVE GAS)  Hợp chất hữu cơ chứa phospho (organophosphate)  Được dùng như vũ khí hóa học.  GA (tabun); GB (sarin); GD (soman); GF (cyclosarin); VE, VG, VM, VR and VX. Sarin (GB) VX Tabun (GA) VG Đường hô hấp: PHƠI NHIỄM QUA HỆ HÔ HẤP  Diện tích lớn: 35m2 (thở), 100m2 (hít).  Nhận 1 lượng máu khổng lồ.  Hệ động mạch, tĩnh mạch chằng chịt bao quanh các phế nang (alveoli).  300 – 500 triệu phế nang. Vai trò:  Hấp thụ:  các chất khí,  hơi nước hoặc hơi của các chất dễ bay hơi.  Aerosol (khí + hạt rắn hoặc lỏng)  Vận động làm tăng khả năng hấp thụ. PHƠI NHIỄM QUA HỆ HÔ HẤP  Tế bào màng nhầy trên thành hệ hô hấp, trừ phế nang và mũi. PHƠI NHIỄM QUA HỆ HÔ HẤP  Vai trò: vận chuyển các chất lạ (hạt) ra khỏi hệ hô hấp. Tế bào roi (vận chuyển chất nhầy) Tế bào hình chén (tạo chất nhầy) HẤP THỤ KHÍ & HƠI ĐỘC  Màng nhầy mũi kìm giữ phân tử khí tan trong nước/p.ứng với lớp bề mặt  cơ chế bảo vệ.  Xảy ra qua hệ hô hấp (ở phế nang).  Thâm nhập vào máu chủ yếu bằng hình thức khuếch tán đơn giản cho đến khi đạt cân bằng (hằng số Henry).  Tốc độ hấp thụ phụ thuộc vào tỉ lệ hòa tan trong máu của chất độc.  Tỉ lệ hòa tan thấp: tốc độ hấp thụ~ tốc độ vận chuyển máu;  Tỉ lệ hòa tan cao: tốc độ hấp thụ ~ tốc độ và cường độ hô hấp; NHIỄM ĐỘC CARBON MONOCIDE - CO  CO là 1 khí độc không màu, không mùi, không vị & không gây kích ứng  khó nhận biết.  CO là sản phẩm quá trình đốt không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy.  Nhiễm độc CO xảy ra khi hít phải 1 lượng khí CO đủ gây tác hại.  Phơi nhiễm ở nồng độ > 10ppm  nguy hiểm cho con người.  Khí đốt từ động cơ môtô cũ, động cơ chạy bằng ga, lò sưởi, … thường tạo CO. CƠ CHẾ GÂY ĐỘC CỦA CO  Hemoglobin (Hb): vận chuyển O2 từ tim đến nuôi các tế bào và CO2 từ các tế bào đến phổi để thực hiện trao đổi khí CO2  O2 tại phế nang.  Khả năng mang O2 của Hb phu thuộc áp suất riêng phần của O2 trong máu.  CO có ái lực với Hb 200 – 250 lần cao hơn O2 tạo thành COHb (carboxyhemoglobin).  CO gắn kết vào 1 vị trí trong Hb làm tăng ái lực giữa O2 với các vị trí còn lại trong Hb. (Hb + 4O2). Giảm lượng O2 vận chuyển đến tế bào. NHIỄM ĐỘC CARBON MONOCIDE - CO COHb (%) Triệu chứng vật lý 5 Ảnh hưởng sức khỏe: giảm khả năng lái xe và giảm sức chịu đựng khi vận động nhiều. 10 Không có ảnh hưởng đáng chú ý, ngoại trừ thở gấp và khó nhọc, hơi thở ngắn; căng ở vùng trán; giãn nở mạch máu. 20 Hơi thở nông và khá khó khăn; thỉnh thoảng nhức đầu. 30 Đau đầu kèm theo co giật ở vùng thái dương; dễ cáu gắt; dễ mệt mỏi; hoa mắt, chóng mặt; tâm lý thất thường. 40 – 50 Đau đầu trầm trọng; hay rối loạn; suy sụp; dễ ngất xỉu khi gắng sức. 60 – 70 Bất tỉnh; co giật từng hồi; khó thở; tử vong nếu phơi nhiễm liên tục trong thời gian dài. NHIỄM ĐỘC CARBON MONOCIDE - CO CÁC KHÍ GÂY ĐỘC KHÁC  Siêu bụi oxit kim loại (NiO, ZnO, TiO2, CeO2, SiO2, Fe2O3, …) Nguồn gốc: đốt nhiên liệu hóa thạch, khai thác quặng kim loại, … CẤP TÍNH • Gây co thắt ống thở đối với người bị hen suyễn hay người có đường ống thở nhạy cảm  thở nông, ho, thở khò khè. • Sau 5 – 10ph phơi nhiễm nồng độ cao nhất tại khu vực xung quanh lò nấu kim loại hoặc nhà máy điện  hen suyễn. MÃN TÍNH Màng nhầy của khí quản dày lên, tế bào hình chén & tuyến nhày trương phồng Màng nhày không hoạt động đúng chức năng Ho, viêm phế quản mãn tính, nhiễm trùng hệ hô hấp dưới  VOCs, PANs, NO2, O3  Nguồn gốc: chủ yếu từ khí thải động cơ. CÁC KHÍ GÂY ĐỘC KHÁC Kích ứng niêm mạc, mũi và hệ hô hấp trên • Làm thay đổi cấu trúc và chức năng của phổi giống bệnh phù thũng và viêm phế quản mãn tính ở SV thí nghiệm. • Đối với người hen suyễn, sổ mũi, nhức đầu, chóng mặt, thở mệt nhọc. • Nguy cơ nhiễm trùng hệ hô hấp cao, giảm chức năng phổi ở trẻ em. • Đối tượng: người hen suyễn, viêm phế quản mãn tính • Kích ứng mắt và mũi, nghẹt mũi và phổi. • Ho, thở khò khè, thở gấp & mệt nhọc. • Đau họng, đau ngực. • Tăng hen suyễn, tăng nguy cơ nhiễm trùng, giảm chức năng của tim và tuần hoàn máu. • Đối tượng: hen suyễn, chứng tắc phổi mãn tính, tim mạch  Aerosol: các hạt rắn hoặc lỏng kích thước nhỏ dưới dạng bụi lơ lửng hoặc bụi lỏng.  Aerosol thường được viết dưới dạng PM.  PM10: hạt thô ( 10nm);  PM2.5: hạt mịn ( 2.5nm);  PM0.1: hạt siêu mịn (nanoscale) ( 0.1nm).  Nguồn phát sinh:  Khói: outdoor (đốt nhiên liệu hóa thạch, khí thải từ động cơ đốt trong); indoor (nấu ăn bằng củi); nơi làm việc (bụi kim loại từ lò đúc).  Bụi sinh học: outdoor (bốc dỡ đậu nành/ngũ cốc ở cảng); indoor (phấn hoa, bào tử mốc); nơi làm việc (bụi từ kho chứa ngũ cốc).  Bụi đặc trưng (bệnh bụi phổi do nghề nghiệp):  Silicosis: xơ hóa cục bộ  khí thũng  thiếu máu lên tim  phù nề chân.  Anthracosilicosis: than + silic  Asbestosis: bụi amiang (xơ hóa   diện tích phổi  khó thở   trao đổi khí  thiếu oxi   chức năng tim)  Bụi lỏng: thuốc diệt côn trùng HẤP THỤ AEROSOL & HẠT CƠ CHẾ TÍCH TỤ AEROSOL 1. Va chạm: kích thước hạt & vận tốc lớn, đường khí cong 2. Lắng tụ: kích thước hạt lớn & vận tốc & kích thước ống thở nhỏ, nằm ngang. 3. Chuyển động phân tán: kích thước hạt nhỏ (<0.5m), t.gian lưu dài, ống thở nhỏ 4. Chặn: Bụi xơ dài, ống thở quanh co  Yếu tố ảnh hưởng:  Kích thước hạt bụi  Tính chất hóa học của bụi (tính tan)  Giải phẫu ống thở (kích thước + bộ phận cuống phổi)  Đường hô hấp  Thở mạnh, sâu, giữ hơi lâu  tăng sự tích tụ. CƠ CHẾ TÍCH TỤ AEROSOL CẤU TẠO TẾ BÀO ĐẠI THỰC BÀO & QUÁ TRÌNH THỰC BÀO  Đại thực bào (macrophage):  Tế bào bạch cầu, phân nhóm thực bào;  Quan trọng trong hệ miễn dịch: “ăn” các thành phần cặn bã của tế bào và các tác nhân gây bệnh;  Lưu hành tự do trong máu hay cố định tại các tổ chức. TIÊU THỂ (LYSOSOME)  Chứa các enzyme thủy phân các đại phân tử.  Được tạo ra ở bộ máy Golgi.  pH= 4.8: axit;  Bảo vệ các thành phần khác của tế bào khỏi tác dụng của enzyme phân hủy trong bào tương. Lông mũi giữ lại hạt kích thước lớn Hắt hơi, hỉ mũi Hạt lớn (5 – 30 m) va chạm, dính vào màng nhầy mũi và họng Đờm Khạc ra Tế bào roi Hạt trung (1 – 5 m) lắng tại màng nhầy của khí quản, nhánh khí quản Tế bào roi + ho Nuốt Ruột Phân Gan Đào thải Lưu giữ tại phế nang  hình thành 1 mạng lưới  mảng bụi hay cục u Thực bào Hệ bạch huyết (Bụi có thể lưu trú 1 thời gian dài) Tiêu hóa = thực bào + Đại thực bào tự hủy Máu A e ro ls lỏ n g ta n t ro n g m ỡ Di chuyển Xơ cứng Hạt nhỏ ( 1 m) tích tụ tại phế nang ASBESTOS (BỤI A-MI-ANG)  Sợi khoáng silicat, chia thành 6 loại thuộc 2 nhóm:  Serpentin: asbestos trắng, không có nguy cơ gây ung thư  Amphibol: nâu, xanh dương, gây ung thư phổi khi hít phải.  Ưu điểm: bền, dai, mềm, dẻo, chịu nhiệt tốt, đàn hồi cao  sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp (vật liệu cách nhiệt trong các ngành công nghiệp chế tạo tàu thủy, ô tô, máy hơi nước, vật liệu xây dựng như sàn, mái ngói, vách ngăn, đồ gia dụng, quần áo, máy sấy tóc).  Triệu chứng (có thể):  Thở ngắn, khò khè, khàn giọng;  Ho liên miên, nặng dần;  Máu trong nước bọt khi ho;  Tức ngực; Khó nuốt;  Phù cổ, mặt;  Ăn không ngon; Giảm cân;  Mệt mỏi, thiếu máu ASBESTOS HẤP THỤ, CHUYỂN ĐỔI CHẤT Ô NHIỄM TRONG HỆ HÔ HẤP R U Ô T Mật KHOANG MŨI KHÍ QUẢN/ CUỐNG PHỔI PHẾ NANG HÊ BẠCH HUYẾT GAN THẬN BÔ PHẬN CƠ BẮP MỠ XƯƠNG H U YẾ T TH A N H D ỊC H N Ô I T IẾ T Nước tiểu Phân CƠ CHẾ BẢO VỆ CỦA HỆ HÔ HẤP 1. Vận chuyển nhờ dịch nhầy ở bên trong thành khí quản (từ cuối mũi  nhánh phế nang). 2. Hệ bạch huyết của phổi: hạt bụi có thể bị loại bỏ hoặc tích tụ trong các hạch bạch huyết. 3. Đại thực bào phổi: cơ chế bảo vệ quan trọng trong phế nang, loại bỏ vi khuẩn, các chất hữu cơ, vô cơ  Đường tiêu hóa: miệng  thực quản  dạ dày  ruột non  tĩnh mạch cửa  gan  tâm nhĩ phải  phổi  tâm nhĩ trái  động mạch chủ  mô.  Chất độc được hấp thụ theo toàn bộ hệ tiêu hóa (từ miệng  trực tràng). PHƠI NHIỄM QUA HỆ TIÊU HÓA TÍNH TAN TRONG NƯỚC/MỠ  Hợp chất cực kì ưa nước:  Hợp chất ưa nước:  Hằng số phân ly axit: Ka HA + H2O  H3O + + A− pKa=-log(Ka) TÍNH TAN TRONG NƯỚC/MỠ  Hợp chất kị nước, ưa mỡ: • B(a)P: Benzo(a)pyrene, thuộc nhóm polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), là 1 hợp chất gây ung thư. • VC: Vinyl chloride, là 1 clo hữu cơ, không màu dùng trong công nghiệp sản xuất PVC (Polymer polyvinyl cloride). VC có tính độc cao, dễ cháy và là hợp chất gây ung thư. TÍNH TAN TRONG NƯỚC/MỠ P h ư ơ n g t rì n h H e n d e rs o n – H a s s e lb a lc h Dạ dày: pH = 2 Ruột: pH = 6 Nitrosamine SỰ PHÂN BỐ CỦA CHẤT ĐỘC TRONG CƠ THỂ  Quá trình phân bố diễn ra nhanh, tùy thuộc vào lưu lượng máu, tốc độ khuếch tán qua màng tế bào (ái lực của xenobiotic). SỰ PHÂN BỐ DỊCH CƠ THỂ SỰ LƯU TRỮ CHẤT ĐỘC HÀNG RÀO MÁU – NÃO PHÂN BỐ QUA NHAU THAI THỂ TÍCH & SỰ PHÂN BỐ  Nước cơ thể được chia thành 3 phần:  Huyết tương;  Nước giữa các tế bào;  Nước trong tế bào.  Nước ngoài tế bào: nước giữa các tế bào + huyết tương.  Nồng độ chất độc trong cơ thể phụ thuộc vào thể tích các thành phần này. SỰ LƯU TRỮ CHẤT ĐỘC  Chất độc tập trung vào 1 cơ quan/mô nhất định, gọi là khu lưu trữ (“nhà kho”). Khu lưu trữ có thể hoặc không phải là “target site”.  Carbon monoxide  hemoglobin  Paraquat  phổi  Chì  xương  Protein huyết tương  Gan & thận  Mô mỡ  Xương Target site Not Target site  Hàng rào máu não là 1 cơ chế nhờ đó máu lưu thông được giữ cách biệt với các mô lỏng quanh tế bào não và chỉ cho 1 số chất đặc biệt đi qua (O2, CO2, glucose)  Màng tế bào trong hệ thần kinh trung ương mang tính ít thấm  hầu hết chất độc không xâm nhập vào được.  Nhược điểm: kháng thể & thuốc khánh sinh không thể xâm nhập  Cơ chế bảo vệ: 1. Màng tế bào bên trong mao dẫn liên kết chặt chẽ, không có lỗ giữa các tế bào. 2. Mao dẫn được bao bọc bởi tế bào thần kinh đệm (glial cell). 3. Lượng protein giữa các tế bào rất hạn chế. HÀNG RÀO MÁU – NÃO TẾ BÀO THẦN KINH HÀNG RÀO MÁU - NÃO PRALIDOXIME (2-PAM)  Chất tái hoạt hóa enzyme acetylcholinesterase (AChE) bị ức chế do nhiễm độc organophosphate.  2-PAM không phát huy được tác dụng đối với ức chế xảy ra trong hệ thần kinh trung ương do hàng rào máu não.  Vai trò của nhau thai:  Cung cấp dưỡng chất cho thai;  Trao đổi máu/khí giữa cơ thể mẹ & bào thai;  Thải bỏ chất thải từ bào thai;  Duy trì sự mang thai bằng việc điều hòa các hoocmon.  Nhiều chất ngoại lai có thể được vận chuyển qua nhau thai. Vd: hóa chất, virus (rubella), mầm bệnh, …  Nhau thai có khả năng chuyển hóa SH  ngăn ngừa độc chất xâm nhập vào bào thai. VẬN CHUYỂN QUA NHAU THAI  Qua thận (chất được chuyển hóa và thải qua nước tiểu);  Qua phân;  Qua hơi thở (ethanol);  Các con đường đào thải khác: dịch não tủy, sữa, mồ hôi, nước bọt. CON ĐƯỜNG ĐÀO THẢI Tham khảo thêm tài liệu