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局部(皮肤

皮肤由三层组织组成——表皮、真皮层和皮下组织——是许多物质的有效屏障。皮肤的外层是表皮,包含五层细胞。的角质层表皮层是表皮的最外层,由死细胞组成,是化学物质通过皮肤转移的主要屏障。虽然非极性化学物质穿过皮肤扩散通过角质层,该层死细胞不存在主动转运。第二层,真皮层,较厚,松散排列结缔组织胶原蛋白和弹性蛋白纤维的水基质细胞,以及汗腺、毛囊、毛细血管和淋巴管。穿过表皮后,化学分子被吸收到循环系统通过毛细血管。毛细血管流入皮下组织的小静脉。

角质层对水溶性分子和离子的渗透性不强,尽管脂溶性分子在一定程度上可以穿过角质层。渗透性与化学物质的脂溶性成正比(即,高脂溶性化学物质易于吸收),与渗透性成反比分子量化学的(即,速率吸收随着分子分子量的减小而增加)。

经皮吸收的速率也随身体不同部位角质层的厚度而变化。前额、腋窝、背部和腹部的皮肤吸收速度比脚底和手掌等较厚的区域要快。皮肤的状况也很重要。当皮肤湿润而不是干燥时,经皮吸收更快。

固体不能通过皮肤被吸收,因为皮肤通常没有被液体覆盖,因为胞饮作用在死亡细胞中不发生。液体化学物质能穿透皮肤主要是因为它们的脂溶性。气体和某些蒸汽也可以通过皮肤被吸收,尽管吸收程度远低于吸入。

吸入

吸入气体和蒸汽的吸收不同于气溶胶的吸收,因此将分别讨论。

由于气体和蒸汽的吸收原理相同,这里用“气体”一词来表示气体和蒸汽。吸入气体的吸收主要发生在肺部。然而,在气体到达肺部之前,它们会通过鼻腔,在鼻腔中,高水溶性或高活性的气体分子被粘膜保留。

与肠道和经皮吸收化学物质不同,呼吸气体的吸收不取决于肺泡的pH值,因为气体分子没有电离。它也不依赖于气体分子的脂溶性,原因有三。首先,肺泡气体分子靠近毛细血管。其次,肺泡形成一个巨大的气体吸收表面。第三,单位血液流经肺部所需的时间足以让气体分子从肺泡空间扩散到血液中。

气体分子通过分配,这是两个阶段之间的气体转移过程,比如空气和血液之间,或者血液和组织之间。气体分子在分配过程中,由高分压相向低分压相移动相邻低分压相。当一个人第一次吸入气体时,气体在空气中的分压高于血液中的分压,将气体分子从肺泡空间推向血液。随着更多的气体分子进入血液,血液的分压升高。最终,空气和血液之间的分压梯度消散,气体转移停止;平衡然后到达,通常是在血液离开肺部之前。

血液携带气体分子到身体的其他部位,在那里气体从血液转移到组织,直到达到平衡。血液在肺部吸收了更多的气体分子,这个过程一直持续到身体各个组织中的气体与进入组织的血液的气体平衡为止。此时,除生物转化外,只要暴露浓度保持不变,就不会发生进一步的气体净吸收。一个人可以永远呼吸这种气体而不吸收更多独特的气体暴露的特点。

粒径大小和水溶性气溶胶化学性质是决定气溶胶吸收的重要特征。为了使气溶胶被吸收,它必须被吸入并沉积在空气中呼吸道.如果不沉积,气溶胶颗粒就会被呼出。小于100微米(0.004英寸)的气溶胶可以被吸入。

气溶胶的大小也决定了颗粒沉积在呼吸道某一区域的趋势。较大的气溶胶(大于5微米)倾向于沉积在上呼吸道,而较小的气溶胶(小于5微米)更有可能沉积在肺部较深的部位。鼻子就像一个“洗涤器”,过滤较大的气溶胶,从而保护肺部免受受伤

一旦沉积,气溶胶颗粒必须溶解在液体中内衬呼吸道才能被吸收。对于大多数水溶性差的气溶胶,颗粒通过机械或细胞途径从呼吸道清除。在鼻咽区,机械清除方法包括打喷嚏和擤鼻涕,以清除沉积在鼻腔前五分之一的颗粒。沉积在鼻腔其余部分和咽部的颗粒被这两个区域表面的称为纤毛的微小毛发去除,纤毛几乎不间断地拍打,将一层覆盖的粘液推向喉咙(粘液纤毛器)。任何沉积在黏液上的颗粒都被带走并最终被吞下。

在气管支气管区域,机械间隙包括咳嗽和粘液纤毛器官。气管、支气管和细支气管,直到末梢细支气管都被粘液和纤毛覆盖。粘液纤毛器向上移动到喉部,在那里呼吸道与食道相连。这些颗粒最终被吞下,并可能被吸收胃肠道

肺泡在整个呼吸系统中,该区域的颗粒清除速度最慢,除非颗粒是水溶性的,在这种情况下,它们很容易通过溶解被清除。呼吸细支气管和肺泡中的水不溶颗粒通过细胞方法去除,主要是通过吞噬细胞的巨噬细胞-清除细胞碎片在体内通过一种叫做吞噬作用的过程。一旦被吞噬,含有颗粒的巨噬细胞被末端细支气管中的粘液纤毛器清除。排列在肺泡内的细胞的胞饮作用可能将游离颗粒移动到间质空间,在那里它们要么进入淋巴管毛细血管并被携带到血液中,要么经历一个漫长的溶解过程。不溶于水的颗粒可能需要数年时间才能溶解,这取决于化学物质,这就是为什么沉积在肺泡区域的不溶于水的颗粒往往会长时间停留在间隙空间,并可能造成严重的伤害。

的频率曝光

曝光的第二个重要条件是频率:急性(单次照射)、亚慢性照射(重复照射总持续时间不超过个人一生的10%)和慢性照射(重复照射总持续时间超过一生的10%)。暴露频率之间的差异是化学物质在目标组织中维持的时间长度。单次接触一定剂量的毒物可能足以在目标组织中产生毒性浓度,从而导致毒性的发展。同样剂量的重复照射会增强伤害的严重程度是由于目标组织中有毒化学物质的存在。毒素的持续存在可能损害受损细胞进行修复的能力,从而阻止任何恢复的机会。因此,产生症状和中毒迹象的单次剂量如果长期重复使用可导致死亡。重复接触某些化学物质也可能产生与急性接触不同的毒性作用。

有毒的积累是反复接触某种化学物质产生毒性而单次接触可能不会产生毒性的原因之一。在一个假设案例,如图2在美国,化学物质a在目标组织中的浓度超过每克100毫克才会造成毒性损伤。如果化学物质A的剂量在组织中不会产生毒性水平,并且化学物质在24小时内基本上完全消除,那么每天一次以相同剂量重复暴露不会产生毒性。对于化学物质A,急性接触和反复接触的毒性没有区别。然而,假设有一种类似的化学物质B,其消除速度较慢,因此化学物质B在24小时内不能完全从目标组织中消除。如果以与化学物质A相同的剂量暴露于化学物质B, 24小时后目标组织中B的浓度不会归零。因此,每天接触B会导致毒素累积,使B的峰值靶浓度逐日增加。最终,有毒物质阈值达到了,伤害就会发展。因此,重复暴露可产生毒性,如果只给一次剂量,则不会造成伤害。