C HC MI TRNG Ti liu tham kho

ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG Tài liệu tham khảo: l. Essentials of Environmental Toxicology. (William Hughes) l. Environmental Toxicology (Wayne G. Landis) lĐộc học môi trường và sức khoẻ con người. (Trịnh Thị Thanh) l Giáo trình độc học môi trường, TS. Nguyễn Văn Hạ, trường ĐH ĐL 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 1

Nội dung Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Mối quan hệ liều lượng – đáp ứng Chương 3: Sự hấp thụ các độc chất Chương 4: Sự phân bố và lưu trữ độc chất Chương 5: Sự chuyển hóa sinh học và đào thải độc chất Chương 6: Nhiễm độc cơ quan chọn lọc Chương 7: Sự gây quái thai, đột biến và ung thư Chương 8: Các độc chất môi trường Chương 9: Đánh giá độ nguy hại 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 2

Chương 1: Giới thiệu (Introduction to Environmental Toxicology) 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 3

1. 1 Khái niệm Độc học và Độc học môi trường Chemicals in the Environment Outline some of the challenges this table represents. How can we (society) address those challenges? Author Chemicals in Existence New Chemicals/Year Moeller (2003) 70, 000 200 -1000 Philp (1995) 64, 000 700 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 4

Khái niệm Độc học (Toxicology) The study of the harmful effects of chemicals on the health of organisms (ultimately, humans). 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 5

Khái niệm Độc học (Toxicology) Three basic component in toxicology study: Toxicant/ Toxin/ Poison/ Hazard Bất cứ tác nhân nào có thể gây ra những đáp ứng có hại cho sinh vật sống. Adverse/Toxic effects Sự thay đổi trạng thái bình thường của cơ thể sinh vật theo chiều hướng không mong muốn Sự phụ thuộc vào hàm lượng của hoạt chất tại vị trí tiếp nhận trong một khoảng thời gian thích hợp. Living organism Vị trí tiếp nhận và tích luỹ độc chất trong cơ thể 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 6

COMMON TOXICOLOGY QUESTIONS 1. What is a poison? 2. Where dose it come from? 3. How does it get into living organism? 4. What does it do to living organism? 5. How can we treat/prevent this toxicity? 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 7

KHÁI NiỆM ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG (Environmental Toxicology) Duffus (1980): the study of the effects of toxic substances occurring in both natural and man-made environments Landis and Yu (1995): the study of the impacts of pollutants upon the structure and function of ecological systems (from molecular to ecosystem) Truhaut (1977): the branch of toxicology concerned with the study of toxic effects, caused by natural and synthetic pollutants, to the constituents of ecosystems, animals (including human), vegetable and microbial, in an integrated context 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 9

KHÁI NiỆM ĐỘC HỌC MÔI TRƯỜNG (Environmental Toxicology) Độc học môi trường nghiên cứu sự biến đổi, tồn lưu và những ảnh hưởng có hại tới con người và các sinh vật khác của các tác nhân gây ô nhiễm trong môi trường. Khái niệm độc học môi trường (environmental toxicology) và độc học sinh thái (ecotoxicology) 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 10

ENVIRONMENTAL TOXICOLOGY as a tool is based on a fourpart process The release of a chemical into the environment; The transport of the chemical into biota, with or without chemical transformation; The exposure of the chemical to one or more target organisms and The response of biosphere and constituents of the biosphere to the chemical exposure 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 11

What shall I learn? Nguồn gốc của các độc chất Những chu trình vận chuyển độc chất trong môi trường Phương thức những độc chất này đi vào và gây ảnh hưởng lên cơ thể con người Mức độ nguy hại có thể chấp nhận được và độ an toàn do xã hội quy định 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 12

Toxicology and Environmental Toxicology are similar but not identical. 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 13

There also differences Toxicology Cơ chế tự bảo vệ của sinh vật Sự nhạy cảm của từng cá thể. Những ảnh hưởng đơn Phơi nhiễm tích luỹ Environmental toxicology Sự tích luỹ sinh học Phóng đại sinh học Không bao giờ là những ảnh hưởng đơn Sự di chuyển của các độc chất trong MT 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 14

Các hướng nghiên cứu của Độc Học Môi Trường Độc học mô tả: nghiên cứu các thử nghiệm (test) Độc học cơ chế: nghiên cứu các quá trình sinh hoá mà thông qua đó các độc chất tác động lên cơ thể sinh vật. Độc học điều chỉnh: sử dụng số liệu từ độc học mô tả và độc học cơ chế để quyết định sự sử dụng của một hoá chất. 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 15

Mục tiêu nghiên cứu của độc học môi trường là phát hiện các tác nhân (hoá, lý, sinh học) có nguy cơ gây độc để có thể dự đoán, đánh giá các sự cố và có biện pháp ngăn ngừa các tác hại đối với quần thể sinh vật trong hệ sinh thái tự nhiên. 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 16

Lịch sử nghiên cứu Độc học được xem là một trong những ngành khoa học cổ xưa nhất của loài người. 2700 B. C. người Trung Quốc đã ghi chéplại những loài thực vật và cá độc. 1900 -1200 B. C. người Ai Cập đưa ra tài liệu hướng dẫn cách thu thập, chế biến và lưu trữ của hơn 800 loại thuốc và chất độc 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 17

Lịch sử nghiên cứu German physician Paracelsus (14931541) credited with being “the father of modern toxicology. ” “All substances are poisons: there is none which is not a poison. The right dose differentiates a poison from a remedy. ” 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 18

Lịch sử nghiên cứu - Paracelsus - Miner’s Disease (1533) came from inhaling metal vapors, foundation for the field of chemotherapy. - Hill (1761) linked tobacco (snuff) to cancer. - Pott (1775) linked scrotal cancer and soot (benzo(a)pyrene) in chimney sweeps. 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 19

Lịch sử nghiên cứu 20 th Century Paul Ehrlich –phát triển kỹ thuật nhuộm màu để quan sát tế bào và mô mở đường cho những nghiên cứu về sự tác động của độc chất tới cơ thể sinh vật 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 20

Lịch sử nghiên cứu 20 th Century Rachel Carson – cảnh báo về sự nguy hiểm của pesticides trong môi trường. 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 21

Sự cần thiết của Độc Học Môi Trường 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 22

ô nhiễm nguồn nước 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 23

ô nhiễm nguồn nước 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 24

Ô nhiễm không khí Cincinnati – Hazecam July 18, 2005 Ideal Conditions Why is Cincinnati hazy? 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 25

Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ Construction Equipment School Bus PM 2. 5 Diesel Truck 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 Coal Fired Power Plant 26

01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 27

Ô NHIỄM ĐẤT Pesticides are chemicals that are used to control species that interrupt our activities. Mosquitoes are an example of a pest that was controlled by a chemical called DDT. 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 28

01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 29

Các loại ảnh hưởng chủ yếu của độc chất lên cơ thể con người Chết - arsenic, cyanide Tác động nguy hiểm tới một số cơ quan - ozone, lead Biến đổi gen - UV light Ung thư - benzene, asbestos Quái thai - thalidomide 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 30

Sự nhiễm độc các cơ quan chọn lọc Central Nervous System – lead Hệ thống miễn dịch (Immune System) - isocyanates Gan(Liver) - ethanol, acetaminophen Hệ hô hấp(Respiratory Tract) – tobacco smoke, asbestos, ozone Mắt(Eye) - UV light (sunlight) Thận(Kidney) - metals Da (Skin) - UV light, gold, nickel Cơ quan sinh sản (Reproductive System) – dibromochloropropane 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 31

Your Role Risk is a part of everyday life, and one’s decisions as to the ‘acceptability’ of a particular risk is influenced by knowledge and experience. While we can’t do much about the ‘experience part’, we can try to increase the public’s knowledge about the risks and benefits of all things chemical. 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 32

1. 2 Một số Khái Niệm của Độc Học (Toxicological Concepts)

Một số khái niệm của độc học Độc chất (toxicant, poison, toxic element) là những chất khi xâm nhập vào cơ thể gây nên các biến đổi sinh lý, sinh hoá, phá vỡ cân bằng sinh học, gây rối loạn chức năng sống bình thường của các cơ quan trong cơ thể. Độc chất có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc là những hợp chất nhân tạo. Phytotoxins Zootoxins Bacteriotoxins

Một số khái niệm của độc học A xenobiotic is a chemical which is found in an organism but which is not normally produced or expected to be present in it. It can also cover substances which are present in much higher concentrations than are usual. Specifically, drugs such as antibiotics are xenobiotics in humans because the human body does not produce them itself, nor are they part of a normal diet.

Introduction to Xenobiotics may be naturally occurring chemicals produced by plants, microorganisms, or animals (including humans). Xenobiotics may also be synthetic chemicals produced by humans. Poisons are xenobiotics, but not all xenobiotics are poisonous.

How Xenobiotics Cause Toxicity Some xenobiotics cause toxicity by disrupting normal cell functions: Bind and damage proteins (structural, enzymes) Bind and damage DNA (mutations) Bind and damage lipids React in the cell with oxygen to form “free radicals” which damage lipid, protein, and DNA

Liều – yếu tố quyết định chất độc hay không Một chất được xem như không độc có thể gây nhiễm độc ở mức liều cao (Too much of a good thing can be bad). Các chất có độc tính cao có thể không gây tử vong với một liều thấp dưới mức nguy hiểm. 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 38

Lethal Doses Chemical Lethal Dose Sugar (sucrose) 3 quarts (1 quart = 1, 135 L) Alcohol (ethyl alcohol) 3 quarts Salt (sodium chloride) 1 quart Herbicide (2, 4 -D) one half cup Arsenic (arsenic acid) 1 -2 teaspoons Nicotine one half teaspoon Food poison (độc tố trong thịt) microscopic(rất nhỏ) Source: Marczewski, A. E. , and Kamrin, M. Toxicology for the citizen, Retrieved August 17, 2000 from the World Wide Web: www. iet. msu. edu/toxconcepts. htm. 01/09/2010 Bài giảng Độc học môi trường – K 32 39

Một số khái niệm của độc học Sự phơi nhiễm (Exposure) – Contact providing opportunity of obtaining a poisonous dose. Phơi nhiễm mãn tính: Nhiều phản ứng tiếp xúc diễn ra trong một thời gian kéo dài hay một giai đoạn sống đáng kể của người hay động vật (thường là từ vài năm đến cả đời). Phơi nhiễm cấp tính: Phơi nhiễm lũy tích: Tổng phản ứng tiếp xúc của một sinh vật với chất gây ô nhiễm trong một khoảng thời gian.

Một số khái niệm của độc học Dose (liều lượng) là một đơn vị của sự xuất hiện các tác nhân hoá học, vật lý hay sinh học. (đơn vị: mg, g, ml/kg trọng lượng cơ thể) Reponse (đáp ứng): Phản ứng của cơ thể sinh vật Đối với tác động của chất gây kích thích. Dose-Response Relationships:

Một số khái niệm của độc học Ø Sự nhiễm độc - Toxicity (trạng thái bị ngộ độc) là một thuật ngữ chung được dùng để chỉ những ảnh hưởng hay triệu chứng có hại gây ra bởi độc tố trong cơ thể. Các biến số ảnh hưởng tới sự nhiễm độc Cá thể tiếp xúc Độc chất Lý tính Hóa tính Liều Đặc tính của cá thể (loài. Giới tính, độ tuổi, tinh trạng sức khỏe Vị trí tiếp xúc Yếu tố khác Thời điểm trong ngày Thời gian tiếp xúc Điều kiện môi trường

Xác định sự nhiễm độc (Determination of Toxicity) Chọn cá thể thử nghiệm Chọn đáp ứng quan sát Chọn thời gian thử nghiệm hay thời gian tiếp xúc Chọn liều thử nghiệm Xác định liều để thử nghiệm: Nên chọn loạt liều logarit, hạn chế dùng liều tuyến tính

Phân biệt các dạng nhiễm độc dựa vào yếu tố thời gian và vị trí tiếp xúc (short-term exposure) ØSự nhiễm độc cấp tính: triệu chứng đột ngột và xảy ra trong thời gian ngắn. Thường liên quan tới sự tổn thương có khả năng phục hồi được của tế bào. W. Tassaneeyakul 44

Phân biệt các dạng nhiễm độc dựa vào yếu tố thời gian và vị trí tiếp xúc (repeated exposures) ØSự nhiễm độc mãn tính: diễn ra trong một thời gian dài và liên tục. Thường liên quan tới sự tổn thương không có khả năng phục hồi được của tế bào. W. Tassaneeyakul 45

Phân biệt các dạng nhiễm độc dựa vào yếu tố thời gian và vị trí tiếp xúc ØSự nhiễm độc cục bộ: xảy ra khi các triệu chứng nhiễm độc chỉ xảy ra ở vị trí tiếp xúc với độc chất ØSự nhiễm độc toàn phần: khi có triệu chứng nhiễm độc tại các vị trí cách xa vị trí tiếp xúc với độc chất. ØSự nhiễm độc tức thời: xảy ra nhanh sau khi tiếp xúc với độc chất ØSự nhiễm độc chậm : triệu chứng nhiễm độc ghi nhận được sau khi tiếp xúc với độc chất một khoảng thời gian dài.

Một số khái niệm của độc học Độc cấp tính (Acute Toxicity): Khả năng một chất gây ra những tác hại sinh học nghiêm trọng hoặc tử vong khi nhiễm hoặc dùng một liều đơn nhất sau một khoảng thời gian ngắn. Độ độc mãn tính (Chronic Toxicity ): Khả năng mà một chất có thể gây ra sự nhiễm độc về lâu dài cho sức khỏe con người và các sinh vật khác.

Thuật ngữ Toxicokinetics(độc động học) ß Absorption (hấp thu) ß Distribution (phân bố) ß Storage (lưu trữ) ß Metabolism (trao đổi chất) ß Excretion (đào thải) Toxicodynamics(độc động lực học) Mechanisms (Cơ chế) exposure-response (Phơi nhiễm – đáp ứng) Susceptibility (tính nhạy cảm)