亚硒酸钠在雏鸭体内药动学及毒理学的分析讲课讲稿.docx

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除摘要选择健康雏鸭做实验动物，通过人工复制硒缺乏病和硒中毒病模型，应用现代药理 学和毒理学的最新研究方法，首次全面系统地研究：(1)亚硒酸钠在不同硒水平(正常 硒水平、低硒水平和中毒硒水平)雏鸭体内的药物代谢动力学和毒物代谢动力学，以指 导临床科学合理地用药：(2)亚硒酸钠在雏鸭体内的毒理学，以深入揭示硒中毒的分子 机理。f研究结果表明：1血药动力学特征分别为：低硒水平：符合一级吸收二室开放模型，其理论方程为：C=-00439e-26925t+O1085eo 005“一00646e41174其主要动力学参数为：吸收半衰期(TI2Ka)为5 9026hrs，达峰时间(Tmax)为2303hrs， 消除半衰期(Tln9)为13113hrs，曲线下面积(AUC)为1993 MgIHrs，表观分布 容积(Vd)为760389 Lkg。 正常硒水平：符合一级吸收二室开放模型，其理论方程为：8077C=O 1147e-012“4-00080。o o目一O 1227e4其主要动力学参数为：吸收半衰期(Ttal(a)为O8580hrs，达峰时间(Tmax)为279hrs， 消除半衰期(Tln F)为3795hrs，曲线下面积(AUC)为1702 M鲫Hrs，表观分布 容积(Vd)为278465 Lkg。 中毒硒水平：符合一级吸收二室开放模型，其理论方程为：C=0115】eml601I+00508旬005“一O1659e。105其主要动力学参数为：吸收半衰期(T，nK丑)为06240hrs，达峰时间(Tmax)为239hrs，消除半衰期(T)为13824hrs，曲线下面积(AUC)为】0694 M刚Hrs，表观分布容积(Vd)为223977Lkg。2组织动力学特征分别为：低硒水平：肝脏、肾脏、脾脏、胰脏、肌胃均符合级吸收二室开放模型，肌肉符合 滞后一级吸收一室开放模型，心脏符合一级吸收一室开放模型。硒在肝脏中吸收最快， 其次为心脏、肌胃、胰脏、肾脏、脾脏，肌肉吸收最慢：硒的消除都比较慢，最快的 为肌肉，其次为心脏、肝脏、脾脏、肾脏、胰脏、肌胃。 正常硒水平：心脏、肝脏、肾脏、脾脏、胰脏、肌胃均符合一级吸收二室开放模型， 肌肉符合滞后一级吸收一室开放模型。硒在肝脏中吸收最快，其次为肾脏、胰脏、心 脏、脾脏、肌胃，肌肉吸收相对较慢，开始出现一段滞后时间为121h，然后开始吸收， 并于2055h达到峰浓度；硒的消除都比较慢，最快的为肌肉，其次为肝脏、胰脏、肾脏、脾脏、肌胃、心脏。中毒硒水平：肝脏、肾脏、脾脏、肌胃均符合一级吸收二室开放模型，胰脏符合滞后 一级吸收S5室开放模型，肌肉符合滞后一级吸收一室开放模型，心脏符合一级吸收一此文档仅供学习和交流室开放模型。硒在肝脏中吸收最快，其次为心脏、肾脏、肌胃、胰脏、脾脏，肌肉吸 收最慢：硒的消除相对正常和低硒时都比较慢，最快的为肌肉，其次为胰脏、心脏、 肾脏、肌胃、脾脏、肝脏。3根据单剂量给药参数计算多剂量给药参数，提出相应的I临床给药方案。低硒水平：首 次先导剂量(D)为17046 mgkgBW，维持剂量(Do)为08mgkgBW，给药间 隔(t)为120hrs，血药平均稳态浓度(C)为01664 u gml。正常硒水平：首次先导 剂量(D+)为O6466mgkgBW，维持剂量(Do)为06mgkgBW，给药间隔(T) 为144 hrs，血药平均稳态浓度(C)为01460 u gml。4根据临床症状、病理变化、实验室检查(包括血常规各项指标的变化，肝功能各项指 标的变化，SAGAG比值的降低)，特别是血液、组织和羽毛中的硒含量测定，即可建 立雏鸭硒中毒的诊断。这一结果为临床雏鸭硒中毒病的诊断与防治提供科学依据。对 于雏鸭硒营养状态监测和食品卫生检验具有十分重要的意义5硒对动物机体的毒性作用是通过影响抗氧化系统、自由基代谢、细胞凋亡、神经系统、 免疫系统、泌尿生殖系统、甲状腺代谢和血液学等多方面综合作用的结果。这一结果 为揭示硒毒理提供了新的思路和见解。其中，含硒酶活性变化，抗氧化系统损伤，自 由基代谢紊乱是硒毒性作用的基础；肝脏、肾脏、心脏、大脑、脾脏、睾丸等器官的 病理变化是硒毒性作用的关键；硒在体内的吸收、分布、代谢和排泄是硒毒理研究的 重点；中毒量硒诱导肝细胞凋亡是硒毒理的最新观点：贫血、甲状腺代谢异常和免疫 功能下降是硒毒性作用的显著变化：硒和硫的竞争作用干扰硫代谢，抑制巯基酶活性， 影响细胞的有氧氧化过程是硒毒理的另外环节；自由基对DNA和RNA分子的损伤是 硒毒理今后进一步研究的方向。、，J关键词：舅警鸭药动学毒动学搴翟学自由基细胞凋亡STUDIES ON THE PHARMACOKINETICS AND TOXICOLOGY OFSODIUM SELENITE IN DUCKLINGSABSTRACTThe healthy duckings were selected 05laboratory animals，and the models of selenium deficiency andseleniumpoisoning werereconstructedby thenewestmethod of modem pharmacology and toxicology this paper studied for the first time and comprehensively：(1) Thepharmacokineticsand toxicokineticsof sodiumseleniteinducklingswithdifferentselenium level(normal selenium level，deficiency selenium level，poisoning selenium level) to guide reasonable employment ofdrug ofveterinary clinic；(2)The toxicology of sodium selenite in duckings to deeply reveal molecular mechanism of selenium poisoningThe results were as follows：1The characteristics ofblood-phamacokinetics：Deficiency selenium leveE：Conforming to the first order absorption and two compartment open model，the theoretical equation was：C=-00439e2 6925+O1085e。o 0051一O 0646e44The primary kinetic parameters：the half-life absorption(T；2Ka)Was 59026hrs，the time of reaching maximum concentrmion(Tmax)Was 2303hrs，the halGlife ofelimination(Tln。) Was13113hrs，the area under the curve(AUC)Was1993 M。鲥Hrs，and the volume of distribution(Vd)Was 760389 LkgNormal selenium level：Conforming tO the first ordelabsorption and two compartment openmodel，the theoretical equation Was：8077。C=01147e加1284+O0080加018“一O1227eoThe primary kinetic parameters：the halflife absorption(Tlnb)WaS 08580hrs，the time ofreaching maximum concentration(Tmax)Was 279hrs，tile halGlife ofelimination(T1n口)Was 3795hrs，the areaunder thecurve(AUC)Was1702MslHrsand the volume ofdistribution(Vd)Was 278465LkgPoisoning selenium level：Conforming to the flrst order absorption and two compartment open model，the theoretical equation Was：C=O115le4160“+O0508。0050l一01659e105The primary kinetic parameters：the half-life absorption(Tl口b)Was 06240hrs，the time of reaching maximum concentration(Tmax)Was 239hrs，the halGlife ofelimination(T1n口) wasl3824hrs，the area under the curve(AUC)WaS10694 M1Hrs，and the volume of distribution(Vd)was 223977Lkg2The characteristics oftissue kinetics：Deficiency selenium level：liver,kidney,spleen，pancreas and gizzard conformed thetwo compartmentopenmodelwiththefirstorderabsorptionheartconformedtheonelfleone。mpartmentopenmodelwiththefirstorderabsorption，muscleconformedmpartment o。en model and first order absorption with a lagtime弧e absorption ofseleniuml tissue liver were quickest,heart,ejzzard，pancreas，kidney and spleen werein order olecoming slowemuscle was the slowest and with a lagtime；孙e elimination of selenium inssue was all slow,muscle were the quickest，heart，liver,spleen，kidney,pancreas and gizzardJere in order ofbecoming slowerorml selenium level：heart,liver,kidney,spleen，pancreas and gizzard conformed the twoompartmant open model with first order absorption，muscle conformed the one compartment lae【1 model and first order absorption with a lagtimene absorption ofselanium in tissue liver eere quickest，kidney,pancreas，heart，spleen and gizzard were in order of becoming slower, nusclewasthe slowestandwithalagtime(121hrs)，Tmaxwas 2055hrs；The eliminationofeleniumn tissue was all slow,muscle were the quickest，livet pancreas，kidney,spleen， iwei and heart were in order ofbecoming sloweroisoning selenium level：liver,kidney,spleen and gizzard conformed the two compartment)pen model with first order absorption。paocreas conformed the涨e compartment open modelmd first order absorption with a lagtime，muscle conformed the one compartment open modei md first order absorption wim a lagtime,heart conformed the one compartment open model 州th first order absorptionthe absorption of selenium in tissue 1iver were quickest。heart，ddneygizzard，pancmas and spleen were in order of becoming slower,muscle was the；lowest and with a lagtime；髓e elimination of selenium in tissue螂slow compared withaeficiency selenium level and normal selenium level，muscle were the quickest，pancreas，eart，kidney,gizzard，spleen and fiver were in order ofbecoming slower；Fheparametersof multotedoSOS werecaIculatedforclinictreatbasedonthekinetic，arameters of the single doseDeficiency selenium level：loading dose(D+)was17046mgkgBW,maintenance dose(Do)was O。8mgkgBW,dosing intemat(t)was t20hrsandrnean steady state blood level(C)榴e1664*gml。Normal selenium level：loading dose()+was06466mg,kg8Wmaintenancedose(Do)was0，6mgkg13W,dosinginternalt)was 144hrsand mean steady state blood level(C)was O，1460 4 gml，4The diagnosis of selenium poisoning was established on the basis of elinical symptom pathological changes and laboratory examination(including changes of blood examination indexes，changes of examination of liver function indexes and reduction SAJGAG ration in serun,1)，especialy analysis ofselenium concentration in die blood，tissues and featherAll these could provide scientific basis for the diagnosis and prevention ofclinical selenium poisoning in duck ngs，and were very significant for detecting the situation ofselenium-nutrition and testing food hygiene，SSelenium has toxic effects on animals by effecting antioxidative system。metabolism of ffee radical，apoptosis，neural system，jmmune system，urinary-reproductive system，metabolism of thyroid，bloodotogy and so on。These results provided new insight into the toxic effects ofselenium，withthebasis船he thechangesof enzymeactivityof selenium，damage anti-oxidative system，disorder of metabolism of free radical；the key to be the pathologic changes of liver,kidney,heart，serebrum，spleen，testis and SO on；the emphasis to be qabsorption，distributlon，metabolism and elimination of selenium in animals；the newest vieto be the fact that amottnt of toxic selenium carl；nduce apoptosis of liver-cell；the signifiea changes to be the anemia,disorder ofmetabolism ofthyroid and reduction ofimmune functk the addifional procedure to be the fact that the competition hetwsen selenium and sulpha interfered metabolism of sulphate，substraineel the activity of-SH enzyme and affected tit oxidative pm辨un with oxygen in cell；and the future direction to be the damage to DNA af RNA caused by free radicalsKeywords：selenium：ducking：pharmacokinetics：toxicokinetics：toxicology；freradicals：apoptosisDoctoral student：Wu rui Supervisor：Professor Kang Shiliang。些辩奄磊l磁的理纯性震疆(s。)楚一辩褥蠢分数嚣索，簸予垮数34t缀予譬鸯73。拳6，筵铃半经O16rim， 原子半径O14 nm，斑予半径0。198 nm(-2债)、O042nm(十6价)，电受性255t电 子鞫凝淤蝈矧”4s24p4，位予元鬃周期衰箭西周期第六主簇非盎属硫和盒属碲之间，在蠡然赛；冀一2蛰、0蹬、+4徐帮蝎债澎式存在，所形藏躲诧台襁与元素硫黉撅。硒纯穆Se2一)以旗化氨(鞋2Se)牵艮盘属硒仡妨存在予鑫然赛孛。鞋2s#燕一静蠢 恶奥气昧、有毒的气体，溶于水，矍强鼗性。金属硒化物多往金属硫化物矿床(如 Fe、Cu、Pb)中缴现。嚣为Se。的离子半径避0，j98nm，s2一的离子半径为O184nm，Se“ 与so饕鼗经豢袋篷l。金耩硒铯携及耀巯诧秘照潘予痰，微生物佟瘸爵产燮硒的挥 发性甲基褥生物，躲二甲墓二醚纯物(CH3Se-SeCH3)必不漆蛙鸯枕佳食物。元素态硒(Seo)的晶体形式怒n肇斜晶系柳0单斜品系以及红色结晶体Se。元 豢恋se的两静无定形形式燕红色无定形和玻璃译或熏色变体剐。所有这蛰晶体形式 在农审簿蹩难溃鲍，显嚣转麴氧豫鼓蝾艨麓畿簿嚣弱。元素态耀霹氧纯为Se032-糯 So执“，还原为se“。弱价硒三Seq、H2Se03袋SeOj“(HSe03)形式存在。奎气中燃烧Se或使Se 与默Ol爱斑垮霹囊蕊Se02。餐它荔被S02、NH3葳莱璺有机化物还藏成元素se。 登硒酸H2Se03楚静弱羧。警PH馕瞧酸性戮中瞧变纯黠，大多数嚣磷酸盐谶耩癌 的硒酸盐游艇度低。甄硒酸放在酸性环境中可被强逐藤裁(虹抗坏巍酸Vc、二戴识 硫S02、有税微生物)还原城元豢态Set4,5j。在j：壤中城硒酸盐常常容易被铁的氧化 掳帮氨甄德臻鞋及锅倍睾鬣纯镪耩吸辩t61。其暇搿幸餮取凌于pH德、徽粒成分藏度与窘鬃，“。六价硒以H2Se04翻磁酸盐方式存在。硒酸是一种强鹱，医_I魄不会蹬自然器串水 和PH德静变化黹变纯。磷酸赫极荔溶粹，不会像疆礴酸赫那样被壤成分强烈吸跗， 著摄Se042-11难迁移澎式硒(Se03或元素态磁)翻转纯过程较为缓镄p罐“。磷酸赫 是辅爨荔坡植物吸收鲍一秘影式12A3l+硒在自然界中有六种稳定同位素，它们分别是748e(O185)、76Se(866)、”Se (73)、”Se(232)、Se(5065)、和“Se(835)。还有三种放射性同位 索”se、”Se、“se，其中”Se o广泛耀予釜耱实验、糕疗谚断、搦擒和示稼。2惩在盘然爨孛憋分东硒燕重簧戆生禽嚣素。毫磁嚣低辅蠕会S慧麓瓣发受各种疾瘸。硒由爵然羿中的壤、水、空气避入缓物体，避过蜜螺虢控剿着秘穆懿硒藿葬状掇，毽建，疆究疆在 自然赛的分布及其对生物的有效性对缎护人类健康和畜牧生产是非常有窳义的。21土壤中的硒硒是自然界广泛分布的微量元素，硒在地壳中的丰度为005,-009mgkg，约为硫 丰度的16000，砷丰度的150。岩石平均含硒009mg&g。土壤中硒的含量为0lO屯00 mg，kg，平均020 mgkgIl4l。缺硒土壤含硒量平均值为O15 mgkg，个别可低于0叭m非g：高硒土壤含硒量可高达8000 mgkg以上【”】。地壳表面硒的含量分布极不均匀，呈明显的地带性分布。硒的分布与土壤类型有关”“。低硒或缺硒地带主要分布在南北纬30-60。之间，土壤类型主要为灰化土、灰棕壤、棕壤和黑土地带，多数为湿 润偏酸的还原环境，有利于硒的淋溶和迁移，使土壤缺硒。富硒地带主要分布于干旱、 半干旱的草原栗钙土、荒漠草原棕钙土等土壤上。就世界范围而言，缺硒或低硒的土 壤带面积大于富硒土壤带。我国土壤中硒的含量为O047-0993 mgkg，平均O290 mgkg【1“。据中国科学院 地理研究所的调查测定，发现我国存在一条由东北向西南以棕褐土体系为中心的环境低硒地带。主要包括黑龙江、吉林、辽宁、北京、山东、内蒙、甘肃、四川、云南、 西藏、浙江等省份的部分地区。低硒带土壤表层中硒的平均含量o170 mgkg，目前已证实我国高硒地区主要分布于湖北省西南部的恩施市，并跨越长江三峡地带向鄂西北延伸至陕西省紫阳县，硒含量在7127 4 mgkg范围l。评价食物链系统中硒水平的关键是土壤中有效硒而非土壤全硒量。目前国内多以 土壤水溶性硒含量作为土壤有效硒水平的评价指标。但这种指标不适宜在有机质高和 低硒士壤上应用，有机络合浸提剂ABDTPA，AAACEDTA，MelichHI和KH2P04 等浸提的土壤有效硒可望有较好的应用前景。22水中的硒水是硒迁移和沉淀的主要介质。天然水体中的硒主要来源于对岩石硒的萃取、土 壤的淋溶、大气降尘、生物体腐解和工业污水的排放，一部分硒进入河流后为沉淀物 所固定并随着沉淀物退出循环。其余部分流入海洋，沉淀于海底形成沉积岩：也可以 被海生动植物和微生物所利用。一般海水含硒量为46kg，河水含硒量为0510g，l(g；低硒地区河流中水的含硒量O1“kg，高硒地区河流中水的含硒量可高达50 “gkg，通常饮水中硒含量灌_：小草木及裸子植物被子植物 双子叶植物单子叶植物口“。对于般植物种类的硒含量有十字花科禾本科豆 科谷类作物的趋势口“。在各类谷物中小麦对硒的积累晟多，水稻最低。籽粒或种子 中的硒含量大于茎杆硒含量。小麦对硒的吸收在拔节期前，主要分配在叶片中，生长 后期已基本不吸收硒，植株的硒逐渐向茎杆、叶鞘，最后在麦穗中富集，占 62362 9I”1。土壤中硒存在的化学形态是决定植物硒有效程度的重要因素。据研究，我国28 个省(市、自治区)约有72县的饲料及牧草中硒的含量处于缺乏或严重缺乏范围。 浙江省31个县(市)的12种饲料测定表明，有322县的饲料平均含Se量O02mgk2(严重缺Se)，452Se含量在o 03-1305 mgkg范围(低Se)。研究土壤中硒的存在形态及转化因素对提高饲料及牧草中Se的水平无疑是十分重要的。茎型。，!耋塑些些墼些蜜些窒些塑尘警些圣耋耋坠硒在生态营养系统中的循环硒的生物地球化学循环是人体不停地从循环体 系中吸取硒营养的源泉。另一方面人体参与硒的循环体系，除了吸收摄取外界的硒之 外，还将通过代谢作用向体外释放硒，即通过呼吸系统呼出二甲基硒化物，通过消化 系统排出尿和粪便中的硒化物。从图l可见，由土壤、水、大气与生物界植物、动物、 人类组成的硒的生态循环系统，其中植物一动物一人和植物一人分别组成硒食物链并 分别与土壤、水、空气组成不同级别的循环系统例如土地一植物一动物一人系统、 土地一植物一人系统、土地一植物系统、土地一植物空气系统、水一植物一空气系 统、水一人一动物一空气系统、土地一空气系统等。食物链系统是能量和物质的单向 流动系统，生物界一无机界则形成能量和物质的循环系统。岩壤图1l硒的循环流程图Fig 1一lThe flow chart of selenium circulation3硒的生物学效应31硒对植物的生长效应植物通过根系和叶片从土壤和空气中吸收硒、同时也通过叶片向空气中排放硒。 这一吸收排放过程构成了植物体的代谢机制。关于硒是否是植物生长的必需营养元 素目前还未作出最后的结论。但在农业生产中常可观察到施用少量的硒，对农作物 的生长和农产品品质的提高均有促进作用。一般低浓度的硒(0 0010 05 mg&g)，对 作物生长有刺激效应。如陕西大骨节病病区，对土壤施用适量的硒，可提高谷子产量 5 5167：东北克山病病区对玉米、大豆、小麦喷施亚硒酸钠的试验证明可提高小 麦籽粒中氨基酸，尤其是胱氨酸的含量。但是也有许多结论相反的报道(BroyeLl968、 1972)。过量的硒对植物有毒害作用，一般非蓄硒植物含硒量50 mgkg时，就会使 植物中毒，表现出生长缓慢、植株矮小、叶子失绿等中毒症状。因此对于硒是否可作 为植物的一种必需营养元素，还应作进一步的研究。目前更多趋向于使用硒的复合肥 料(即将硒加入NPK肥料中)，既增加作物产量，又提高作物中硒的含量。有人推测 硒在高等植物体内同样具有抗氧化作用因为在不同植物体内已检测到GSHPx的存 在，而且施用适量硒可提高植物中GSHPx的活性。随着研究的进一步深入，硒完全有可能被确认是高等植物的必需营养元素。32硒对动物的生物学效应Schwarz和Fo|Iz(1957)首先证明硒是动物的必需营养元素。现在已有大量文献 报道了动物硒缺乏和硒中毒引起的疾病和症状。动物缺硒遍及世界许多国家，一度成 为畜牧业的灾难。目前以知土壤中硒缺乏与动物健康有直接或间接关系的疾病大约有 40多种，如家畜的白肌病(营养性肌肉萎缩症)、家禽的渗出性素质(易出血)和胰 腺纤维病变、猪营养性肝病和桑葚心、牛、羊、猪、禽的腹泻、繁殖力低下、流产、 死胎等。人类的克山病、大骨节病、高血压、冠心病、扩张性心肌炎、各种癌症、溶 血性贫血、婴儿猝死病等。人畜摄入过量的硒，亦可发生毒害反应，慢性硒中毒表现为易疲劳，体重减轻， 毛发、指甲、蹄壳脱落，指甲褪色、变脆，贫血，龉齿发生率升高：亚急性硒中毒表 现脂肪变性，视力下降，肾变形，胰腺及肾上腺皮质出血性坏死，肠道系统充血溃疡 等；急性硒中毒表现精神沉郁，食欲不振，呕吐，心脏和肾皮质出血等。适量硒在动物体内的生理作用是多方面的。它以硒半胱氨酸的形式参与微粒体混 合功能氧化酶体系，起传递电子的作用，与很多重要活性物质的合成、灭活以及外源 性毒物生化转化过程有密切关系；构成谷胱甘肽过氧化物酶成分，使氧化型谷胱甘肽 转变为还原型，从而消除细胞中产生的过氧化脂质对生物膜的破坏；参与辅酶A、辅 酶Q的生物合成，在生物氧化过程中起传递电子的作用；能加强o酮戊二酸脱氢酶 系的活性，在脱羧基过程中发挥作用等等。硒的生理功能与维生素E有密切关系，硒与维生素E对细胞均有保护作用，两 者存在着复杂的补偿和协同关系，但其作用机制不同。维生素E的作用是降低脂质 氢过氧化物的形成，而硒则是通过GSHPx的作用加速脂质氢过氧化物(ROO