第四节 排泄

排泄是外源化学物及其代谢产物向机体外转运的过程。外源化学物的排泄途径主要有从肾脏排到尿和肝脏经胆汁排到粪便中的途径，其他还有肺脏（呼气）、皮肤（汗、皮脂）、乳汁、唾液和泪液等。机体的排泄能力是影响毒性表现的重要因素之一，因为排泄是决定体内外源化学物浓度变化速度的因素之一。值得一提的是肾脏、肝脏、肺、乳房、皮肤等都有各自的代谢和排泄特点，排泄器官也可能是外源化学物的靶器官。

一、经肾脏排泄

外源化学物随同尿液经肾脏排泄的效率极高，肾脏也是最重要的排泄器官，其主要排泄机制有三：即肾小球滤过、肾小管分泌和肾小管重吸收。随血液循环到达肾脏的外源化学物在肾小球过滤，或者被近曲小管主动分泌到肾小管中，再运到远曲小管。如果在远曲小管没有被再吸收，就可经尿排泄。尿排泄是以上三种过程的总和，可用下式简单表示。

尿排泄＝肾小球过滤+肾小管分泌－肾小管再吸收

（一）肾小球过滤

肾小球的毛细血管壁不同于一般细胞膜，具有7～8nm大小的微孔。血液成分中分子质量在50000u以下的物质都可以过滤。大分子物质如血浆白蛋白（分子质量约60000u）基本上不能通过。从分子质量上推论一般外源化学物是可以过滤的，但与血浆蛋白结合以及生理体液酸碱度的荷电状态可影响滤过率。由于与血浆蛋白结合后很难过滤，所以外源化学物的血浆蛋白结合率变动会引起肾脏排泄的变动。带负电荷的外源化学物不易滤过，而带正电荷的物质容易过滤到原尿中。

（二）肾小管分泌

肾小管具有主动转运功能，包括有机阴离子和有机阳离子的两套系统，可以逆浓度梯度将外源化学物从近曲小管的毛细血管中主动转运到小管液中，称为肾小管分泌。经有机阴离子主动转运载体分泌的有对氨基马尿酸、青霉素和水杨酸等。经有机阳离子主动转运载体分泌的有四乙胺和N－甲基烟酰胺。近曲小管的刷状缘膜上的P－糖蛋白也被认为是外源化学物的主动分泌机制之一。如主动转运载体被抑制，会使相应化学物的血中浓度上升。

（三）肾小管重吸收

经肾小球过滤后的滤液中含有许多机体必需物质，肾小管重新吸收这些物质送回到血液中。例如，葡萄糖几乎完全重吸收，钠离子等也大部分重吸收。而原尿中外源化学物的浓度增加，脂溶性的外源化学物也会以被动扩散等方式重吸收。这种重吸收的机制和胃肠道的吸收机制相似，受外源化学物的脂溶性和尿的pH的影响。一般，外源化学物在生物转化后成为极性更大的高水溶性代谢物，重吸收比较困难。

影响外源化学物的肾脏排泄因素除了外源化学物及代谢物的脂溶性、解离常数外，还包括肾脏的血流量、血浆蛋白结合程度、尿量和尿的pH等。

二、经粪便排泄

粪便排泄是外源化学物排出体外的另一个主要途径，其过程比较复杂，目前尚未研究清楚。下列来源的外源化学物可通过粪便排出。

（一）混入食物中的化学毒物

经胃肠道摄入、但未被吸收的外源化学物可与没有被消化吸收的食物混合，随粪便排泄。

（二）随胆汁排出的外源化学物

这是经粪便排泄的外源化学物的主要来源。经过肝脏生物转化形成的代谢物及某些外源化学物原形可以直接排入胆汁，最终随粪便排出体外。

外源化学物由胆汁进入小肠后，可能有两条去路：直接排出体外或进入肠肝循环。外源化学物经吸收并转运至肝脏后，非极性的外源化学物通常要在肝脏通过结合反应变成极性较大的代谢物。通过结合反应形成的代谢物经胆汁分泌进入肠道后，一部分由于肠液或肠道内微生物的酶的水解作用，重新成为极性较低的化合物通过简单扩散方式被肠道吸收，并通过门静脉循环重新回到肝脏。这种现象被称为肠肝循环（enterohepatic circulation）。肠肝循环的存在会使外源化学物在血液中持续的时间延长，同时也经历更多的代谢变化。如甲基汞的GSH结合体可在胆道被γ－谷氨酰转肽酶分解成为CySMM，在肠道再吸收。

肝脏除了作为外源化学物代谢的主要器官外，也是外源化学物排泄的器官之一。进入肝脏实质细胞的外源化学物以及代谢后的结合产物，会被主动地转运到胆汁中，随胆汁排入十二指肠。对外源化学物向胆汁中排泄的机制还不十分清楚。肝胆排泄是具有一定分子质量、水溶性强和一定程度的脂溶性外源化学物的主要途径。一般与葡萄糖醛酸、谷胱甘肽和甘氨酸结合的分子质量较大的外源化学物容易经肝胆排泄。大鼠肝胆排泄的化学物分子质量在300u以上，人类为500u以上。而分子质量较小的外源化学物主要由肾脏排泄。中等分子质量的物质在两种器官都有排泄。肠肝循环具有重要的生理学意义，可使一些机体需要的化学物被重新利用。如每天排出的各种胆汁酸约95%被小肠壁重吸收，并被再次利用。另一方面，由于某些外源化学物会被再次吸收，使排泄速度减慢、毒作用持续时间延长。

三、经肺排泄

经呼吸道吸入的，在体内不能被代谢的气态外源化学物和经其他途径吸收的挥发性外源化学物（如四氯化碳）都会经肺排到肺泡腔内随呼气排泄。肺排泄的机制主要是单纯扩散方式，肺排泄的速度取决于肺泡壁两侧的气体分压差的大小，血－气分配系数小的外源化学物经肺排出速度快。血液中溶解度低的乙醚和氯乙烯经肺排泄较快，而溶解度高的氯仿排泄较慢。

黏附到气管、支气管和细支气管壁的气溶胶颗粒可随黏膜上的纤毛运动向上排出，此为呼吸系统的一种防御功能。但是，如黏液被吞咽，又会从消化道再吸收。

四、其他排泄途径

（一）脑脊液

主动转运参与脑脊液排出化学毒物的过程，包括脂溶性毒物在内的各种物质都可随脑脊液穿越蛛网膜离开中枢神经系统。

（二）乳汁

由于乳汁富含脂肪并通常偏酸性（pH 6.5～7.0），所以脂溶性物质及弱碱性化学物容易在乳汁中浓集。已知有数十种外源化学物可随乳汁排泄。脂－水分配系数大的有机氯农药、PCB、二英等污染物可随脂肪从血液进入乳腺中，并主要经乳汁排泄。通过牛乳等乳制品也会使人接触污染在乳汁中的外源化学物。

（三）汗液和唾液

外源化学物向汗液和唾液的排泄量较少。随汗液分泌排泄时可能引起皮肤的炎症。随唾液排泄时，会被吞咽到消化道重吸收。虽然汗液、唾液和毛发不是主要的排泄途径，但是可以利用这些途径对外源化学物和代谢物进行检测，而且是无创性采样。例如，唾液中的外源化学物可以反映血浆中游离型外源化学物的浓度。

（四）毛发和指甲

毛发是不断向体外生长的皮肤附属器官之一。由于毛发的特殊组成使其能够和一些外源化学物（如重金属、砷等）结合。利用头发生长速度较恒定的特点，可以推测机体过去接触外源化学物的时间和剂量。头发是最常用于检测的生物材料之一。某些重金属诸如铅、汞、锰等在毛发和指甲中蓄积，当它们脱落时，其中的化学毒物也随之排出。