Kadm – występowanie i wpływ na organizm. Diagnostyka zatrucia kadmem

Spis treści

1. Czym jest kadm i jak dostaje się do organizmu?
2. Jak kadm wpływa na organizm?
3. Ostre zatrucie kadmem
4. Przewlekłe zatrucie kadmem
5. Jak wykryć kadm w organizmie?

Czym jest kadm i jak dostaje się do organizmu?

Kadm jest srebrzystobiałym metalem należącym do rodziny cynkowców. Kadm i jego związki nieorganiczne tworzą w środowisku pracy aerozole, które w zależności od wielkości cząstek dzieli się na pyły i dymy. W pyłach związków kadmu 20 – 50% masy pyłu zawarte jest we frakcji wchłanialnej (respirabilnej), podczas gdy dym kadmu składa się w zasadzie wyłącznie z cząstek o wymiarach poniżej 1 µm, łatwo dostających się do pęcherzyków płucnych.

Kadm w przyrodzie występuje w rudach cynkowych i ołowiowych (grenokit i otawit). Najpoważniejsze skażenie środowiska kadmem często o charakterze lokalnym (w zasięgu do ok. 40 km), związane jest z przemysłem metali niezależnych, a zwłaszcza cynku, ołowiu i miedzi, a także spalaniem węgla.

Istotnym źródłem narażenia ludzi jest kadm w żywności i wodzie, szczególnie dla populacji zamieszkujących okolice zakładów przemysłowych, z których kadm emitowany jest do powietrza atmosferycznego.

Do organizmu człowieka w przypadku ekspozycji zawodowej związki kadmu wchłaniane są głównie inhalacyjnie. Ilość zaabsorbowanego kadmu przez płuca zależy głównie od postaci chemicznej, która wpływa na stopień rozpuszczalności związków kadmu w tkankach. Układ oddechowy odgrywa bardzo ważną rolę w procesie wchłaniania.

Jak kadm wpływa na organizm?

We krwi kadm w ponad 70% wiązany jest przez krwinki czerwone, natomiast w osoczu metal ten występuje głównie w postaci kompleksów z wielkocząsteczkowymi białkami, które odkładają się w wątrobie, natomiast jego kompleksy z białkami niskocząsteczkowymi ulegają resorpcji zwrotnej w kanalikach nerkowych. W wątrobie kadm po uwolnieniu wiąże się z metalotioneiną (białkiem niskocząsteczkowym wiążącym metale, które w organizmie odgrywa kluczową rolę w metabolizmie kadmu).

W wyniku przewlekłego narażenia na kadm stwierdza się raczej działanie nefrotoksyczne niż hepatotoksyczne, co wynika z kilku powodów. Po pierwsze uwalnianie kompleksu kadmu z metalotioneiną z wątroby lub obecność takiego kompleksu we krwi prowadzi do kumulacji kadmu w nerkach. Po drugie stopień kumulacji mRNA metalotioneiny w nerkach jest w przypadku narażenia na kadm dwukrotnie niższy w tym narządzie niż w wątrobie.

Kadm związany w komórce z metalotioneiną nie działa toksycznie, natomiast wolne jony kadmowe, niezwiązane z tym białkiem łączą się z atomami siarki, wodoru i tlenu, występującymi w elementach makro i mikrocząsteczkowych składników komórek. Kadm zmienia także metabolizm pierwiastków niezbędnych dla organizmu, takich jak cynk (Zn), miedź (Cu), żelazo (Fe), magnez (Mg), wapń (Ca), selen (Se) na zasadzie procesów interakcji, co powoduje zmiany morfologiczne i czynnościowe w różnych narządach, hamując oddychanie tkankowe, aktywność różnych enzymów związanych z procesami transportu jonów sodowych i potasowych, powoduje zaburzenia metabolizmu węglowodanów, zmniejsza wydzielanie insuliny oraz indukuje peroksydację lipidów. Połowiczny okres eliminacji kadmu z nerek wynosi ok. 15 lat.

Ostre zatrucie kadmem

Uszkodzenie układu oddechowego i czynności nerek są podstawowymi szkodliwymi skutkami narażenia na związki kadmu. Działanie toksyczne jest uzależnione od dawki i czasu narażenia. Śmiertelne ostre zatrucia kadmem (dymy kadmu) w ciągu 1 godziny występowały u ludzi, jeżeli jego stężenie w powietrzu wynosiło 40 – 50 mg/m³.

Objawy ostrego zatrucia kadmem to: bóle i zawroty głowy, osłabienie, dreszcze, poty, podwyższona temperatura ciała, nudności, wymioty, pieczenie w klatce piersiowej, kaszel. W ciągu doby może rozwinąć się ciężki obrzęk płuc. Następstwem zatrucia kadmem może być zwłóknienie śródmiąższowe płuc oraz zmiany w obrębie tętnic płucnych w postaci przerostu mięśni okrężnych i zmian miażdżycowych w błonie wewnętrznej. Dawka śmiertelna mieści się w granicach 350 – 3500 mg kadmu.

Przewlekłe zatrucie kadmem

U ludzi narażonych na dymy i pyły związków kadmu przewlekłe zatrucia stwierdza się zwykle po kilku latach. Podstawowym objawem zatrucia kadmem jest rozedma płuc, która rozwija się często bez poprzedzającego zapalenia oskrzeli. Kolejnym istotnym objawem przewlekłego zatrucia kadmem jest uszkodzenie czynności nerek. Stwierdza się także zanik i upośledzenie powonienia, zmiany patologiczne w układzie kostnym, bóle kończyn i kręgosłupa, trudności w chodzeniu, powstawanie niedokrwistości niedobarwliwej.

Wartości biologiczne i toksyczne: stężenie kadmu u osób nienarażonych zawodowo waha się w granicach od 0,5 – 1,2 µg/dm³. U kobiet stężenia te są większe niż u mężczyzn, również u palaczy stwierdza się więcej kadmu we krwi niż u osób niepalących.

W Polsce wartość NDS dla dymów kadmu w przeliczeniu na Cd wynosi 0,02 mg/m³. Wartości NDSCh odpowiada 0,05 i 0,2 mg/m³ dla pyłu kadmu 0,01 – 0,1 mg/m³ dla dymu kadmu. Wartość DSB w moczu 10 µg/g kreatyniny i 10 µg/dm³ krwi.

Jak wykryć kadm w organizmie?

Poziom kadmu w organizmie człowieka można określić za pomocą badania próbki krwi lub moczu. Jako jedna z nielicznych w Polsce, pracownia spektrometrii mas ALAB laboratoria wykonuje te badania przy wykorzystaniu wysoce referencyjnej techniki, jaką jest ICP-MS (spektrometria mas sprzężona z plazmą wzbudzoną indukcyjnie). Dzięki temu analiza materiału odbywa się na najwyższym poziomie czułości i selektywności, spełnia wymogi najnowszych światowych standardów, a uzyskane w ten sposób wyniki mieszczą się w najwyższych zakresach wiarygodności.