Akuutti myrkytys

Hengityselimiin vaikuttaa vakavasti kadmiumin saastuttaman ilman hengittäminen: Hengenahdistusta, keuhkoödeemaa ja limakalvojen tuhoutumista osana kadmiumin aiheuttamaa keuhkotulehdusta kuvataan . Kuten jo vuonna 1942 raportoitiin, kadmiumin saastuttaman ruoan nauttiminen aiheuttaa akuutteja ruoansulatuskanavan vaikutuksia, kuten oksentelua ja ripulia.

Munuaisvaurio

Munuaisvaurion on jo kauan sitten kuvattu olevan pääasiallinen ongelma potilaille, jotka altistuvat kroonisesti kadmiumille . Kuten edellä mainittiin, kadmium pääsee munuaisiin kadmium-metallothioneinin (Cd-MT) muodossa. Cd-MT suodattuu glomeruluksessa ja imeytyy sen jälkeen takaisin proksimaalisessa tubuluksessa. Sen jälkeen se jää tubuluksen soluihin ja muodostaa suurimman osan kehon kadmiumkuormituksesta. Kadmiumin määrä munuaisten tubulussoluissa kasvaa jokaisen ihmisen eliniän aikana. Tästä ilmiöstä johtuva fosfori- ja kalsiumaineenvaihdunnan häiriö on keskustelussa. Munuaisten lisääntyvästä kadmiumkuormituksesta keskustellaan myös, että se johtaa suurempaan kalsiumin erittymiseen ja siten suurempaan munuaiskivien riskiin.

Virtsan kautta tapahtuvan kadmiumin erittymisen on osoitettu korreloivan kadmiumin aiheuttaman munuaisvaurion asteen kanssa: Virtsan erittyminen 2,5 mikrogrammaa kadmiumia grammaa kreatiniinia kohti kuvastaa 4 %:n munuaistubulusvaurioastetta . Munuaisvaurion ensisijaiset merkkiaineet ovat kuitenkin virtsaan erittyvä β2-mikroglobuliini, N-asetyyli-α-D-glukosaminidaasi (NAG) ja retinolia sitova proteiini (RBP) . ChinaCad-tutkimus osoitti, että virtsan β2-mikroglobuliinin ja RBP:n arvot olivat huomattavasti korkeammat ihmisillä, joiden veren kadmiumpitoisuus oli korkea, kuin ihmisillä, joiden arvot olivat normaalit . Ensimmäisessä ryhmässä havaittiin sekä glomerulaarisia että tubulaarisia vaurioita. On keskusteltu siitä, ovatko tubulaariset vauriot palautuvia. Yleinen mielipide on kuitenkin nykyään, että se on palautumaton.

Kadmiumin vaikutukset lisääntymisbiologiaan

Kadmium näyttää häiritsevän munasarjojen steroidogeenistä reittiä rotilla. Piasek et al. arvioivat in vitro -kadmiumaltistuksen suoria vaikutuksia steroidogeneesiin rottien munasarjoissa.

Vaikutti eniten progesteronin ja testosteronin tuotantoon . Pienien kadmiumannosten on raportoitu stimuloivan munasarjojen progesteronin biosynteesiä, kun taas suuret annokset estävät sitä . Äidin altistuminen kadmiumille liittyy matalaan syntymäpainoon ja spontaanien aborttien lisääntymiseen . Joitakin todisteita on myös siitä, että kadmium on voimakas ei-steroidinen estrogeeni in vivo ja in vitro. Rotilla tehdyt tutkimukset osoittivat, että kadmium saostaa rintarauhasen kehitystä ja lisää kohdun painoa.

Luustovauriot ja Itai-Itai-tauti

Monissa 1900-luvulla tehdyissä tutkimuksissa osoitettiin kadmiumin myrkytyksen ja luustovaurioiden välinen yhteys esimerkiksi kadmiumin saastuttamille huuruille ja pölylle altistuneilla työntekijöillä .

Kadmiumin voitiin myös osoittaa olevan yhteydessä Itai-Itai -taudin esiintymiseen, taudin, jossa potilaat osoittavat monenlaisia oireita, kuten: luun mineralisaation alhainen aste, korkea murtumien määrä, lisääntynyt osteoporoosin määrä ja voimakas luuhun liittyvä kipu. Itai-Itai -taudin epidemiallinen esiintyminen havaittiin Jinzu-joen vesistöalueella (Japani) 1940-luvulla. Tällöin tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että potilailla oli tyypillisiä oireita sen jälkeen, kun he olivat syöneet riisiä, jota oli viljelty pelloilla, joita oli kasteltu voimakkaasti kadmiumilla saastuneella vedellä. Myös osteomalasialle tyypillisiä pseudomurtumia ja luuston vakavaa kalkinpoistoa voitiin havaita. Tutkimusta kritisoitiin siitä, että suurin osa potilaista oli vaihdevuosien jälkeisessä vaiheessa olevia naisia. Todellisena syynä havaittuihin oireisiin ehdotettiin olevan taustalla oleva osteoporoosi, jota kadmiumin myrkytys mahdollisesti lisäsi .

Lisäistä näyttöä kadmiumin myrkytyksen syy-yhteydestä luusto-ongelmiin löysivät Honda ym. vuonna 2003. He pystyivät kuvaamaan käänteisen korrelaation STIFF-indeksin (luuntiheyttä mittaava ultraäänimenetelmä) ja virtsan kadmiumpitoisuuden välillä . Samanlaisia havaintoja tehtiin OSCAR-tutkimuksessa, johon osallistui 1021 henkilöä Etelä-Ruotsista. Tässä tutkimuksessa virtsan kadmiumpitoisuuden ja alhaisen luun mineraalitiheyden välillä voitiin osoittaa merkittävä negatiivinen korrelaatio erityisesti 60-vuotiailla ja sitä vanhemmilla henkilöillä. Lisäksi todettiin, että kadmiumille altistuneiden henkilöiden kyynärvarren murtumariski oli suurentunut. Tähän tutkimukseen osallistuneet henkilöt olivat joko akkutehtaan työntekijöitä tai akkutehtaan lähellä sijaitsevan kaupungin asukkaita. Vertailuryhmänä oli joukko ihmisiä, jotka eivät altistuneet kadmiumille.

Belgialaisessa CadmiBel-tutkimuksessa, joka tehtiin vuosina 1985-1989, päädyttiin samanlaisiin tuloksiin: Jopa vähäisenkin ympäristöaltistuksen kadmiumille oletetaan aiheuttavan luuston demineralisaatiota . Osalta CadmiBel-tutkimukseen osallistuneista tutkittiin myöhemmin kyynärvarren luuntiheys niin sanotussa PheeCad-tutkimuksessa (1992-1995). Tässäkin tutkimuksessa havaittiin alhaisempi luuntiheys henkilöillä, jotka olivat aiemmin altistuneet kadmiumille. Mielenkiintoisin näkökohta tässä tutkimuksessa oli se, että heidän kadmiumin kokonaiskuormituksensa elimistössä (virtsaan erittyvän kadmiumin mukaan) oli huomattavasti pienempi kuin japanilaisten Itai-Itai-potilaiden: CadmiBel/PheeCad-osallistujien kadmiumin erittyminen virtsaan oli vain 1 μg/g kreatiniinia, kun taas Itai-Itai-potilaiden erittyminen oli noin 30 μg/g kreatiniinia.

Kadmiumin ja luun mineralisaation välisen vuorovaikutuksen tarkka mekanismi on vielä selvittämättä. Tällä hetkellä suora vaikutus osteoblastien ja osteoklastien toimintaan vaikuttaa yhtä todennäköiseltä kuin epäsuora vaikutus munuaisten toimintahäiriön induktion kautta . Myös kadmiumin aiheuttamasta D3-vitamiinin aineenvaihduntareitin häiriöstä keskustellaan: Näiden hypoteesien mukaan lyijy ja kadmium ovat vuorovaikutuksessa munuaisten mitokondriaalisten D3-vitamiinin endokriinisen kompleksin hydroksylaasien kanssa. Kuva 2 antaa yleiskatsauksen kadmiumin vaikutuksista useisiin elinjärjestelmiin.

Syöpävaarallisuus

On olemassa jonkin verran todisteita siitä, että kadmium voi aiheuttaa syöpää. Waalkes et al. ovat osoittaneet, että kadmiumkloridin ihonalainen injektio voi aiheuttaa eturauhassyöpää Wistar-rotilla . Tämä ryhmä esitti myös, että suuret kadmiumannokset voivat aiheuttaa rotilla vakavan kivesten kuolion, jota seuraa kivesten välikasvainten suurempi esiintyvyys. Toisin kuin laboratoriotiedot, epidemiologiset tutkimukset eivät kuitenkaan pystyneet vakuuttavasti osoittamaan kadmiumin olevan eturauhassyövän aiheuttaja .

Varhaiset julkaisut viittasivat kuitenkin kadmiumin ja munuaissyövän yhteyteen ihmisillä . Tämä oletus vahvistettiin vuonna 2005 seitsemän epidemiologisen ja yhdentoista kliinisen tutkimuksen järjestelmällisessä katsauksessa . Tämän vuoksi IARC (Kansainvälinen syöväntutkimuskeskus) päätti luokitella kadmiumin ihmisen syöpää aiheuttavaksi ryhmään I. Viimeisimmät tiedot tukevat kuitenkin oletusta, jonka mukaan vain kadmiumin hengitysteiden kautta tapahtuvalla imeytymisellä on karsinogeeninen potentiaali .

Vaikka kadmiumin aiheuttaman karsinogeneesin molekyylimekanismeja ei vielä tunneta, useat tekijät voivat vaikuttaa siihen: Mitogeenisen signaloinnin ylössäätely, DNA:n korjausmekanismin häiriintyminen ja apoptoosiresistenssin hankkiminen kadmiumille altistumisen seurauksena . Keskustelua käydään myös sinkin korvaamisesta kadmiumilla transkriptiota säätelevissä proteiineissa. Lisäksi uudet tiedot osoittivat, että kadmium pystyy muuttamaan E-kadheriinin, transmembraanisen Ca(II)-sitovan glykoproteiinin, konformaatiota. E-kadheriinilla on tärkeä rooli solun ja solun välisessä adheesiossa, erityisesti epidermissoluissa. Nämä tulokset ovat sopusoinnussa sen hypoteesin kanssa, että E-kadheriini voi olla Cd(2+)-toksisuuden suora molekulaarinen kohde.

On monia muitakin työterveyslääketieteen ja toksikologian osa-alueita, joissa kadmiumin epäillään tällä hetkellä olevan merkittävässä roolissa Ne on jätetty pois tämän katsauksen rajallisen tilan ja kattavuuden vuoksi.