Ostre zatrucie

Układ oddechowy ulega poważnemu uszkodzeniu w wyniku wdychania powietrza zanieczyszczonego kadmem: Opisano duszność, obrzęk płuc i zniszczenie błon śluzowych w ramach zapalenia płuc wywołanego kadmem. Jak już zgłoszono w 1942 r., spożycie skażonej kadmem żywności wywołuje ostre skutki żołądkowo-jelitowe, takie jak wymioty i biegunka.

Uszkodzenie nerek

Uszkodzenie nerek od dawna opisywano jako główny problem pacjentów przewlekle narażonych na kadm. Jak wspomniano powyżej, kadm dociera do nerek w postaci kadmometalotioneiny (Cd-MT). Cd-MT jest filtrowany w kłębuszku nerkowym, a następnie reabsorbowany w kanaliku proksymalnym. Pozostaje on następnie w komórkach kanalika i stanowi główną część obciążenia organizmu kadmem. Ilość kadmu w komórkach kanalików nerkowych wzrasta w ciągu życia każdego człowieka. W związku z tym zjawiskiem dyskutuje się o zaburzeniach gospodarki fosforowo-wapniowej. Zwiększający się ładunek kadmu w nerkach jest również dyskutowany w celu spowodowania większego wydalania wapnia, co prowadzi do większego ryzyka wystąpienia kamieni nerkowych.

Wydalanie kadmu z moczem zostało wykazane jako korelujące ze stopniem uszkodzenia nerek wywołanego kadmem: Wydalanie z moczem 2,5 mikrogramów kadmu na gram kreatyniny odzwierciedla stopień uszkodzenia kanalików nerkowych wynoszący 4%. Głównymi markerami uszkodzenia nerek są jednak wydalane z moczem β2-mikroglobulina, N-acetylo-α-D-glukozaminidaza (NAG) i białko wiążące retinol (RBP). Badanie ChinaCad-Study wykazało znacznie wyższe wartości β2-mikroglobuliny i RBP w moczu u osób z wysokim stężeniem kadmu we krwi niż u osób z wartościami prawidłowymi. W pierwszej grupie obserwowano zarówno uszkodzenia kłębuszków, jak i kanalików nerkowych. Dyskutowano, czy uszkodzenie kanalików jest odwracalne, czy też nie. Obecnie panuje jednak powszechna opinia, że jest ono nieodwracalne.

Wpływ kadmu na biologię reprodukcyjną

Kadm wydaje się zakłócać szlak steroidogenny jajników u szczurów. Piasek i wsp. oceniali bezpośredni wpływ ekspozycji na kadm in vitro na steroidogenezę w jajnikach szczurów.

Najbardziej dotknięta była produkcja progesteronu i testosteronu. Stwierdzono, że niskie dawki kadmu stymulują biosyntezę progesteronu w jajnikach, podczas gdy wysokie dawki hamują ją. Narażenie matki na kadm jest związane z niską wagą urodzeniową i wzrostem liczby spontanicznych aborcji. Istnieją również pewne dowody na to, że kadm jest silnym niesteroidowym estrogenem in vivo i in vitro. Badania na szczurach wykazały, że kadm przyspiesza rozwój gruczołu sutkowego i zwiększa masę macicy.

Uszkodzenia kości i choroba Itai-Itai-

Kilka badań przeprowadzonych w XX w. wykazało związek między zatruciem kadmem a uszkodzeniami kości, np. u pracowników narażonych na dymy i pyły zanieczyszczone kadmem.

Cadmium może być również wykazane, aby być związane z występowaniem Itai-Itai, choroby pod wiedźmą pacjentów wykazują szeroki zakres objawów, takich jak: niski stopień mineralizacji kości, wysoki wskaźnik złamań, zwiększone stawki osteoporozy i intensywny ból związany z kości. Epidemiczne występowanie choroby Itai-Itai zaobserwowano w dorzeczu rzeki Jinzu (Japonia) w latach 40-tych XX wieku. W badaniach przeprowadzonych z tej okazji stwierdzono, że charakterystyczne objawy występowały u pacjentów po spożyciu ryżu uprawianego na polach nawadnianych silnie zanieczyszczoną kadmem wodą. Obserwowano również pseudozłamania charakterystyczne dla osteomalacji oraz poważne odwapnienie szkieletu. Krytyka tego badania wynikała z faktu, że większość badanej grupy stanowiły kobiety w okresie po menopauzie. Sugerowano, że osteoporoza podstawowa, prawdopodobnie wzmocniona zatruciem kadmem, jest rzeczywistym powodem obserwowanych objawów. Dalsze dowody na przyczynowość zatrucia kadmem w dolegliwościach kostnych zostały znalezione w 2003 r. przez Hondę i wsp. Mogli oni opisać odwrotną korelację wskaźnika STIFF (ultrasonograficzna metoda pomiaru gęstości kości) i stężenia kadmu w moczu. Podobne wyniki uzyskano w badaniu OSCAR-Study, przeprowadzonym na grupie 1021 osób z południowej Szwecji. Wykazano tam istotną ujemną korelację pomiędzy stężeniem kadmu w moczu a niską gęstością mineralną kości, zwłaszcza u osób w wieku 60 lat i starszych. Ponadto znaleziono dowody na zwiększone ryzyko złamań przedramienia u osób narażonych na kadm. Osoby włączone do badania były albo pracownikami fabryki baterii, albo mieszkańcami miasta położonego w pobliżu fabryki baterii. Do grupy odniesienia włączono grupę osób nie narażonych na kadm.

Belgijskie badanie CadmiBel – przeprowadzone w latach 1985-1989 – przyniosło podobne wnioski: Nawet minimalna ekspozycja środowiskowa na kadm ma powodować demineralizację szkieletu. Niektórzy z uczestników badania CadmiBel byli później badani pod kątem gęstości kości przedramienia w ramach tzw. badania PheeCad (1992-1995). W tym przypadku również stwierdzono niższą gęstość kości u osób uprzednio narażonych na kadm. Najbardziej interesującym aspektem tego badania był fakt, że całkowite obciążenie organizmu kadmem (według wydalania kadmu z moczem) było u nich znacząco niższe niż u japońskich pacjentów Itai-Itai: Uczestnicy CadmiBel/PheeCad wykazywali wydalanie kadmu z moczem na poziomie zaledwie 1 μg/g kreatyniny, podczas gdy u pacjentów Itai-Itai wydalanie wynosiło około 30 μg/g kreatyniny.

Dokładny mechanizm interferencji pomiędzy kadmem a mineralizacją kości pozostaje do odkrycia. Obecnie bezpośredni wpływ na funkcje osteoblastów i osteoklastów wydaje się równie prawdopodobny jak pośredni wpływ poprzez indukcję dysfunkcji nerek. Dyskutowane jest również zaburzenie szlaku metabolicznego witaminy D3 przez kadm: Zgodnie z tymi hipotezami ołów i kadm oddziałują z mitochondrialnymi hydroksylazami nerkowymi kompleksu endokrynnego witaminy D3 . Rysunek 2 przedstawia przegląd skutków działania kadmu w kilku układach narządów.

Karcynogenność

Istnieją pewne dowody na to, że kadm może powodować raka. Waalkes i wsp. wykazali, że podskórne wstrzyknięcie chlorku kadmu może wywołać raka prostaty u szczurów Wistar. Grupa ta postulowała również, że wysokie dawki kadmu mogą powodować poważną martwicę jąder u szczurów, a następnie częstsze występowanie guzów śródmiąższowych jąder. W przeciwieństwie jednak do danych laboratoryjnych, badania epidemiologiczne nie były w stanie przekonująco udowodnić, że kadm jest przyczyną raka gruczołu krokowego

Wcześniejsze publikacje sugerowały jednak związek kadmu z rakiem nerki u ludzi. Przypuszczenie to zostało potwierdzone w 2005 r. w wyniku systematycznego przeglądu siedmiu badań epidemiologicznych i jedenastu badań klinicznych. W związku z tym IARC (Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem) postanowiła zaklasyfikować kadm jako czynnik rakotwórczy dla ludzi grupy I. Najnowsze dane potwierdzają jednak przypuszczenie, że jedynie pobór kadmu przez układ oddechowy ma potencjał rakotwórczy

Chociaż molekularne mechanizmy karcynogenezy wywołanej kadmem nie są jeszcze poznane, może się do niej przyczyniać kilka czynników: Up-regulation of mitogenic signalling, perturbance of DNA-repairing mechanism, and acquisition of apoptotic resistance by cadmium exposure . Dyskutowana jest również możliwość zastąpienia cynku kadmem w białkach regulujących transkrypcję. Ponadto nowe dane wykazały, że kadm jest w stanie zmienić konformację E-kadheryny, transmembranowej glikoproteiny wiążącej Ca(II)-. E-Kadheryna odgrywa ważną rolę w adhezji komórka-komórka, szczególnie w komórkach naskórka. Wyniki te są zgodne z hipotezą, że E-kadheryna może być bezpośrednim celem molekularnym dla toksyczności Cd(2+).

Istnieje jeszcze wiele innych dziedzin medycyny pracy i toksykologii, w których kadm jest obecnie podejrzewany o odgrywanie głównej roli.