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Oltre alcuni decenni fa, per seguire l’abbondante accessibilità di vari materiali chimici, il tasso di intossicazione è incredibilmente aumentato (1, 2). Le persone possono usare alcune droghe e sostanze chimiche nel modo sbagliato, di conseguenza possono essere avvelenate intenzionalmente o accidentalmente (3, 4). I metalli pesanti simili ad altre sostanze chimiche velenose, provenienti da fonti naturali o industriali, possono rappresentare una seria minaccia per la vita umana (5). Il cadmio (Cd, numero atomico 48, massa atomica 112, punto di fusione 321 °C e punto di ebollizione 765°C) è un elemento morbido, duttile, bianco argenteo con colore bluastro, brillante e con proprietà elettropositive. Non ha alcun odore o sapore, ed è molto velenoso. Il Cd ha otto isotopi stabili: 106 Cd, 108 Cd, 110 Cd, 111 Cd, 112 Cd, 113 Cd, 114 Cd, 116 Cd e 116 Cd. Gli isotopi più comuni sono 112 Cd e 114 Cd (6). Il cadmio forma anche una varietà di ammine organiche complesse, complessi di zolfo, complessi di cloro e chelati. Gli ioni Cd formano sali solubili di carbonati, arsenati, fosfati e composti di ferrocianuro. Accompagnando la produzione di zinco, può essere prodotto in diverse forme commerciali. È usato come leghe nella galvanoplastica (industrie automobilistiche) e nella produzione di pigmenti (solfato di cadmio, seleniuro di cadmio), così come come come stabilizzatori per la plastica polivinilica, e nelle batterie (batterie ricaricabili Ni-Cd) (6, 7).

Epidemiologia: Nonostante la drammatica produzione mondiale, il consumo e il rilascio di composti di Cd nell’ambiente non mostrano alcun modo efficiente di riciclaggio per loro. Di conseguenza, l’esposizione umana ai composti di Cd può creare un serio problema di salute. Il cadmio è stato usato nella batteria al nichel-cadmio, come pigmento nella produzione di vernici, così come nella galvanoplastica e nella produzione di plastica di cloruro di polivinile. Inoltre, il cadmio è presente nella maggior parte dei prodotti alimentari e, a seconda delle abitudini alimentari, il suo livello varia notevolmente.

Il cadmio esiste considerevolmente nell’ambiente, come risultato delle attività umane, come l’uso di combustibili fossili, la combustione di minerali metallici e la combustione di rifiuti. Le perdite di fanghi di depurazione nel suolo agricolo possono causare il trasferimento di composti di cadmio adsorbiti dalle piante che possono svolgere un ruolo significativo nella catena alimentare e accumularsi in vari organi umani. Inoltre, l’altra grande fonte di esposizione al cadmio è il fumo di sigaretta. Quando il cadmio è stato misurato nei campioni di sangue dei fumatori, ha mostrato che avevano 4-5 volte i livelli di cd nel sangue superiore a quello dei non fumatori (8).

L’esposizione al cadmio in molti modi diversi è stata riportata durante il secolo scorso. Danni ai polmoni nei lavoratori esposti al Cd sono stati riportati già negli anni ’30. Inoltre, nei decenni successivi, sono stati descritti alcuni casi di tossicità ossea e renale dell’esposizione al cadmio. Dopo la seconda guerra mondiale, negli anni ’60 e ’70, i giapponesi hanno sofferto di diversi livelli di inquinamento. La malattia di Itai-itai era una di queste condizioni causata da campi di riso contaminati da cadmio cronico. Il numero di pazienti colpiti dalla malattia è stato stimato intorno ai 400 pazienti dal 1910 al 2007 (9).

Un altro studio collaborativo internazionale in 16 paesi europei ha riportato che la quantità di cadmio nelle coppie madre-figlio superava la dose settimanale tollerabile. In quello studio, la Polonia aveva il più alto Cd nelle urine rispetto ai 16 paesi, mentre la Danimarca ha mostrato il livello più basso (10). Negli Stati Uniti, circa 600 tonnellate di composto di Cd sono prodotte ogni anno e 150 tonnellate sono importate da altri paesi (11).

Mentre la maggior parte delle parti dell’Iran, il riso e il grano sono l’alimento base quotidiano. Gli agricoltori iraniani per ottenere colture di alta qualità possono aver applicato un’enorme quantità di fertilizzanti fosfatici e fanghi di scarto, che di conseguenza contengono una maggiore concentrazione di cadmio. Questo può aumentare l’assorbimento di Cd attraverso il consumo di alimenti prodotti nelle colture.

In base alle regole FAO/OMS il livello di cadmio consentito nel riso è di 0,2 mg/kg (12). Il risultato ha mostrato che i campioni di riso iraniano avevano un livello di Cd superiore alla concentrazione consentita. Inoltre, il rischio aumenterà consumando altre fonti come prodotti agricoli (verdure) e frutti di mare (pesce, ecc), se si verifica la contaminazione da cadmio (13).

Oggi, l’esposizione al cadmio è diminuita in molti paesi (14), ma ha un’emivita biologica molto lunga (10-30 anni) (10) e le attività umane relative al cadmio dovrebbero essere limitate a un livello minimo o non dannoso (10).

È necessario preparare le informazioni di base dell’avvelenamento da cadmio e progettare un piano educativo e profilattico per ridurre sostanzialmente l’incidenza della sua tossicità. La presente rassegna può essere informativa e utile per raggiungere lo scopo di gestire tutti gli aspetti dell’avvelenamento da composti del cadmio.

Meccanismo della tossicità: Il cadmio colpisce la proliferazione, la differenziazione e l’apoptosi delle cellule. Queste attività interagiscono con il meccanismo di riparazione del DNA, la generazione di specie di ossigeno di reazione (ROS) e l’induzione dell’apoptosi (15). Il cadmio si lega ai mitocondri e può inibire sia la respirazione cellulare che la fosforilazione ossidativa a bassa concentrazione (16).

Produce aberrazioni cromosomiche, scambio di cromatidi sorella, rotture del filamento di DNA e legami incrociati DNA-proteine nelle linee cellulari. Il cadmio causa potenzialmente mutazioni e delezioni cromosomiche (17). La sua tossicità comporta l’esaurimento del glutatione ridotto (GSH), lega i gruppi sulfidrilici con le proteine e fa aumentare la produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) come lo ione superossido, il perossido di idrogeno e i radicali idrossili. Il cadmio inibisce anche l’attività degli enzimi antiossidanti, come la catalasi, il manganese-superossido dismutasi e la rame/zinco-dismutasi (18). La metallotioneina è una proteina che concentra lo zinco e contiene il 33% di cisteina. La metallotioneina può anche agire come spazzino di radicali liberi. Essa elimina i radicali idrossile e superossido (19). In generale, le cellule che contengono metallotioneine sono resistenti alla tossicità del cadmio. D’altra parte, le cellule che non possono sintetizzare le metallotioneine sono sensibili all’intossicazione da cadmio (20). Il cadmio può modulare il livello cellulare di Ca2+ e le attività delle caspasi e delle protein chinasi attivate dall’azoto (MRPKs) nelle cellule, in cui questi processi causano l’apoptosi indirettamente (21).

Mentre P53 causa la morte cellulare legandosi direttamente alle proteine di membrana mitocondriali. L’espressione di B-cell lymphoma-extra-large (Bcl-xl), che è una molecola transmembrana nei mitocondri, sopprime l’apoptosi mitocondriale-mediata e migliora le cellule tumorali. Per affrontare la sfida dell’osservazione posta; il legame di P53 a Bcl-xl può inibire la proteina e la morte cellulare apoptotica (22).

Il cadmio può indurre la produzione di ROS e provocare lo stress ossidativo. Questo meccanismo può esprimere il ruolo del cadmio nella tossicità d’organo, nella carcinogenicità e nella morte cellulare apoptotica (fig1).

Manifestazione clinica: Diverse forme di composti di cadmio hanno diverse manifestazioni cliniche ed effetti tossici che sono stati spiegati in dettaglio qui sotto.

Malattia dell’osso di cadmio e Itai-itai: Diversi studi hanno menzionato che il cadmio può influenzare il sistema scheletrico. L’esposizione al cadmio ha causato demineralizzazione scheletrica, per cui può interagire direttamente con le cellule ossee, diminuire la mineralizzazione, anche inibire procollagene C-proteinasi e produzione di collagene (22). I risultati clinici associati all’osteoporosi includono dolore, compromissione fisica e diminuzione della qualità della vita. Inoltre, la diminuzione della densità ossea comporta un aumento del rischio di fratture ossee. Le fratture osteoporotiche sono più comuni nelle donne in post-menopausa e possono portare a disabilità. Si possono anche osservare pseudofratture in seguito a osteomalacia e grave decalcificazione scheletrica (23).

Quando i livelli sierici di PTH sono diminuiti con una maggiore esposizione al cadmio, questo può indurre il rilascio di calcio dal tessuto osseo (24). Il cadmio può interagire con il metabolismo del calcio, della vitamina D3 e del collagene. Pertanto, l’osteomalacia o l’osteoporosi potrebbero essere osservate nelle manifestazioni ritardate di una grave intossicazione da cadmio (22).

La malattia di Itai-itai è la forma più grave di intossicazione cronica da cadmio. Il primo riconoscimento è avvenuto nel fiume Jinzu, Prefettura di Toyama, Giappone (25). Due ipotesi sono state proposte per spiegare la lesione ossea. Azioni dirette del cadmio sull’osso includono; scomparsa di trabecole metafisarie e accorciato cartilagine epifisaria in cui cadmio causato osteoporotico, ma non osserva cambiamenti osteomalacici tramite controlli radiografici. Gli effetti indiretti del cadmio sull’osso includono; assottigliamento corteccia ossea, perdita di osso trabecolare, inoltre vi è una diminuzione del numero di osteociti e mucopolisaccaridi acidi nella cartilagine epifisaria (25). Le intossicazioni da cadmio causano dolore femorale e lombare nella manifestazione iniziale, il dolore ulteriore si diffonde alle altre zone del corpo. Inoltre, le deformità scheletriche possono causare fratture ossee (26).

Danno renale nella tossicità del cadmio: Il cadmio si accumula prevalentemente nei reni e nel fegato, ma può essere trovato in altri tessuti come le ossa e la placenta. È stato riportato che le esposizioni professionali e ambientali al cadmio hanno implicato una disfunzione renale (27). L’esposizione al cadmio può mostrare segni precoci di danno renale, proteinuria, perdita di calcio e lesione tubulare. L’analisi delle urine può aiutare a dimostrare i segni precoci del danno renale (16). In generale, la velocità di filtrazione glomerulare (GFR) e la capacità di filtrazione di riserva saranno diminuite, e una grave tossicità da cadmio può indurre nefrotossicità con complicazioni come: glucosuria, aminoaciduria, iperfosfaturia, ipercalciuria, poliuria e diminuzione della capacità tampone (28). Il danno cellulare e l’integrità funzionale nei tubuli prossimali hanno portato alla perdita di calcio, aminoacidi, enzimi e all’aumento delle proteine nelle urine. D’altra parte, una diminuzione del riassorbimento tubulare di poche proteine di peso molecolare, porta alla proteinuria tubulare. Le proteine più comuni nelle urine sono la beta 2-microglobulina, la proteina legante il retinolo e l’alfa 1-microglobulina (29).

Cadmio e sistema riproduttivo: Diversi studi precedenti hanno trovato che il cadmio ha il potenziale di influenzare la riproduzione e lo sviluppo in diverse specie di mammiferi, e studi recenti hanno anche confermato questi risultati (30). Rispetto agli studi sugli animali, si sostiene che il cadmio diminuisce la densità, il volume e il numero degli spermatozoi, e aumenta le forme immature degli spermatozoi (31). Questi problemi sono seguiti da un difetto nella spermatogenesi, nella qualità dello sperma e nelle funzioni secretorie delle ghiandole accessorie. Inoltre, diminuisce la libido, la fertilità e il livello di testosterone nel siero (32). Nel sistema riproduttivo femminile, la funzione delle ovaie e lo sviluppo degli ovociti possono essere inibiti. La steroidogenesi è ridotta sotto la tossicità del Cd e l’emorragia ovarica e la necrosi possono coesistere (30). È stato riportato che il tasso di aborto spontaneo e il tempo di gravidanza sono aumentati e il tasso di nati vivi è diminuito (31).

Cadmio e sistema cardiovascolare: Studi in vitro hanno indicato il coinvolgimento del cadmio nella disfunzione endoteliale e nello spessore dell’intima media (IMT) della carotide. Inoltre, la formazione di placche aterosclerotiche sono state promosse in vivo (33). A seguito di intossicazione da cadmio, disfunzione endoteliale all’inizio della malattia cardiovascolare (CVD), perdita di struttura delle cellule endoteliali causando la morte cellulare, e gli eventi trombogenici possono verificarsi. Questi risultati supportano l’ipotesi coinvolgimento cadmio nella malattia cardiovascolare e infarto del miocardio (34). Studi epidemiologici hanno mostrato l’associazione dell’esposizione al cadmio con il rischio di pressione alta (pressione sanguigna sistolica e diastolica).

Il cadmio può inibire l’ossido nitrico sintasi endoteliale e sopprime il rilassamento vascolare indotto dall’acetilcolina con conseguente ipertensione (35). Può stimolare la produzione di citochine e indurre danni endoteliali. Questi meccanismi causano aterogenesi e l’esposizione a lungo termine può aumentare l’incidenza della malattia arteriosa periferica (36). L’esposizione tossica al cadmio può aumentare la mortalità cardiovascolare (37).

Cadmio e altri sistemi: La neurotossicità acuta centrale e periferica del cadmio è stata recentemente riportata (38). Il cadmio può anche indurre danni cellulari e perossidazione lipidica nel cervello. Il suo effetto sulla monoaminossidasi (MAO) è responsabile della deaminazione ossidativa dei neurotrasmettitori monoaminici (38). Il cadmio aumenta la produzione di radicali liberi nel SNC e diminuisce la difesa cellulare contro l’ossidazione (39) . In generale, gli esiti di questo meccanismo sono disfunzioni olfattive, difetti neurocomportamentali nell’attenzione, disturbi nell’attività psicomotoria e nella memoria (40). L’avvelenamento può portare a disturbi neurodegenerativi, come il Parkinson, l’Alzheimer e la malattia di Huntington che si accompagnano a perdita di memoria e cambiamenti comportamentali.

Uno studio recente ha mostrato un possibile coinvolgimento del cadmio nelle malattie polmonari come la malattia cronica ostruttiva e l’enfisema (41). Gli studi sugli animali hanno mostrato che il cloruro di cadmio può diminuire la capacità vitale dei polmoni e aumentare lo spessore della parete alveolare. L’inalazione di cadmio come vapore in assenza di antiossidanti, e condizione di stress ossidativo, può provocare infiammazione polmonare ed enfisema (41). Secondo il suggerimento dell’Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), il cadmio è un possibile cancerogeno polmonare nell’uomo (41).

Il cadmio è assorbito attraverso il tratto gastrointestinale (GIT). La sua solubilità e il suo assorbimento sono influenzati dal pH gastrico e/o intestinale. Infatti, il cadmio reagisce con HCl e forma il cloruro di cadmio. Può indurre l’infiammazione del GIT. I bloccanti H2 possono aumentare il pH gastrico, facendo diminuire la solubilità e inibendo l’assorbimento del cadmio (42). Diversi studi hanno dimostrato che il cadmio può indurre danni al fegato in fase acuta. L’ingestione orale prolungata di cadmio può causare la malattia di Itai-itai in fase cronica (43).

Studi di ricerca limitati nell’avvelenamento da cadmio con manifestazioni cutanee hanno mostrato ipercheratosi e acantosi, accompagnate da cambiamenti ulcerativi occasionali, e un aumento dell’indice mitotico delle cellule della pelle (44).

Cadmio e cancerogenicità: I composti del cadmio sono stati classificati come cancerogeni negli esseri umani dall’Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) (45). Può essere considerato come cancerogeno del polmone, anche induttore di cancri prostatici o renali. Il punto importante è che il cadmio può disturbare la produzione di testosterone e indurre iperplasia delle cellule interstiziali testicolari (46). Alcuni rapporti hanno suggerito che il cadmio può essere coinvolto in tumori maligni del fegato, del sistema emotopoitico, della vescica e dello stomaco (47). Inoltre, il cadmio può essere un potenziale fattore di rischio per il cancro al seno. Un altro studio ha suggerito che l’esposizione al cadmio può essere coinvolta nel cancro del pancreas a causa dell’induzione di un aumento del rischio di neoplasia (47).

I meccanismi cellulari e molecolari che implicano la carcinogenicità del cadmio includono l’attivazione dei proto-oncogeni, l’inattivazione dei geni soppressori del tumore, la rottura dell’adesione cellulare e l’inibizione della riparazione del DNA (48). Infatti, il danno al filamento di DNA o il disturbo dei legami incrociati DNA-proteina possono causare completamente l’inibizione della crescita cellulare. In sintesi, si suggerisce che l’esposizione al cadmio può influenzare la proliferazione cellulare, la differenziazione, l’apoptosi, la segnalazione cellulare e altre attività cellulari. Queste attività potrebbero influire direttamente o indirettamente sulla carcinogenesi (47).

Valutazione diagnostica: I livelli di cadmio nei campioni di sangue, urina, capelli e unghie sono spesso determinati in test di laboratorio paraclinici.

Urino: I reni sono il principale organo colpito dal cadmio nell’esposizione a lungo termine (49). Crinnion ha suggerito; la concentrazione urinaria di cadmio uguale o maggiore di 0,5 µg/g di creatinina è associata a danno renale, anche le concentrazioni più di 2,0 µg/g di creatinina possono tradursi in un danno esteso (50).

La disfunzione tubulare seguita dalla nefrotossicità del cadmio aumenta l’escrezione urinaria di proteine a basso peso molecolare come ß2-microglobulina, α1 microglobulina, proteina legante il retinolo, enzimi come N – acetil – ß – glucosaminidasi, e calcio (51). In questa situazione, i test sensibili (proteinuria a basso peso molecolare) possono essere positivi e si osserva una proteinuria mista (escrezione di proteine a basso e alto peso molecolare nelle urine) (28).

Sangue: La lunga emivita del cadmio (30 anni) può essere dovuta all’accumulo a lungo termine del cadmio nel corpo, ma la breve emivita del cadmio nel sangue (tre o quattro mesi) potrebbe essere il risultato di un’esposizione recente. Il limite di rilevamento della concentrazione di cadmio nel sangue è di 0,3 µg/L (52). Il cadmio nel sangue è stato misurato con due tecniche: la spettrofotometria di assorbimento atomico elettrotermico o la spettrometria di massa a plasma accoppiato induttivamente. Sulla base degli studi di ricerca fatti nel National Health and Nutrition Examination Surveys (NHANES), i valori pari o inferiori al limite di rilevamento del cadmio in tutti i partecipanti sono i seguenti: 1999-200: 0.3µg/l; 2003-2004: 0.14µg/l; 2005-2010: 0.2µg/l; (53).

Capelli-unghie e saliva: La determinazione dei livelli di oligoelementi nei capelli e nelle unghie è oggetto di interesse nelle scienze biomediche (54). Gli oligoelementi si accumulano nel corpo in un tempo lungo possono influenzare i processi biomedici e metabolici nel tempo (55). Inoltre, il campionamento, il trasporto e la conservazione di campioni di capelli e unghie sono facili e fattibili e l’analisi degli oligoelementi nei campioni è economica e veloce (55).

Il cadmio si accumula nel corpo per lungo tempo e la sua concentrazione può aumentare gradualmente diversi anni dopo l’esposizione. I livelli di cadmio nei capelli hanno diversi valori di riferimento di vari paesi, ad esempio, in Italia è 0,03 mg/kg, Inghilterra 0,11 mg/kg, e in Giappone 0,05 mg/kg(55). Inoltre, è stato riportato che la quantità di cadmio nei capelli è 0,61±1,13 µg g-1 e nelle unghie 1,11±0,83 µg g-1 altrove (56). L’analisi della saliva può essere un metodo eccellente per il rilevamento a lungo termine della contaminazione da metalli pesanti. Il livello medio di cadmio nella saliva con limite standard tollerabile nel corpo umano è inferiore a 0,55 µg/l (57).

Applicazione di nanomateriali nella diagnosi di avvelenamento da cadmio: I nanomateriali hanno diverse applicazioni come l’ingegneria dei tessuti e degli organi, gli strumenti medici, il rilascio di farmaci, la valutazione della diagnosi, la prevenzione e la gestione (58). L’utilizzo della nanotecnologia per la diagnosi e l’eliminazione di metalli tossici come il cadmio può aiutare a gestire l’intossicazione da cadmio e aumentare la sicurezza dell’ambiente (59).

Diverse nanoparticelle sono state utilizzate per la diagnostica. Una delle nanoparticelle è costituita dai punti quantici (QD). I QD sono costituiti da etichette fluorescenti di seleniuro di cadmio o solfuro di zinco. Quando si verifica un avvelenamento da cadmio, questo viene rilasciato ed entra nelle cellule contenenti ioni di zinco. Tappare i QDs con ZnO previene efficacemente la formazione di cadmio, e raggiungere meglio il materiale di copertura è fatto. Un test di espressione genica ha aiutato a determinare questo rivestimento (60).

Trattamento dell’avvelenamento da cadmio

Considerazioni immediate: Dopo la valutazione delle vie respiratorie, della respirazione e della circolazione, sono necessarie protezione e cura. Il GIT dovrebbe essere irrigato per rimuovere le soluzioni contenenti cadmio. L’ingestione acuta o cronica di sali di cadmio è rara, ma può portare alla morte. La più bassa dose letale di Cd è di 5 gr in un uomo di 70 kg. Se l’emesi non si è verificata, si esegue presto una lavanda gastrica. Deve essere usato un piccolo tubo nasogastrico (61). Il carbone attivo non può assorbire efficacemente il metallo.

L’ospedalizzazione può aiutare i pazienti esposti al cadmio per valutare l’entità del danno epatico, gastrointestinale, urinario e respiratorio quindi, si consiglia una terapia di supporto (61).

Decontaminazione naturale e chimica: Le attività industriali e minerarie possono rilasciare ioni di cadmio nelle acque reflue. La decontaminazione naturale può essere introdotta utilizzando alcune piante medicinali. I semi di Moringa oleifera, arachidi (Arachis hypogaea), cowpea (Vigna unguiculata), urad (Vigna mungo) e mais (Zea mays) sono stati utilizzati per la depurazione dell’acqua. Questi semi possono assorbire e neutralizzare le cariche colloidali positive. Questa azione fa assorbire le impurità e i metalli caricati negativamente nelle acque reflue (62).

Alcune piante sono utilizzate per la fitomediazione per estrarre e disintossicare alcune sostanze inquinanti. Hanno la capacità di accumulare metalli pesanti come Cd, Cr, Pb, Co, Ag, Se e Hg nei loro tessuti. Per esempio, Cleome Gynandra è stata usata come disintossicante fitooriginale (63). L’attività fitochelante ha un ruolo importante nella detossificazione dei metalli attraverso il sequestro di Zn e Cd (64).

La rimozione dei metalli pesanti dal suolo contaminato include; 1) lavaggio, lisciviazione, lavaggio con agenti chimici, 2) aggiunta di alcuni materiali non tossici per ridurre la solubilità del metallo pesante 3) elettromigrazione, 4) copertura degli inquinanti originali con materiali puliti, 5) miscelazione di materiali inquinati con materiali puliti in superficie e sottosuolo per ridurre la concentrazione di metalli pesanti, e 6) fitorimedio da piante (65). La resa di assorbimento dipende da diversi fattori come il pH dell’ambiente, il potere ionico e la concentrazione del metallo nella soluzione o nella biomassa. Questi fattori possono influenzare lo stoccaggio biologico, la migrazione biogeochimica e le proprietà tossiche dei metalli pesanti (66).

Agenti catalizzatori

Acido etilendiamminotetraacetico (EDTA): L’EDTA ha aumentato significativamente l’eliminazione urinaria del cadmio. Un punto importante è che l’EDTA può aumentare il contenuto di Cd nei reni e può aumentare il rischio di disfunzione renale (67). La dose normale di EDTA è 500 mg di Ca2+ EDTA in combinazione con 50 mg/kg di glutatione (GSH) per infusione IV nelle 24 ore successive e ripetuta per 12 giorni consecutivi (68). La disfunzione renale potrebbe essere invertita se la concentrazione iniziale di cadmio nelle urine è <10 µg/gr di creatinina. Una concentrazione di cadmio nelle urine superiore a 10 µg/gr di creatinina può indurre un danno renale irreversibile (67).

Penicillamina (DPA): La penicillamina usata per ridurre le concentrazioni tossiche dell’esposizione al mercurio e al piombo, non è efficiente nell’overdose di cadmio (69).

Dimercaprol: Dimercaprol è un antidoto efficace nell’avvelenamento da metalli pesanti (70). BAL e i loro analoghi meso-2, 3-dimercaptosuccinic acid DMSA e 2, 3-dimercapto-1-propanesulfonic acid DMPS sono usati come antidoto corso di terapia per avvelenamento da metalli pesanti.

BAL deve essere somministrato nelle prime 4 ore di avvelenamento. Si raccomanda l’iniezione intramuscolare profonda di una dose 3-4 mg/kg nel muscolo gluteo. Viene somministrato ogni 4 ore per i primi due giorni, e due volte al giorno per i successivi 10 giorni (71). È stato riportato che il complesso cadmio-BAL ha più effetti nefrotossici del cadmio da solo (28) e precedentemente menzionato che la combinazione non è utile (72) e si raccomanda di trattare o gestire l’effettiva esposizione al veleno con altri trattamenti. Probabilmente, la terapia BAL può aumentare il rischio di nefrotossicità (73). Inoltre, il BAL aumenta il carico di cadmio nei reni e nel fegato, può diminuire la sopravvivenza e aumenta la nefrotossicità. Per queste ragioni, non viene somministrato nell’intossicazione da cadmio.

Ditiocarbammati: I derivati del ditiocarbammato (fig. 2) sono stati usati in molti campi come: agricoltura, produzione e medicina (74). Il N- tetrametilene ditiocarbammato (ATC) è uno dei derivati dei ditiocarbammati con azione chelante. Migliora l’escrezione urinaria e biliare del cadmio, riduce anche gli effetti collaterali e i sintomi generali dell’avvelenamento. Può essere utile per la valutazione diagnostica primaria dell’efficacia degli agenti chelanti (75). L’efficacia dei ditiocarbammati è stata confermata nel ridurre la tossicità del cadmio in studi su animali (61). La somministrazione di questi agenti chelanti nell’uomo deve essere documentata.

Acido meso 2, 3-dimercaptosuccinico (Succimer, DMSA): È un analogo idrosolubile del BAL, con formula chimica C4H6O4S2 (76). La dose tollerabile di DMSA è di 10 mg/kg, tre volte al giorno (61) ma non è un chelante intracellulare. Il cadmio si lega strettamente alla metallotioneina e si immagazzina nel fegato e nei reni. Di conseguenza, sembra che il DMSA non possa essere un farmaco di scelta nell’avvelenamento da cadmio (16).

2, 3- acido dimercapto-1-propano solfonico (Unithiol, DMPS): È un analogo solubile in acqua del BAL con formula chimica C3H7O3S3Na. È disponibile in diverse forme di dosaggio come orale, endovenosa, rettale o topica (76). Il DMPS è trasportato nello spazio intracellulare. Non ha mostrato grandi effetti avversi (77). Il DMPS è ossidato in forma di disolfuro. Almeno l’80% del DMPS viene ossidato entro i primi 30 minuti e l’84% del DMPS totale viene escreto dai reni entro 96 ore (78). Dose: 5 mg/kg per via endovenosa 4 ore per 24 ore, e può essere aumentato a 100 mg due volte al giorno, se necessario.

Nuovi analoghi del DMSA: I mono e i diesteri di DMSA sono antidoti più efficaci e sicuri per l’avvelenamento da metalli pesanti rispetto al solo DMSA (79). Tra questi monoesteri, il monoisoamil DMSA (MiADMSA), un monoestere alchilico ramificato C5 (fig. 3) ha dimostrato di essere efficace per l’overdose di piombo, cadmio, mercurio e arsenuro di gallio (80). Il MiADMSA è un agente chelante lipofilo solubile in acqua. Può entrare intracellularmente e accedere a diversi ligandi endogeni. Di conseguenza, il MiADMSA è più preferito del suo composto genitore (80).

MiADMSA può entrare nelle cellule e legarsi al cadmio intracellulare. A causa degli effetti degli antiossidanti, lo stress ossidativo indotto dal cadmio è ritardato dalla presenza del MiADMSA (79).

Monomethyl DMSA (MmDMSA) e Monocyclohexyl DMSA (MchDMSA) sono gli altri analoghi del DMSA (figura 4). Sono composti lipofili e possono penetrare nelle cellule. Sono efficaci dopo la somministrazione orale e possono ridurre i livelli di cadmio in tutto il corpo in seguito ad un sovradosaggio (79).

Terapia combinata con agenti chelanti e altre sostanze: La terapia combinata è una via efficace nella gestione della tossicità da metalli pesanti (3). Gli effetti ottimali della terapia con agenti chelanti possono essere raggiunti quando viene somministrata una combinazione di DMSA e MiADMSA (77). Una combinazione di DMSA e calcio trisodio dietilene triaminapentaacetato (CaDTPA) è stata efficacemente utilizzata nel cadmio orale acuto. Questi due agenti riducono la concentrazione di cadmio e l’effetto tossico nel corpo (81). È stato trovato che la N-acetilcisteina (NAC) e il DMPS hanno ridotto la metallotioneina epatica e renale indotta dal cadmio. Inoltre, la NAC può aumentare l’efficacia del DMPS (82).

Alcuni rapporti hanno dimostrato che gli antiossidanti come la vitamina C e la vitamina E hanno un effetto protettivo contro la tossicità indotta dal cadmio in diversi animali da laboratorio (83). La combinazione di acido ascorbico, alfa-tocoferolo e selenio può essere efficace contro la tossicità del cadmio nel ratto. Come risultato, la perossidazione lipidica è aumentata e i livelli di glutatione sono diminuiti nell’intestino dei ratti. Questa combinazione ha mostrato un effetto protettivo della combinazione contro la tossicità del cadmio nell’intestino (84). Infatti, le vitamine A, C, E e il selenio possono prevenire o ridurre molti effetti tossici del cadmio su alcuni organi e tessuti come il fegato, i reni, lo scheletro e il sangue. Gli altri elementi sono lo zinco e il magnesio con molte applicazioni cliniche. È stato suggerito che lo zinco facilita la funzione immunitaria e previene i radicali liberi. Il magnesio è un cofattore essenziale per attivare molti sistemi enzimatici nell’uomo. Zn e Mg possono invertire la tossicità renale indotta dal Cd. La tossicità del cadmio fa diminuire gli enzimi antiossidanti, produce specie reattive dell’ossigeno e perossidazione lipidica. Infatti, Zn e Mg possono affrontare le specie reattive dell’ossigeno e la perossidazione lipidica (85). Gli agenti chelanti per l’avvelenamento da cadmio sono in corso, e potrebbero produrre un nuovo agente che sia accessibile, sicuro ed efficace, senza aggravare l’organo finale. Nel complesso, non ci sono prove che giustifichino l’uso di qualsiasi chelante per quanto riguarda il trattamento della tossicità del cadmio.

Applicazione di nanoparticelle nel trattamento dell’avvelenamento da cadmio: Il cadmio può essere adsorbito dalle nanoparticelle di Al2O3. In generale, le nanoparticelle di Al2O3 sono appropriate per la rimozione di Zn e Cd da sistemi di soluzioni/sorbenti. Le nanoparticelle di Al2O3 con basse concentrazioni di citrato sono usate per rimuovere Cd e Zn da soluzioni contaminate (86). I nanotubi di carbonio (CNT) rimuovono gli ioni metallici dalle soluzioni acquose (87). Il cadmio può essere rimosso dalle acque reflue da particelle nanometriche di TiO2 (88).

Scambio di plasma-emodialisi-plasmaferesi: Lo scambio di plasma può essere iniziato 24-36 ore dopo la comparsa di segni e sintomi clinici, quando si è verificata una tossicità pericolosa per la vita e il team sanitario non ha potuto scegliere alcun trattamento alternativo. Lo scambio di plasma deve essere usato solo in situazioni di emergenza. Quindi, può essere potenzialmente utile nella tossicità da metalli pesanti (89).

L’emoperfusione e l’emodialisi non sono utili nel trattamento delle intossicazioni da cadmio. Inoltre, il cadmio viene eliminato in modo molto diverso, ha una funzione renale residua molto bassa e una rimozione inefficiente del cadmio tramite dialisi. In un danno renale grave, l’emodialisi ha dei vantaggi nel sostituire la funzione renale (90). Alcune delle sostanze tossiche possono legarsi fortemente alle proteine del plasma e non possono essere rimosse attraverso l’emodialisi. La plasmaferesi è pratica e sensata per rimuovere i metalli pesanti legati alle proteine nel plasma. Tuttavia, non ci sono studi controllati sulla plasmaferesi in qualsiasi intossicazione specifica (91).

In conclusione, l’avvelenamento da composti di cadmio porta a effetti nocivi su vari organi e sistemi. È considerato come una potenziale minaccia mondiale per l’ambiente e l’essere umano. Si trasporta attraverso l’aria, l’acqua, il suolo e la catena alimentare, ecc. Ci sono rischi per la salute umana dall’esposizione ai composti di cadmio. Le intossicazioni da cadmio necessitano di decontaminazione tramite irrigazione GIT, cure di supporto e decontaminazione chimica, l’uso di nanoparticelle, agenti chelanti tradizionali e nuovi e terapia combinata.

Si raccomanda di identificare le persone altamente sensibili all’esposizione al cadmio, e assicurare qualsiasi contaminazione dei suoli agricoli, dell’acqua potabile e della catena alimentare. È necessario prestare attenzione alla manipolazione dei composti di cadmio ed è quindi suggerito di individuare i siti contaminati e progettare programmi di educazione e consapevolezza per la popolazione potenzialmente a rischio per ridurre al minimo la tossicità del cadmio.