PMC

Over een paar decennia geleden, om de overvloedige toegankelijkheid van verschillende chemische materialen te volgen, is de mate van intoxicatie verbazingwekkend toegenomen (1, 2). Mensen kunnen sommige drugs en chemicaliën op een verkeerde manier gebruiken, waardoor ze opzettelijk of per ongeluk vergiftigd kunnen worden (3, 4). Zware metalen kunnen, net als andere giftige chemische stoffen, uit natuurlijke of industriële bronnen een ernstige bedreiging vormen voor het leven van de mens (5). Cadmium (Cd, atoomnummer 48, atoommassa 112, smeltpunt 321 °C en kookpunt 765 °C) is een element met zachte, buigzame, zilverachtig witte met blauwachtige kleur, glanzende, en elektropositieve eigenschappen. Het heeft geen geur of smaak, en is zeer giftig. Cd heeft acht stabiele isotopen: 106 Cd, 108 Cd, 110 Cd, 111 Cd, 112 Cd, 113 Cd, 114 Cd, en 116 Cd. De meest voorkomende isotopen zijn 112 Cd en 114 Cd (6). Cadmium vormt ook een verscheidenheid aan complexe organische amines, zwavelcomplexen, chloorcomplexen en chelaten. Cd-ionen vormen oplosbare zouten van carbonaten, arsenaten, fosfaten en ferrocyanideverbindingen. Samen met de productie van zink kan het in verschillende commerciële vormen worden geproduceerd. Het wordt gebruikt als legeringen in de galvanisatie (auto-industrie) en bij de productie van pigmenten (cadmiumsulfaat, cadmiumselenide), eveneens als stabilisatoren voor polyvinylplastic, en in batterijen (oplaadbare Ni-Cd-batterijen) (6, 7).

Epidemiologie: Ondanks de dramatische wereldwijde productie, consumptie en het vrijkomen van Cd-verbindingen in het milieu blijkt er geen efficiënte manier te zijn om ze te recyclen. Bijgevolg kan de blootstelling van de mens aan Cd-verbindingen een ernstig gezondheidsprobleem veroorzaken. Cadmium wordt gebruikt in nikkel-cadmium-batterijen, als pigment bij de verfproductie, bij het galvaniseren en bij de productie van polyvinylchloride-kunststof. Bovendien is cadmium aanwezig in de meeste voedingsmiddelen, en afhankelijk van de voedingsgewoonten varieert het cadmiumgehalte sterk.

Cadmium komt in aanzienlijke mate voor in het milieu, als gevolg van menselijke activiteiten, zoals het gebruik van fossiele brandstoffen, de verbranding van metaalertsen en de verbranding van afval. Het weglekken van zuiveringsslib in landbouwgrond kan leiden tot de overdracht van door planten geadsorbeerde cadmiumverbindingen, die een belangrijke rol kunnen spelen in de voedselketen en zich kunnen ophopen in verschillende menselijke organen. Een andere belangrijke bron van blootstelling aan cadmium is sigarettenrook. Toen cadmium werd gemeten in bloedmonsters van rokers, bleek dat hun cadmiumgehalte in het bloed 4-5 keer zo hoog was als dat van niet-rokers (8).

Blootstelling aan cadmium op veel verschillende manieren is in de afgelopen eeuw gerapporteerd. Schade aan de longen bij aan Cd blootgestelde werknemers werd al in de jaren 1930 gemeld. Bovendien werden in de volgende decennia enkele gevallen van bot- en niertoxiciteit door blootstelling aan cadmium beschreven. Na de Tweede Wereldoorlog, in de jaren zestig en zeventig, hadden de Japanners te lijden onder verschillende niveaus van vervuiling. De ziekte van Itai-itai was een van deze aandoeningen die werd veroorzaakt door chronisch met cadmium verontreinigde rijstvelden. Het aantal door de ziekte getroffen patiënten werd van 1910 tot 2007 op ongeveer 400 geschat (9).

Een andere internationale gezamenlijke studie in 16 Europese landen heeft gerapporteerd dat de hoeveelheid cadmium bij paren van moeder op kind de toelaatbare wekelijkse inname overschreed. In die studie had Polen het hoogste urine-Cd-gehalte in vergelijking met de 16 landen, terwijl Denemarken het laagste niveau liet zien (10). In de Verenigde Staten wordt jaarlijks ongeveer 600 ton Cd-verbinding geproduceerd en 150 ton uit andere landen ingevoerd (11).

In de meeste delen van Iran zijn rijst en tarwe het dagelijkse basisvoedsel. Iraanse boeren hebben bij het verkrijgen van gewassen van hoge kwaliteit mogelijk een enorme hoeveelheid fosfaatmeststoffen en slibafval gebruikt, die bijgevolg een hogere cadmiumconcentratie bevatten. Dit kan de absorptie van Cd verhogen via de consumptie van voedingsmiddelen die in gewassen zijn geproduceerd.

Op basis van de FAO/WHO regels is het toegestane niveau van cadmium in rijst 0,2 mg/kg (12). Het resultaat toonde aan dat Iraanse rijstmonsters een hoger Cd-gehalte hadden dan de toegestane concentratie. Bovendien zal het risico toenemen bij het consumeren van andere bronnen zoals landbouwproducten (groenten) en zeevoedsel (vis, enz.), indien cadmiumverontreiniging optreedt (13).

De blootstelling aan cadmium is tegenwoordig in veel landen afgenomen (14), maar het heeft een zeer lang biologisch halfwaardetijd (10-30 jaar) (10) en menselijke activiteiten in verband met cadmium moeten worden beperkt tot een minimaal of geen schadelijk niveau (10).

Het is noodzakelijk de basisinformatie over cadmiumvergiftiging voor te bereiden en een educatief en profylactisch plan op te stellen om de incidentie van de toxiciteit aanzienlijk te verminderen. Dit overzicht kan informatief en nuttig zijn om het doel van het beheer van alle aspecten van vergiftiging door cadmiumverbindingen te bereiken.

Mechanisme van toxiciteit: Cadmium beïnvloedt de celproliferatie, -differentiatie en -apoptose. Deze activiteiten hebben een wisselwerking met het DNA-herstelmechanisme, de generatie van reactiezuurstofsoorten (ROS) en de inductie van apoptose (15). Cadmium bindt zich aan de mitochondriën en kan zowel de celademhaling als de oxidatieve fosforylering bij lage concentraties remmen (16).

Het leidt tot chromosoomafwijkingen, zusterchromatide-uitwisseling, DNA-strengbreuken en DNA-eiwit crosslinks in cellijnen. Cadmium veroorzaakt mutaties en chromosomale deleties (17). De toxiciteit gaat gepaard met de depletie van gereduceerd glutathion (GSH), bindt sulfhydrylgroepen met eiwitten en verhoogt de productie van reactieve zuurstofsoorten (ROS) zoals superoxide-ion, waterstofperoxide en hydroxylradicalen. Cadmium remt ook de activiteit van antioxidant-enzymen, zoals catalase, mangaan-superoxide dismutase, en koper/zink-dismutase (18). Metallothioneïne is een zink – concentrerend eiwit dat 33% cysteïne bevat. Metallothioneïne kan ook fungeren als een vrije-radicalenvanger. Het vangt hydroxyl- en superoxide-radicalen op (19). In het algemeen zijn de cellen die metallothioneïnen bevatten resistent tegen de giftigheid van cadmium. Anderzijds zijn de cellen die geen metallothioneïnen kunnen aanmaken gevoelig voor cadmiumvergiftiging (20). Cadmium kan het cellulaire Ca2+-niveau en de activiteiten van caspases en door stikstof geactiveerde proteïnekinases (MRPK’s) in de cellen moduleren, waarbij deze processen indirect apoptose veroorzaken (21).

Want P53 veroorzaakt celdood door directe binding aan mitochondriale membraaneiwitten. Expressie van B-cel lymfoom-extra-large (Bcl-xl), dat een transmembraanmolecuul in de mitochondriën is, onderdrukt mitochondriaal-gemedieerde apoptose en versterkt kankercellen. Om de gestelde vraag te beantwoorden; binding van P53 aan Bcl-xl kan eiwit- en apoptotische celdood remmen (22).

Cadmium kan de productie van ROS induceren en oxidatieve stress tot gevolg hebben. Dit mechanisme kan de rol van cadmium in orgaantoxiciteit, carcinogeniteit en apoptotische celdood tot uitdrukking brengen (fig1).

Clinische manifestatie: Verschillende vormen van cadmiumverbindingen hebben verschillende klinische verschijnselen en toxische effecten die hieronder in detail worden toegelicht.

Cadmiumbot en Itai-itai ziekte: Verschillende studies vermeldden dat cadmium het skeletstelsel kan aantasten. Blootstelling aan cadmium veroorzaakt demineralisatie van het skelet, waarbij het een directe interactie met de botcellen kan aangaan, de mineralisatie kan verminderen en ook de procollageen C-proteïnasen en de collageenproductie kan remmen (22). Klinische bevindingen die in verband worden gebracht met osteoporose zijn pijn, lichamelijke beperkingen en een verminderde kwaliteit van leven. Bovendien geeft een verminderde botdichtheid een verhoogd risico op botbreuken. Osteoporotische fracturen komen het meest voor bij postmenopauzale vrouwen en kunnen leiden tot invaliditeit. Pseudofracturen als gevolg van osteomalacie en ernstige ontkalking van het skelet kunnen ook worden waargenomen (23).

Wanneer het serum PTH-niveau daalt bij hogere blootstelling aan cadmium, kan dit het vrijkomen van calcium uit botweefsel induceren (24). Cadmium kan interageren met het metabolisme van calcium, vitamine D3 en collageen. Daarom kan osteomalacie of osteoporose worden waargenomen bij vertraagde manifestaties van ernstige cadmiumvergiftiging (22).

De ziekte van Itai-itai is de ernstigste vorm van chronische cadmiumvergiftiging. De ziekte werd voor het eerst vastgesteld in de Jinzu-rivier, in de prefectuur Toyama, Japan (25). Er zijn twee hypothesen voorgesteld om de botschade te verklaren. Directe effecten van cadmium op bot omvatten; verdwijning van metafyseale trabeculas en verkort epifyseaal kraakbeen waarbij cadmium osteoporotisch veroorzaakt, maar geen osteomalacische veranderingen waarneemt via radiografische controles. Indirecte effecten van cadmium op het bot zijn onder andere; dunner wordende botcortex, trabeculair botverlies, daarnaast is er een afname van het aantal osteocyten en zure mucopolysacchariden in het epifyseale kraakbeen (25). Cadmiumvergiftigers veroorzaken in eerste instantie pijn in het dijbeen en de lage rug, de verdere pijn verspreidt zich naar de andere delen van het lichaam. Bovendien kunnen misvormingen van het skelet botbreuken veroorzaken (26).

Renale schade bij cadmiumtoxiciteit: Cadmium hoopt zich voornamelijk op in de nieren en de lever, maar het kan ook worden aangetroffen in andere weefsels zoals bot en placenta. Er is gerapporteerd dat beroeps- en milieublootstelling aan cadmium een rol heeft gespeeld bij nierdysfunctie (27). Blootstelling aan cadmium kan vroege tekenen van nierschade, proteïnurie, calciumverlies en tubulaire laesie vertonen. Urineonderzoek kan helpen om vroege tekenen van nierschade aan te tonen (16). In het algemeen zullen de glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) en de reserve filtratiecapaciteit afnemen, en ernstige cadmiumtoxiciteit kan leiden tot nefrotoxiciteit met complicaties zoals glucosurie, aminoacidurie, hyperfosfaturie, hypercalciurie, polyurie en verminderde buffercapaciteit (28). Cellulaire beschadiging en functionele integriteit in proximale tubuli resulteerde in verlies van calcium, aminozuren, enzymen, en toename van eiwitten in de urine. Anderzijds leidt een verminderde tubulaire reabsorptie van eiwitten met een laag moleculair gewicht tot tubulaire proteïnurie. De meest voorkomende eiwitten in de urine zijn beta 2-microglobuline, retinol bindend eiwit en alpha 1-microglobuline (29).

Cadmium en voortplantingsstelsel: Uit verschillende eerdere studies is gebleken dat cadmium de voortplanting en ontwikkeling bij verschillende zoogdiersoorten kan beïnvloeden, en recente studies hebben deze bevindingen ook bevestigd (30). In vergelijking met dierstudies wordt beweerd dat cadmium de dichtheid, het volume en het aantal spermacellen vermindert en de onrijpe spermavormen doet toenemen (31). Deze problemen worden gevolgd door een defect in de spermatogenese, de kwaliteit van het sperma en de secretiefuncties van de accessoire klieren. Bovendien vermindert het libido, de vruchtbaarheid en de serumtestosteronspiegel (32). In het vrouwelijke voortplantingssysteem kunnen de functie van de eierstok en de ontwikkeling van oöcyten worden geremd. Steroidogenese wordt verminderd onder Cd toxiciteit en ovariële bloeding en necrose kunnen zich tegelijkertijd voordoen (30). Er is gemeld dat het aantal spontane abortussen en de duur van de zwangerschap toenemen en dat het aantal levendgeborenen afneemt (31).

Cadmium en het cardiovasculaire systeem: In vitro studies hebben de betrokkenheid van cadmium bij endotheeldisfunctie en carotis intima-mediadikte (IMT) aangetoond. Bovendien werd de vorming van atherosclerotische plaques in vivo bevorderd (33). Na cadmiumintoxicatie kunnen endotheeldisfunctie bij het begin van cardiovasculaire aandoeningen (CVD), verlies van endotheelcelstructuur waardoor celdood optreedt, en trombogene gebeurtenissen optreden. Deze resultaten ondersteunen de hypothese dat cadmium betrokken is bij hart- en vaatziekten en myocardinfarcten (34). Epidemiologische studies hebben een verband aangetoond tussen blootstelling aan cadmium en het risico van hoge bloeddruk (systolische en diastolische bloeddruk).

Cadmium kan endotheliale stikstofoxidesynthase remmen en de door acetylcholine geïnduceerde vasculaire relaxatie onderdrukken, wat hypertensie tot gevolg heeft (35). Het kan de productie van cytokinen stimuleren en endotheelschade induceren. Deze mechanismen veroorzaken atherogenese en langdurige blootstelling kan de incidentie van perifere arteriële aandoeningen verhogen (36). Blootstelling aan giftig cadmium kan de cardiovasculaire mortaliteit verhogen (37).

Cadmium en andere systemen: De acute centrale en perifere neurotoxiciteit van cadmium is onlangs gerapporteerd (38). Cadmium kan ook celbeschadiging en lipide peroxidatie in de hersenen induceren. Het effect op monoaminoxidase (MAO) is verantwoordelijk voor de oxidatieve deaminatie van monoamine neurotransmitters (38). Cadmium verhoogt de productie van vrije radicalen in het CZS en vermindert de cellulaire afweer tegen oxidatie (39) . In het algemeen zijn de resultaten van dit mechanisme olfactorische disfunctie, neurogedragsstoornissen in aandacht, stoornis in psychomotorische activiteit, en geheugen (40). Vergiftiging kan leiden tot neurodegeneratieve aandoeningen, zoals de ziekte van Parkinson, Alzheimer en Huntington, die gepaard gaan met geheugenverlies en gedragsveranderingen.

Recent onderzoek heeft een mogelijke betrokkenheid van cadmium bij longaandoeningen zoals chronisch obstructieve aandoeningen en emfyseem aangetoond (41). Uit dierstudies is gebleken dat cadmiumchloride de vitale longcapaciteit kan verminderen en de alveolaire wanddikte kan doen toenemen. Inademing van cadmium als damp bij afwezigheid van antioxidanten en in een toestand van oxidatieve stress kan leiden tot longontsteking en emfyseem (41). Volgens de suggestie van het Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR); is cadmium een mogelijk longcarcinogeen bij mensen (41).

Cadmium wordt geabsorbeerd via het maag-darmkanaal (GIT). De oplosbaarheid en absorptie worden beïnvloed door de pH-waarde in de maag en/of de darmen. In feite reageert cadmium met HCl en vormt cadmiumchloride. Het kan een ontsteking van het maag-darmkanaal veroorzaken. H2-blokkers kunnen de pH-waarde van de maag verhogen, waardoor de oplosbaarheid afneemt en de absorptie van cadmium wordt geremd (42). Verschillende studies hebben aangetoond dat cadmium in een acute fase leverschade kan veroorzaken. Langdurige orale inname van cadmium kan in de chronische fase de ziekte van Itai-itai veroorzaken (43).

Limitatief onderzoek naar cadmiumvergiftiging met huidmanifestaties toonde hyperkeratose en acanthose aan, vergezeld van incidentele ulceratieve veranderingen, en een toename van de mitotische index van de huidcellen (44).

Cadmium en carcinogeniteit: Cadmiumverbindingen werden door het Internationaal Agentschap voor Kankeronderzoek (IARC) gecategoriseerd als carcinogeen bij de mens (45). Het kan worden beschouwd als longcarcinogeen, ook inducerend voor prostaat- of nierkanker. Het belangrijke punt is dat cadmium de testosteronproductie kan verstoren en testiculaire interstitiële cellenhyperplasie kan induceren (46). Sommige rapporten suggereren dat cadmium betrokken kan zijn bij maligniteiten van lever, hemotopoïtisch systeem, blaas en maag (47). Bovendien kan cadmium een potentiële risicofactor voor borstkanker zijn. Een andere studie suggereerde dat blootstelling aan cadmium betrokken kan zijn bij alvleesklierkanker door het induceren van een verhoogd risico op neoplasie (47).

De cellulaire en moleculaire mechanismen die een rol spelen bij de carcinogeniteit van cadmium omvatten de activering van proto-oncogenen, de inactivering van tumorsuppressorgenen, de verstoring van de celadhesie en de remming van DNA-herstel (48). In feite kan een beschadiging van DNA-strengen of een verstoring van DNA-eiwit crosslinks er volledig toe leiden dat de celgroei wordt geremd. Samenvattend wordt gesuggereerd dat blootstelling aan cadmium invloed kan hebben op celproliferatie, -differentiatie, -apoptose, celsignalering en andere cellulaire activiteiten. Deze activiteiten kunnen direct of indirect van invloed zijn op carcinogenese (47).

Diagnostische evaluatie: Cadmiumgehalten in bloed-, urine-, haar- en nagelmonsters worden vaak bepaald in paraclinische laboratoriumtesten.

Urine: Nieren zijn het belangrijkste orgaan dat wordt aangetast door cadmium bij langdurige blootstelling (49). Crinnion suggereerde dat een cadmiumconcentratie in de urine van 0,5 µg/g creatinine of meer geassocieerd is met nierschade, en dat concentraties van meer dan 2,0 µg/g creatinine kunnen leiden tot uitgebreide schade (50).

Tubulaire disfunctie gevolgd door nefrotoxiciteit met cadmium verhoogt de uitscheiding in de urine van laagmoleculaire eiwitten zoals ß2-microglobuline, α1-microglobuline, retinol bindend eiwit, enzymen zoals N – acetyl – ß – glucosaminidase, en calcium (51). In deze situatie kunnen gevoelige tests (proteïnurie met laag moleculair gewicht) positief zijn en wordt gemengde proteïnurie (uitscheiding van eiwitten met laag en hoog moleculair gewicht in de urine) gezien (28).

Bloed: De lange halfwaardetijd van cadmium (30 jaar) kan het gevolg zijn van langdurige accumulatie van cadmium in het lichaam, maar de korte halfwaardetijd van cadmium in bloed (drie tot vier maanden) kan het gevolg zijn van een recente blootstelling. De aantoonbaarheidsgrens voor de cadmiumconcentratie in het bloed is 0,3 µg/L (52). Cadmium in het bloed werd gemeten met twee technieken: ofwel elektrothermische atoomabsorptiespectrofotometrie ofwel inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie. Op basis van de onderzoeken in het kader van de National Health and Nutrition Examination Surveys (NHANES) zijn de waarden op of onder de aantoonbaarheidsgrens van cadmium bij alle deelnemers als volgt: 1999-200: 0,3µg/l; 2003-2004: 0,14µg/l; 2005-2010: 0,2µg/l; (53).

Haar-nagel en speeksel: De bepaling van de sporenelementengehalten in haar en nagels staat in de biomedische wetenschappen in de belangstelling (54). Sporenelementen die zich gedurende lange tijd in het lichaam ophopen, kunnen in de loop der tijd van invloed zijn op biomedische en metabolische processen (55). Bovendien zijn de bemonstering, het vervoer en de opslag van haar- en nagelmonsters gemakkelijk en uitvoerbaar en is de analyse van sporenelementen in de monsters goedkoop en snel (55).

Cadmium hoopt zich lange tijd in het lichaam op en de concentratie kan verscheidene jaren na blootstelling geleidelijk toenemen. De cadmiumgehalten in het haar hebben verschillende referentiewaarden van verschillende landen, bv. in Italië is 0,03 mg/kg, Engeland 0,11 mg/kg en in Japan 0,05 mg/kg(55). Verder wordt gemeld dat de hoeveelheid cadmium in het haar 0,61±1,13 µg g-1 bedraagt en in de nagels 1,11±0,83 µg g-1 elders (56). Speekselanalyse kan een uitstekende methode zijn om verontreiniging met zware metalen op lange termijn op te sporen. Het gemiddelde cadmiumgehalte in speeksel met een toelaatbare standaardgrens in het menselijk lichaam is minder dan 0,55 µg/l (57).

Toepassing van nanomateriaal bij de diagnose van cadmiumvergiftiging: Nanomaterialen hebben verschillende toepassingen zoals weefsel- en orgaanengineering, medische instrumenten, medicijnafgifte, diagnose-evaluatie, preventie en beheer (58). Het gebruik van nanotechnologie voor de diagnose en eliminatie van toxische metalen zoals cadmium kan helpen om cadmiumvergiftiging te beheersen en de veiligheid van het milieu te vergroten (59).

Er zijn verschillende nanodeeltjes gebruikt voor diagnostiek. Een van de nanodeeltjes is quantum dots (QD’s). QD’s zijn gemaakt van fluorescerende labels van cadmium selenide of zinksulfide. Wanneer cadmiumvergiftiging optreedt, komt het vrij en komt het terecht in cellen die zinkionen bevatten. Het afdekken van QD’s met ZnO voorkomt effectief de vorming van cadmium. Een genexpressietest hielp bij het bepalen van deze coating (60).

Behandeling van cadmiumvergiftiging

Immediate overwegingen: Na evaluatie van de luchtwegen, ademhaling en circulatie, is bescherming en verzorging noodzakelijk. Het maag-darmkanaal moet worden geïrrigeerd om cadmiumhoudende oplossingen te verwijderen. Acute of chronische inname van cadmiumzouten is zeldzaam, maar kan tot de dood leiden. De laagste dodelijke dosis Cd is 5 gr bij een man van 70 kg. Als emesis niet is opgetreden, wordt spoedig een maagspoeling uitgevoerd. Er moet een kleine nasogastrische buis worden gebruikt (61). Geactiveerde houtskool kan het metaal niet effectief absorberen.

Hospitalisatie kan de aan cadmium blootgestelde patiënten helpen bij het evalueren van de mate van leverschade, maag-, darm-, urineweg- en ademhalingsorganen, daarom wordt ondersteunende therapie voorgesteld (61).

Natuurlijke en chemische decontaminatie: Bij industriële en mijnbouwactiviteiten kunnen cadmiumionen vrijkomen in afvalwater. Natuurlijke decontaminatie kan worden ingevoerd met behulp van sommige geneeskrachtige planten. De zaden van Moringa oleifera, pinda’s (Arachis hypogaea), cowpea’s (Vigna unguiculata), urad (Vigna mungo) en maïs (Zea mays) werden gebruikt voor waterzuivering. Deze zaden kunnen colloïdale positieve ladingen absorberen en neutraliseren. Deze actie zorgt ervoor dat de negatief geladen onzuiverheden en metalen in afvalwater worden geabsorbeerd (62).

Sommige planten worden gebruikt voor fytomediëring om sommige verontreinigende stoffen te extraheren en te ontgiften. Zij hebben het vermogen om zware metalen zoals; Cd, Cr, Pb, Co, Ag, Se en Hg in hun weefsels op te hopen. Cleome Gynandra is bijvoorbeeld gebruikt als een fytoorigin detoxifier (63). De fytochelerende activiteit speelt een belangrijke rol bij de ontgifting van metalen door de sekwestratie van Zn en Cd (64).

De verwijdering van zware metalen uit verontreinigde bodem omvat; 1) wassen, uitlogen, spoelen met chemische middelen, 2) toevoegen van enkele niet-toxische materialen om de oplosbaarheid van zware metalen te verminderen 3) elektromigratie, 4) bedekken van de oorspronkelijke verontreinigende stoffen met schone materialen, 5) mengen van verontreinigde materialen met schone materialen in oppervlakte en ondergrond om de concentratie van zware metalen te verminderen, en 6) fytoremediatie door planten (65). Het absorptie-rendement is afhankelijk van verschillende factoren zoals; pH van de omgeving, ionische kracht, en metaalconcentratie in oplossing of biomassa. Deze factoren kunnen de biologische opslag, biogeochemische migratie en toxische eigenschappen van zware metalen beïnvloeden (66).

Chelerende agentia

Ethyleendiaminetetraazijnzuur (EDTA): EDTA verhoogde de eliminatie van cadmium in de urine aanzienlijk. Een belangrijk punt is dat EDTA het Cd-gehalte in de nieren kan verhogen en het risico van nierdisfunctie kan vergroten (67). De normale dosis EDTA is 500 mg Ca2+ EDTA in combinatie met 50 mg/kg glutathion (GSH) via IV-infusie gedurende de volgende 24 uur en herhaald gedurende 12 opeenvolgende dagen (68). Nierdysfunctie kan worden omgekeerd als de aanvankelijke cadmiumconcentratie in de urine <10 µg/gr creatinine is. Een cadmiumconcentratie in de urine van meer dan 10 µg/gr creatinine kan onomkeerbare nierbeschadiging veroorzaken (67).

Penicillamine (DPA): Penicillamine gebruikt om toxische concentraties van kwik- en loodblootstelling te verminderen, is niet efficiënt bij cadmiumoverdosering (69).

Dimercaprol: Dimercaprol is een efficiënt antidotum bij vergiftiging met zware metalen (70). BAL en hun analogen meso-2, 3-dimercaptosuccinic zuur DMSA en 2, 3-dimercapto-1-propanesulfonic zuur DMPS worden gebruikt als antidotum cursus van therapie voor zware metaalvergiftiging.

BAL moet in de eerste 4 uur van de vergiftiging worden toegediend. Diepe intramusculaire injectie van een dosis 3-4 mg/kg in de bilspier wordt aanbevolen. Het wordt de eerste twee dagen om de 4 uur gegeven, en de volgende 10 dagen tweemaal per dag (71). Er is gerapporteerd dat cadmium-BAL-complex meer nefrotoxische effecten heeft dan cadmium alleen (28) en eerder is vermeld dat de combinatie niet helpt (72) en het wordt aanbevolen om de feitelijke blootstelling aan gif met andere behandelingen te behandelen of te beheersen. Mogelijk verhoogt de BAL-therapie het risico op nefrotoxiciteit (73). Bovendien verhoogt BAL de cadmiumbelasting van nieren en lever, kan het de overleving verminderen en de nefrotoxiciteit versterken. Om deze redenen wordt het niet gegeven bij cadmiumintoxicatie.

Dithiocarbamaten: Dithiocarbamaatderivaten (fig. 2) zijn gebruikt op vele gebieden zoals; landbouw, fabricage, en geneeskunde (74). N- tetramethyleen dithiocarbamaat (ATC) is een van de derivaten van dithiocarbamaten met chelerende werking. Het verbetert de uitscheiding van cadmium via de urine en de galwegen en vermindert de bijwerkingen en algemene vergiftigingsverschijnselen. Het kan nuttig zijn voor de primaire diagnostische evaluatie van de werkzaamheid van chelaatvormers (75). De werkzaamheid van dithiocarbamaten is bevestigd bij het verminderen van de cadmiumvergiftiging in dierstudies (61). De toediening van deze chelaatvormers bij de mens moet worden gedocumenteerd.

Meso 2, 3-dimercaptosuccinic acid (Succimer, DMSA): Het is een in water oplosbaar analoog van BAL, met chemische formule C4H6O4S2 (76). De toelaatbare dosis DMSA is 10 mg/kg, driemaal per dag (61), maar het is geen intracellulaire chelator. Cadmium bindt zich stevig aan metallothioneïne en wordt opgeslagen in lever en nieren. DMSA lijkt derhalve geen middel bij uitstek te zijn bij cadmiumvergiftiging (16).

2, 3- dimercapto-1-propaan sulfonzuur (Unithiol, DMPS): Het is een in water oplosbaar analoog van BAL met chemische formule C3H7O3S3Na. Het is beschikbaar in verschillende doseringsvormen zoals oraal, intraveneus, rectaal of plaatselijk (76). DMPS wordt naar de intracellulaire ruimte getransporteerd. Het heeft geen belangrijke bijwerkingen vertoond (77). DMPS wordt geoxideerd tot disulfide vorm. Ten minste 80% van DMPS wordt binnen de eerste 30 min. geoxideerd en 84% van het totale DMPS wordt binnen 96 uur door de nieren uitgescheiden (78). Dosis: 5 mg/kg intraveneus 4 maal per uur gedurende 24 uur, en kan indien nodig worden verhoogd tot 100 mg tweemaal per dag.

Nieuwe DMSA-analogen: DMSA mono- en diësters zijn effectievere en veiligere antidota voor vergiftiging met zware metalen in vergelijking met DMSA alleen (79). Van deze mono-esters werd aangetoond dat monoisoamyl DMSA (MiADMSA), een C5 vertakte alkyl mono-ester (fig. 3), doeltreffend is tegen overdosis lood, cadmium, kwik en galliumarsenide (80). MiADMSA is een in water oplosbare, lipofiele chelaatvormer. Het kan intracellulair binnendringen en toegang krijgen tot verschillende endogene liganden. Derhalve heeft MiADMSA de voorkeur boven de moederverbinding (80).

Combinatietherapie met chelaatvormers en andere stoffen: Combinatietherapie is een effectieve weg bij de behandeling van toxiciteit door zware metalen (3). Optimale effecten van chelaatvormende agententherapie kunnen worden bereikt wanneer een combinatie van DMSA en MiADMSA wordt toegediend (77). Een combinatie van DMSA en calcium trinatrium diethyleentriaminepentaacetaat (CaDTPA) is effectief gebruikt bij acute orale cadmiumtoxiciteit. Deze twee middelen verminderen de cadmiumconcentratie en het toxische effect in het lichaam (81). Gebleken is dat N-acetylcysteïne (NAC) en DMPS het door cadmium veroorzaakte hepatische en renale metallothioneïne verminderen. NAC kan ook de werkzaamheid van DMPS verhogen (82). Een combinatie van ascorbinezuur, alfa-tocoferol en selenium kan effectief zijn tegen cadmiumtoxiciteit bij ratten. Als gevolg hiervan nam de lipide peroxidatie toe en daalde het glutathiongehalte in de darm van ratten. Deze combinatie toonde een beschermend effect aan tegen cadmiumtoxiciteit in de darm (84). De vitamines A, C, E en selenium kunnen inderdaad veel toxische effecten van cadmium op bepaalde organen en weefsels, zoals lever, nieren, skelet en bloed, voorkomen of verminderen. De andere elementen zijn zink en magnesium met vele klinische toepassingen. Er is gesuggereerd dat zink de immuunfunctie vergemakkelijkt en vrije radicalen voorkomt. Magnesium is een essentiële cofactor om veel enzymsystemen bij de mens te activeren. Zn en Mg kunnen Cd-geïnduceerde niertoxiciteit omkeren. Cadmiumtoxiciteit leidt tot een afname van antioxidatieve enzymen, de productie van reactieve zuurstofspecies en lipide peroxidatie. In feite kunnen Zn en Mg reactieve zuurstofsoorten en lipide peroxidatie tegengaan(85). Chelerende middelen voor cadmium vergiftiging zijn in ontwikkeling, en kunnen een nieuw middel opleveren dat toegankelijk, veilig en effectief is, zonder het eindorgaan te verergeren. In het algemeen is er geen bewijs om het gebruik van een chelator te rechtvaardigen voor de behandeling van cadmiumvergiftiging.

Toepassing van nanodeeltjes bij de behandeling van cadmiumvergiftiging: Cadmium kan worden geadsorbeerd door Al2O3 nanodeeltjes. In het algemeen zijn Al2O3 nanodeeltjes geschikt voor het verwijderen van Zn en Cd uit oplossingen/sorbentsystemen. Al2O3 nanodeeltjes met lage citraatconcentraties worden gebruikt om Cd en Zn uit verontreinigde oplossingen te verwijderen (86). Koolstofnanobuizen (CNT’s) verwijderen metaalionen uit waterige oplossingen (87). Cadmium kan uit afvalwater worden verwijderd door nanodeeltjes TiO2 (88).

Plasma-uitwisseling-hemodialyse-plasmaferese: Plasma-uitwisseling kan 24-36 uur na het verschijnen van klinische tekenen en symptomen zijn begonnen, wanneer levensbedreigende toxiciteit optrad en het gezondheidsteam geen alternatieve behandeling kon kiezen. Plasma-uitwisseling mag alleen in noodsituaties worden toegepast. Het kan dus nuttig zijn bij toxiciteit met zware metalen (89).

Hemoperfusie en hemodialyse zijn niet nuttig bij de behandeling van cadmiumvergiftigingen. Bovendien wordt cadmium zeer verschillend geëlimineerd, heeft het een zeer lage residuele nierfunctie en is de verwijdering van cadmium via dialyse inefficiënt. Bij ernstige nierbeschadiging heeft hemodialyse voordelen bij het vervangen van de nierfunctie (90). Sommige toxische stoffen kunnen zich sterk binden aan plasma-eiwitten en kunnen niet via hemodialyse worden verwijderd. Plasmaferese is praktisch en zinvol om eiwitgebonden zware metalen in plasma te verwijderen. Er zijn echter geen gecontroleerde studies over plasmaferese bij een specifieke intoxicatie (91).

Conclusie, vergiftiging door cadmiumverbindingen leidt tot schadelijke effecten op verschillende organen en systemen. Het wordt beschouwd als een potentiële wereldwijde bedreiging voor het milieu en de mens. Het wordt getransporteerd via de lucht, het water, de bodem, de voedselketen, enz. Blootstelling aan cadmiumverbindingen brengt risico’s voor de menselijke gezondheid met zich mee. Cadmiumintoxicaties vereisen decontaminatie via GIT-irrigatie, ondersteunende zorg, en chemische decontaminatie, het gebruik van nanodeeltjes, traditionele en nieuwe chelaatmiddelen en combinatietherapie.

Het wordt aanbevolen om de personen te identificeren die zeer gevoelig zijn voor blootstelling aan cadmium, en te zorgen voor eventuele verontreiniging van landbouwgrond, drinkwater en voedselketen. Er moet aandacht worden besteed aan de omgang met cadmiumverbindingen en vervolgens wordt voorgesteld de verontreinigde locaties op te sporen en onderwijs- en bewustmakingsprogramma’s op te zetten voor de potentiële risicogroepen om de cadmiumtoxiciteit tot een minimum te beperken.