PMC

Over a few decades ago, to follow the abundant accessibility of various chemical materials, the rate of intoxication has amazingly increased (1, 2). Ludzie mogą korzystać z niektórych leków i substancji chemicznych w niewłaściwy sposób, w wyniku czego mogą być zatrute celowo lub przypadkowo (3, 4). Metale ciężkie, podobnie jak inne trujące substancje chemiczne, pochodzące ze źródeł naturalnych lub przemysłowych, mogą stanowić poważne zagrożenie dla życia człowieka (5). Kadm (Cd, liczba atomowa 48, atomowa liczba masowa 112, temperatura topnienia 321°C, temperatura wrzenia 765°C) jest pierwiastkiem o właściwościach miękkich, ciągliwych, srebrzystobiałych z niebieskawym zabarwieniem, połyskliwych i elektrododatnich. Nie posiada żadnego zapachu ani smaku, jest bardzo trujący. Cd ma osiem stabilnych izotopów: 106 Cd, 108 Cd, 110 Cd, 111 Cd, 112 Cd, 113 Cd, 114 Cd i 116 Cd. Najczęściej występującymi izotopami są 112 Cd i 114 Cd (6). Kadm tworzy również różne złożone aminy organiczne, kompleksy siarkowe, kompleksy chloroorganiczne i chelaty. Jony Cd tworzą rozpuszczalne sole węglanów, arsenianów, fosforanów i związków żelazocyjankowych. Towarzysząc produkcji cynku, może być wytwarzany w różnych postaciach handlowych. Stosowany jest jako stop w galwanotechnice (przemysł samochodowy) oraz w produkcji pigmentów (siarczan kadmu, selenek kadmu), podobnie jako stabilizator tworzyw poliwinylowych oraz w bateriach (akumulatory Ni-Cd) (6, 7).

Epidemiologia: Pomimo dramatycznej światowej produkcji, zużycia i uwalniania związków Cd w środowisku nie wykazują one skutecznego sposobu recyklingu. W związku z tym, narażenie człowieka na związki Cd może stanowić poważny problem zdrowotny. Kadm jest stosowany w bateriach niklowo-kadmowych, jako pigment w produkcji farb, a także w galwanizacji i produkcji plastiku z polichlorku winylu. Ponadto kadm jest obecny w większości środków spożywczych, a w zależności od nawyków żywieniowych jego poziom jest bardzo zróżnicowany.

Kadm występuje w znacznym stopniu w środowisku, w wyniku działalności człowieka, takiej jak stosowanie paliw kopalnych, spalanie rud metali i spalanie odpadów. Wyciek osadów ściekowych do gleby rolniczej może spowodować transfer związków kadmu zaadsorbowanych przez rośliny, które mogą odgrywać znaczącą rolę w łańcuchu pokarmowym i gromadzić się w różnych organach człowieka. Innym ważnym źródłem narażenia na kadm jest dym papierosowy. Kiedy kadm był mierzony w próbkach krwi palaczy, okazało się, że mieli oni 4-5 razy wyższe poziomy cd we krwi niż osoby niepalące (8).

Narażenie na kadm na wiele różnych sposobów zostało zgłoszone w ciągu ostatniego stulecia. Uszkodzenia płuc u pracowników narażonych na kadm opisywano już w latach 30-tych XX wieku. Ponadto w następnych dekadach opisano kilka przypadków toksycznego działania kadmu na kości i nerki. Po II wojnie światowej, w latach 60-tych i 70-tych, Japończycy cierpieli z powodu różnych poziomów zanieczyszczeń. Choroba Itai-itai była jednym z takich schorzeń spowodowanych przewlekłym zanieczyszczeniem pól ryżowych kadmem. Liczbę pacjentów dotkniętych tą chorobą szacowano na około 400 osób od 1910 do 2007 roku (9).

Inne międzynarodowe badanie przeprowadzone wspólnie w 16 krajach europejskich wykazało, że ilość kadmu w parach matka-dziecko przekraczała tolerowane tygodniowe spożycie. W tym badaniu Polska miała najwyższy poziom kadmu w moczu w porównaniu z 16 krajami, podczas gdy Dania wykazała najniższy poziom (10). W Stanach Zjednoczonych produkuje się rocznie około 600 ton związków Cd, a 150 ton importuje się z innych krajów (11).

While większość części Iranu, ryż i pszenica są codziennie zszywek żywności. Irańscy rolnicy w osiąganiu wysokiej jakości upraw mogli stosować ogromne ilości nawozów fosforowych i odpadów osadowych, które w konsekwencji zawierają wyższe stężenie kadmu. Może to zwiększać wchłanianie Cd poprzez spożywanie żywności produkowanej w uprawach.

W oparciu o zasady FAO/WHO dopuszczalny poziom kadmu w ryżu wynosi 0,2 mg/kg (12). Wyniki badań wykazały, że próbki ryżu irańskiego miały wyższy poziom Cd niż dopuszczalne stężenie. Ponadto ryzyko wzrośnie, jeśli dojdzie do zanieczyszczenia kadmem innych źródeł, takich jak produkty rolne (warzywa) i żywność morska (ryby itp.) (13).

Obecnie narażenie na kadm zmniejszyło się w wielu krajach (14), ale ma on bardzo długi biologiczny okres półtrwania (10-30 lat) (10) i działalność człowieka związana z kadmem powinna być ograniczona do minimalnego lub żadnego szkodliwego poziomu (10).

Niezbędne jest przygotowanie podstawowych informacji na temat zatruć kadmem oraz opracowanie planu edukacyjno-profilaktycznego w celu znacznego zmniejszenia częstości występowania jego toksyczności. Obecny przegląd może być pouczający i pomocny w osiągnięciu celu, jakim jest zarządzanie wszystkimi aspektami zatrucia związkami kadmu.

Mechanizm toksyczności: Kadm wpływa na proliferację, różnicowanie i apoptozę komórek. Działania te współdziałają z mechanizmem naprawy DNA, wytwarzaniem reaktywnych form tlenu (ROS) oraz indukcją apoptozy (15). Kadm wiąże się z mitochondriami i może hamować zarówno oddychanie komórkowe, jak i fosforylację oksydacyjną w niskich stężeniach (16).

Wywołuje aberracje chromosomalne, wymianę chromatyd siostrzanych, pęknięcia nici DNA i wiązania krzyżowe DNA-białko w liniach komórkowych. Kadm potencjalnie powoduje mutacje i delecje chromosomalne (17). Jego toksyczność polega na zubożeniu zredukowanego glutationu (GSH), wiąże grupy sulfhydrylowe z białkami i powoduje zwiększenie produkcji reaktywnych form tlenu (ROS), takich jak jon ponadtlenkowy, nadtlenek wodoru i rodniki hydroksylowe. Kadm hamuje również aktywność enzymów antyoksydacyjnych, takich jak katalaza, dysmutaza manganowo-nadtlenkowa i dysmutaza miedziowo-cynkowa (18). Metalotioneina jest białkiem koncentrującym cynk, które zawiera 33% cysteiny. Metalotioneina może również działać jako zmiatacz wolnych rodników. Zmiata ona rodniki hydroksylowe i ponadtlenkowe (19). Ogólnie rzecz biorąc, komórki zawierające metalotioneiny są odporne na toksyczne działanie kadmu. Z drugiej strony, komórki, które nie są zdolne do syntezy metalotionein są wrażliwe na zatrucie kadmem (20). Kadm może modulować komórkowy poziom Ca2+ oraz aktywność kaspaz i kinaz białkowych aktywowanych azotem (MRPKs) w komórkach, w których procesy te pośrednio powodują apoptozę (21).

P53 powoduje śmierć komórki poprzez bezpośrednie wiązanie się z mitochondrialnymi białkami błonowymi. Ekspresja B-cell lymphoma-extra-large (Bcl-xl), która jest cząsteczką transmembranową w mitochondriach, tłumi mitochondrialną mediowaną apoptozę i wzmacnia komórki nowotworowe. Aby odpowiedzieć na wyzwanie postawionej obserwacji; wiązanie P53 do Bcl-xl może hamować białkową i apoptotyczną śmierć komórki (22).

Kadm może indukować produkcję ROS i powodować stres oksydacyjny. Mechanizm ten może wyrażać rolę kadmu w toksyczności narządowej, rakotwórczości i apoptotycznej śmierci komórek (fig1).

Manifestacja kliniczna: Różne formy związków kadmu mają różne objawy kliniczne i skutki toksyczne, które zostały wyjaśnione w szczegółach poniżej.

Kość kadmowa i choroba Itai-itai: W kilku badaniach wspomniano, że kadm może wpływać na układ kostny. Narażenie na kadm spowodowało demineralizację szkieletu, przy czym może on bezpośrednio oddziaływać z komórkami kości, zmniejszać mineralizację, a także hamować proteinazy prokolagenu C i produkcję kolagenu (22). Do objawów klinicznych związanych z osteoporozą należą: ból, pogorszenie sprawności fizycznej i obniżenie jakości życia. Ponadto, zmniejszona gęstość kości powoduje zwiększone ryzyko złamań kości. Złamania osteoporotyczne są najczęstsze u kobiet po menopauzie i mogą prowadzić do inwalidztwa. Obserwuje się również pseudozłamania w następstwie osteomalacji i znacznego odwapnienia szkieletu (23).

Kiedy poziom PTH w surowicy obniża się przy większym narażeniu na kadm, może to indukować uwalnianie wapnia z tkanki kostnej (24). Kadm może wchodzić w interakcje z metabolizmem wapnia, witaminy D3 i kolagenu. Dlatego osteomalacja lub osteoporoza mogą być obserwowane w opóźnionych objawach ciężkiego zatrucia kadmem (22).

Choroba Itai-itai jest najcięższą postacią przewlekłego zatrucia kadmem. Pierwsze rozpoznanie miało miejsce w rzece Jinzu, prefektura Toyama, Japonia (25). W celu wyjaśnienia zmian kostnych zaproponowano dwie hipotezy. Bezpośrednie działanie kadmu na kość obejmuje: zanik trabekul metafizycznych i skrócenie chrząstek nasadowych, w których kadm powoduje osteoporozę, ale nie obserwuje się zmian osteomalacyjnych na drodze kontroli radiograficznej. Pośredni wpływ kadmu na kość obejmuje: ścieńczenie kory kostnej, ubytek kości trabekularnej, ponadto dochodzi do zmniejszenia liczby osteocytów i kwaśnych mukopolisacharydów w chrząstce nasadowej (25). Zatrucia kadmem powodują w początkowym okresie ból kości udowej i dolnej części pleców, a następnie ból rozprzestrzenia się na inne obszary ciała. Ponadto, deformacje układu kostnego mogą powodować złamania kości (26).

Uszkodzenie nerek w toksyczności kadmu: Kadm przeważnie gromadzi się w nerkach i wątrobie, ale można go znaleźć w innych tkankach, takich jak kości i łożysko. Stwierdzono, że narażenie zawodowe i środowiskowe na kadm ma wpływ na dysfunkcję nerek (27). Narażenie na kadm może objawiać się wczesnymi oznakami uszkodzenia nerek, białkomoczem, utratą wapnia i zmianami w kanalikach. Analiza moczu może pomóc w wykazaniu wczesnych objawów uszkodzenia nerek (16). Ogólnie, współczynnik filtracji kłębuszkowej (GFR) i rezerwowa zdolność filtracyjna będą zmniejszone, a ciężka toksyczność kadmu może wywołać nefrotoksyczność z powikłaniami takimi jak: glukozuria, aminokwasuria, hiperfosfaturia, hiperkalciuria, wielomocz i zmniejszona zdolność buforowania (28). Uszkodzenie komórek i zaburzenie integralności funkcjonalnej kanalików proksymalnych prowadzi do utraty wapnia, aminokwasów, enzymów i zwiększenia ilości białek w moczu. Z drugiej strony, zmniejszona reabsorpcja kanalikowa białek o małej masie cząsteczkowej prowadzi do białkomoczu kanalikowego. Najczęściej występujące białka w moczu to beta 2-mikroglobulina, białko wiążące retinol i alfa 1-mikroglobulina (29).

Kadm i układ rozrodczy: W kilku wcześniejszych badaniach stwierdzono, że kadm może potencjalnie wpływać na reprodukcję i rozwój u kilku gatunków ssaków, a ostatnie badania również potwierdziły te ustalenia (30). W porównaniu z badaniami na zwierzętach twierdzi się, że kadm zmniejsza gęstość, objętość i liczbę plemników oraz zwiększa liczbę niedojrzałych form plemników (31). W następstwie tych problemów dochodzi do zaburzeń spermatogenezy, jakości nasienia i funkcji wydzielniczych gruczołów dodatkowych. Ponadto dochodzi do obniżenia libido, płodności i poziomu testosteronu w surowicy krwi (32). W żeńskim układzie rozrodczym może dojść do zahamowania funkcji jajnika i rozwoju oocytów. Steroidogeneza jest zmniejszona pod wpływem toksyczności Cd, a krwotok i martwica jajników mogą współwystępować (30). Odnotowano, że odsetek spontanicznych poronień i czas trwania ciąży są zwiększone, a odsetek żywych urodzeń uległ zmniejszeniu (31).

Kadm a układ sercowo-naczyniowy: Badania in vitro wskazały na udział kadmu w dysfunkcji śródbłonka, a także w zwiększaniu grubości błony wewnętrznej i środkowej tętnic szyjnych (IMT). Ponadto, tworzenie się blaszek miażdżycowych było promowane in vivo (33). W następstwie zatrucia kadmem może dojść do dysfunkcji śródbłonka w początkowym okresie choroby sercowo-naczyniowej (CVD), utraty struktury komórek śródbłonka powodującej śmierć komórek oraz zdarzeń zakrzepowo-zatorowych. Wyniki te potwierdzają hipotezę o udziale kadmu w chorobach układu sercowo-naczyniowego i zawale serca (34). Badania epidemiologiczne wykazały związek ekspozycji na kadm z ryzykiem wystąpienia wysokiego ciśnienia krwi (skurczowego i rozkurczowego).

Kadm może hamować śródbłonkową syntazę tlenku azotu i hamuje rozkurcz naczyń wywołany acetylocholiną, co prowadzi do nadciśnienia tętniczego (35). Może stymulować produkcję cytokin i indukować uszkodzenie śródbłonka. Mechanizmy te powodują aterogenezę, a długotrwała ekspozycja może zwiększać częstość występowania choroby tętnic obwodowych (36). Toksyczne narażenie na kadm może zwiększać śmiertelność z przyczyn sercowo-naczyniowych (37).

Kadm a inne układy: Ostra centralna i obwodowa neurotoksyczność kadmu została niedawno zgłoszona (38). Kadm może również wywoływać uszkodzenia komórkowe i peroksydację lipidów w mózgu. Jego wpływ na monoaminooksydazę (MAO) jest odpowiedzialny za oksydacyjną deaminację neuroprzekaźników monoaminowych (38). Kadm zwiększa produkcję wolnych rodników w OUN i zmniejsza obronę komórkową przed utlenianiem (39). Na ogół efektem tego mechanizmu jest dysfunkcja węchu, zaburzenia neurobehawioralne w zakresie uwagi, aktywności psychomotorycznej i pamięci (40). Zatrucie może prowadzić do zaburzeń neurodegeneracyjnych, takich jak choroby Parkinsona, Alzheimera i Huntingtona, którym towarzyszy utrata pamięci i zmiany zachowania.

Ostatnie badania wykazały możliwy udział kadmu w chorobach płuc, takich jak przewlekła choroba obturacyjna i rozedma płuc (41). Badania na zwierzętach wykazały, że chlorek kadmu może zmniejszać pojemność życiową płuc i zwiększać grubość ścian pęcherzyków płucnych. Wdychanie kadmu w postaci oparów przy braku antyoksydantów i w warunkach stresu oksydacyjnego może prowadzić do zapalenia płuc i rozedmy (41). Zgodnie z sugestią Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) kadm jest możliwym czynnikiem rakotwórczym płuc u ludzi (41).

Kadm jest wchłaniany przez przewód pokarmowy (GIT). Na jego rozpuszczalność i wchłanianie wpływa pH żołądka i/lub jelit. W rzeczywistości kadm reaguje z HCl i tworzy chlorek kadmu. Może to wywołać stan zapalny GIT. H2-blokery mogą podnosić pH żołądka, powodując zmniejszenie rozpuszczalności i hamując wchłanianie kadmu (42). Kilka badań wykazało, że kadm może wywoływać uszkodzenie wątroby w ostrej fazie. Przedłużone doustne przyjmowanie kadmu może powodować chorobę Itai-itai w fazie przewlekłej (43).

Limitowane badania w zatruciu kadmem z objawami skórnymi wykazały hiperkeratozę i akantozę, którym towarzyszyły sporadyczne zmiany wrzodziejące oraz wzrost indeksu mitotycznego komórek skóry (44).

Kadm i rakotwórczość: Związki kadmu zostały zakwalifikowane jako rakotwórcze u ludzi przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem (IARC) (45). Może być uważany za czynnik rakotwórczy płuc, a także indukować raka prostaty lub nerek. Ważnym punktem jest to, że kadm może zaburzać produkcję testosteronu i indukować hiperplazję komórek śródmiąższowych jąder (46). Niektóre doniesienia sugerują, że kadm może być zaangażowany w nowotwory złośliwe wątroby, układu krwiotwórczego, pęcherza moczowego i żołądka (47). Ponadto, kadm może być potencjalnym czynnikiem ryzyka raka piersi. Inne badanie sugeruje, że narażenie na kadm może być związane z rakiem trzustki ze względu na indukowanie zwiększonego ryzyka nowotworzenia (47).

Komórkowe i molekularne mechanizmy implikujące rakotwórczość kadmu obejmują aktywację proto-onkogenów, inaktywację genów supresorowych nowotworów, zaburzenie adhezji komórek oraz zahamowanie naprawy DNA (48). W rzeczywistości, uszkodzenia nici DNA lub zaburzenia wiązań krzyżowych DNA-białko mogą całkowicie spowodować zahamowanie wzrostu komórek. Podsumowując, sugeruje się, że ekspozycja na kadm może wpływać na proliferację komórek, różnicowanie, apoptozę, sygnalizację komórkową i inne czynności komórkowe. Działania te mogą mieć bezpośredni lub pośredni wpływ na kancerogenezę (47).

Ocena diagnostyczna: Poziom kadmu w próbkach krwi, moczu, włosów i paznokci jest często oznaczany w paraklinicznych badaniach laboratoryjnych.

Mocz: Nerki są głównym narządem, na który wpływa kadm w przypadku długotrwałego narażenia (49). Crinnion zasugerował; stężenie kadmu w moczu równe lub większe niż 0,5 µg/g kreatyniny jest związane z uszkodzeniem nerek, również stężenie większe niż 2,0 µg/g kreatyniny może przekładać się na rozległe uszkodzenie (50).

Dysfunkcja kanalików nerkowych w następstwie nefrotoksyczności kadmu zwiększa wydalanie z moczem białek o niskiej masie cząsteczkowej, takich jak ß2-mikroglobulina, α1-mikroglobulina, białko wiążące retinol, enzymy takie jak N – acetylo – ß – glukozaminidaza oraz wapń (51). W tej sytuacji testy wrażliwe (białkomocz o niskiej masie cząsteczkowej) mogą być dodatnie i obserwuje się białkomocz mieszany (wydalanie z moczem białek o niskiej i wysokiej masie cząsteczkowej) (28).

Krew: Długi okres półtrwania kadmu (30 lat) może być spowodowany długotrwałym gromadzeniem się kadmu w organizmie, ale krótki okres półtrwania kadmu we krwi (trzy do czterech miesięcy) mógł być wynikiem niedawnego narażenia. Granica wykrywalności dla stężenia kadmu we krwi wynosi 0,3 µg/L (52). Kadm we krwi był mierzony dwiema technikami: elektrotermiczną spektrofotometrią absorpcji atomowej lub spektrometrią mas w plazmie indukcyjnie sprzężonej. Na podstawie badań przeprowadzonych w ramach National Health and Nutrition Examination Surveys (NHANES), wartości na poziomie lub poniżej granicy wykrywalności kadmu u wszystkich uczestników są następujące: 1999-200: 0,3µg/l; 2003-2004: 0,14µg/l; 2005-2010: 0,2µg/l; (53).

Włosy-paznokcie i ślina: Oznaczanie poziomu pierwiastków śladowych we włosach i paznokciach jest przedmiotem zainteresowania nauk biomedycznych (54). Pierwiastki śladowe gromadzą się w organizmie przez długi czas i z czasem mogą wpływać na procesy biomedyczne i metaboliczne (55). Ponadto pobieranie, transport i przechowywanie próbek włosów i paznokci jest łatwe i wykonalne, a analiza pierwiastków śladowych w próbkach jest tania i szybka (55). Kadm gromadzi się w organizmie przez długi czas, a jego stężenie może stopniowo wzrastać kilka lat po ekspozycji. Poziom kadmu we włosach ma różne wartości referencyjne w różnych krajach, np. we Włoszech wynosi 0,03 mg/kg, w Anglii 0,11 mg/kg, a w Japonii 0,05 mg/kg (55). Ponadto donosi się, że ilość kadmu we włosach wynosi 0,61±1,13 µg g-1, a w paznokciach 1,11±0,83 µg g-1 w innych miejscach (56). Analiza śliny może być doskonałą metodą do długoterminowego wykrywania zanieczyszczenia metalami ciężkimi. Średni poziom kadmu w ślinie z tolerowanym standardowym limitem w organizmie człowieka jest mniejszy niż 0,55 µg/l (57).

Zastosowanie nanomateriałów w diagnostyce zatrucia kadmem: Nanomateriały mają różne zastosowania, takie jak inżynieria tkanek i organów, instrumenty medyczne, dostarczanie leków, ocena diagnozy, zapobieganie i zarządzanie (58). Wykorzystanie nanotechnologii do diagnozowania i eliminowania toksycznych metali, takich jak kadm, może pomóc w zarządzaniu zatruciem kadmem i zwiększyć bezpieczeństwo środowiska (59).

Wiele nanocząstek zostało wykorzystanych do diagnostyki. Jedną z takich nanocząstek są kropki kwantowe (QDs). QDs zbudowane są z fluorescencyjnych etykiet selenku kadmu lub siarczku cynku. W przypadku zatrucia kadmem jest on uwalniany i przedostaje się do komórek zawierających jony cynku. Capping QDs z ZnO skutecznie zapobiega powstawaniu kadmu, a uzyskanie lepszego do pokrycia materiału jest wykonywane. Badanie ekspresji genów pomogło określić tę powłokę (60).

Traktowanie zatrucia kadmem

Rozważania natychmiastowe: Po ocenie dróg oddechowych, oddychania i krążenia, konieczna jest ochrona i opieka. Należy przepłukać przewód pokarmowy w celu usunięcia roztworów zawierających kadm. Ostre lub przewlekłe spożycie soli kadmu jest rzadkie, ale może prowadzić do śmierci. Najniższa dawka śmiertelna Cd wynosi 5 gr u człowieka o wadze 70 kg. Jeżeli nie wystąpiły wymioty, należy szybko wykonać płukanie żołądka. Należy zastosować małą rurkę nosowo-żołądkową (61). Węgiel aktywowany nie może skutecznie absorbować metalu.

Hospitalizacja może pomóc pacjentom narażonym na kadm w ocenie stopnia uszkodzenia wątroby, przewodu pokarmowego, układu moczowego i oddechowego, dlatego sugerujemy leczenie wspomagające (61).

Naturalna i chemiczna dekontaminacja: Działalność przemysłowa i górnicza może powodować uwalnianie jonów kadmu w ściekach. Naturalna dekontaminacja może być wprowadzona przy użyciu niektórych roślin leczniczych. Nasiona Moringa oleifera, orzeszki ziemne (Arachis hypogaea), cowpeas (Vigna unguiculata), urad (Vigna mungo) i kukurydza (Zea mays) zostały wykorzystane do oczyszczania wody. Nasiona te mogą absorbować i neutralizować koloidalne ładunki dodatnie. Działanie to powoduje absorpcję ujemnie naładowanych zanieczyszczeń i metali w ściekach (62).

Niektóre rośliny są wykorzystywane do fitomediacji do ekstrakcji i detoksykacji niektórych zanieczyszczeń. Mają zdolność do gromadzenia metali ciężkich, takich jak; Cd, Cr, Pb, Co, Ag, Se i Hg w swoich tkankach. Na przykład, Cleome Gynandra był używany jako detoksykator phytoorigin (63). Aktywność fitocelulująca odgrywa ważną rolę w detoksykacji metali poprzez sekwestrację Zn i Cd (64).

Środki chelatujące

Kwas etylenodiaminotetraoctowy (EDTA): EDTA znacząco zwiększał eliminację kadmu z moczem. Jednym z ważnych punktów jest to, że EDTA może zwiększać zawartość Cd w nerkach i może zwiększać ryzyko dysfunkcji nerek (67). Normalna dawka EDTA to 500 mg Ca2+ EDTA w połączeniu z 50 mg/kg glutationu (GSH) poprzez wlew dożylny w ciągu następnych 24 godzin i powtarzana przez 12 kolejnych dni (68). Dysfunkcja nerek może być odwrócona, jeśli początkowe stężenie kadmu w moczu wynosi <10 µg/gr kreatyniny. Stężenie kadmu w moczu większe niż 10 µg/gr kreatyniny może wywołać nieodwracalne uszkodzenie nerek (67).

Penicylamina (DPA): Penicylamina stosowana w celu zmniejszenia toksycznych stężeń narażenia na rtęć i ołów, nie jest skuteczna w przedawkowaniu kadmu (69).

Dimerkaprol: Dimerkaprol jest skutecznym antidotum w zatruciach metalami ciężkimi (70). BAL i ich analogów meso-2, 3-dimercaptosuccinic kwasu DMSA i 2, 3-dimercapto-1-propanesulfonic kwasu DMPS są używane jako antidotum kurs terapii zatrucia metalami ciężkimi.

BAL musi być podany w ciągu pierwszych 4 godzin zatrucia. Zalecane jest głębokie wstrzyknięcie domięśniowe w dawce 3-4 mg/kg w mięsień pośladkowy. Podaje się go co 4 godziny przez pierwsze dwa dni, a przez następne 10 dni dwa razy dziennie (71). Doniesiono, że kompleks kadm-BAL ma większe działanie nefrotoksyczne niż sam kadm (28), a wcześniej wspomniano, że kombinacja ta nie jest pomocna (72) i zaleca się leczenie lub zarządzanie rzeczywistą ekspozycją na truciznę za pomocą innych metod leczenia. Możliwe, że terapia BAL może zwiększać ryzyko nefrotoksyczności (73). Ponadto BAL zwiększa obciążenie nerek i wątroby kadmem, może zmniejszać przeżywalność i nasilać nefrotoksyczność. Z tych powodów nie podaje się go w zatruciu kadmem.

Ditiokarbaminiany: Pochodne ditiokarbaminianów (rys. 2) znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak; rolnictwo, produkcja i medycyna (74). N- tetrametylenoditiokarbaminian (ATC) jest jedną z pochodnych ditiokarbaminianów o działaniu chelatującym. Zwiększa wydalanie kadmu z moczem i drogami żółciowymi, a także zmniejsza działania niepożądane i ogólne objawy zatrucia. Może być przydatny w pierwotnej ocenie diagnostycznej skuteczności działania środków chelatujących (75). Skuteczność ditiokarbaminianów w zmniejszaniu toksyczności kadmu została potwierdzona w badaniach na zwierzętach (61). Istnieje konieczność udokumentowania podawania tych środków chelatujących u ludzi.

Kwas meso 2, 3-dimerkaptobursztynowy (Succimer, DMSA): Jest to rozpuszczalny w wodzie analog BAL, o wzorze chemicznym C4H6O4S2 (76). Tolerowana dawka DMSA wynosi 10 mg/kg, trzy razy dziennie (61), ale nie jest to chelator wewnątrzkomórkowy. Kadm wiąże się ściśle z metalotioneiną i magazynowany jest w wątrobie i nerkach. W związku z tym wydaje się, że DMSA nie może być lekiem z wyboru w zatruciu kadmem (16).

Kwas 2, 3- dimerkapto-1-propanosulfonowy (Unithiol, DMPS): Jest to rozpuszczalny w wodzie analog BAL o wzorze chemicznym C3H7O3S3Na. Jest dostępny w różnych formach dawkowania, takich jak doustna, dożylna, doodbytnicza lub miejscowa (76). DMPS jest transportowany do przestrzeni wewnątrzkomórkowej. Nie wykazuje większych działań niepożądanych (77). DMPS jest utleniany do formy disiarczkowej. Co najmniej 80% DMPS jest utleniane w ciągu pierwszych 30 min, a 84% całkowitej ilości DMPS jest wydalane przez nerki w ciągu 96 godzin (78). Dawka: 5 mg/kg dożylnie 4 razy na godzinę przez 24 godziny, a w razie potrzeby można ją zwiększyć do 100 mg dwa razy na dobę.

Nowe analogi DMSA: Mono i diestry DMSA są bardziej skutecznymi i bezpiecznymi odtrutkami w zatruciach metalami ciężkimi w porównaniu z samym DMSA (79). Wśród tych monoestrów, monoizoamyl DMSA (MiADMSA), rozgałęziony monoester alkilowy C5 (rys. 3) okazał się skuteczny w przypadku przedawkowania ołowiu, kadmu, rtęci i arsenku galu (80). MiADMSA jest rozpuszczalnym w wodzie, lipofilnym czynnikiem chelatującym. Może wnikać wewnątrzkomórkowo i uzyskiwać dostęp do różnych ligandów endogennych. W związku z tym MiADMSA jest bardziej preferowany niż jego związek macierzysty (80).

MiADMSA może wnikać do komórki i wiązać się z wewnątrzkomórkowym kadmem. Ze względu na działanie antyoksydantów, stres oksydacyjny wywołany kadmem jest opóźniony dzięki obecności MiADMSA (79).

Monometyl DMSA (MmDMSA) i monocykloheksyl DMSA (MchDMSA) są innymi analogami DMSA (rys. 4). Są to związki lipofilne i mogą wnikać do komórek. Są skuteczne po podaniu doustnym i mogą obniżać poziom kadmu w całym organizmie po jego przedawkowaniu (79).

Terapia skojarzona z czynnikami chelatującymi i innymi substancjami: Terapia skojarzona jest skuteczną drogą w postępowaniu w toksyczności metali ciężkich (3). Optimal effects of chelating agent therapy may be achieved when combination of DMSA and MiADMSA is administered (77). Połączenie DMSA i triaminepentaoctanu trisodowo-dietylenowego wapnia (CaDTPA) było skutecznie stosowane w ostrym zatruciu kadmem drogą doustną. Te dwa środki zmniejszają stężenie kadmu i jego toksyczne działanie w organizmie (81). Stwierdzono, że N-acetylo cysteina (NAC) i DMPS zmniejszyły kadm – indukowane wątroby i nerek metalotioneiny Również NAC może zwiększyć skuteczność DMPS (82).

Niektóre raporty wykazały, że przeciwutleniacze, takie jak witamina C i witamina E mają działanie ochronne przeciwko toksyczności wywołanej kadmem w różnych zwierząt doświadczalnych (83). Kombinacja kwasu askorbinowego, alfa-tokoferolu i selenu może być skuteczna przeciwko toksyczności kadmu u szczurów. W rezultacie peroksydacja lipidów wzrosła, a poziom glutationu spadł w jelitach szczurów. To połączenie wykazało efekt ochronny kombinacji przeciwko toksyczności kadmu w jelitach (84). Rzeczywiście, witaminy A, C, E i selen mogą zapobiec lub zmniejszyć wiele toksycznych skutków kadmu na niektóre narządy i tkanki, takie jak wątroba, nerki, szkielet i krew. Inne pierwiastki to cynk i magnez, które mają wiele zastosowań klinicznych. Sugeruje się, że cynk ułatwia funkcjonowanie układu odpornościowego i zapobiega powstawaniu wolnych rodników. Magnez jest niezbędnym kofaktorem do aktywacji wielu systemów enzymatycznych u ludzi. Zn i Mg mogą odwrócić toksyczność nerek wywołaną przez kadm. Toksyczność kadmu powoduje obniżenie aktywności enzymów antyoksydacyjnych, produkcję reaktywnych form tlenu i peroksydację lipidów. W rzeczywistości Zn i Mg mogą przeciwdziałać reaktywnym formom tlenu i peroksydacji lipidów(85). Badania nad środkami chelatującymi w zatruciu kadmem są w toku i mogą zaowocować nowym środkiem, który jest dostępny, bezpieczny i skuteczny, bez pogarszania stanu narządów końcowych. Ogólnie rzecz biorąc, nie ma dowodów uzasadniających zastosowanie jakiegokolwiek chelatora w leczeniu toksyczności kadmu.

Zastosowanie nanocząstek w leczeniu zatrucia kadmem: Kadm może być adsorbowany przez nanocząstki Al2O3. Ogólnie rzecz biorąc, nanocząstki Al2O3 są odpowiednie do usuwania Zn i Cd z roztworu/sorbentu systemów. Nanocząstki Al2O3 o niskim stężeniu cytrynianu są wykorzystywane do usuwania Cd i Zn z zanieczyszczonych roztworów (86). Nanorurki węglowe (CNTs) usuwają jony metali z roztworów wodnych (87). Kadm może być usuwany ze ścieków przez nanosized TiO2 particles (88).

Wymiana osocza – hemodializa – plazmafereza: Wymiana osocza mogła być rozpoczęta 24-36 godzin po pojawieniu się objawów klinicznych, gdy doszło do zagrażającej życiu toksyczności, a zespół medyczny nie mógł wybrać żadnego alternatywnego leczenia. Wymiana osocza może być stosowana tylko w sytuacjach nagłych. Dlatego też może być ona potencjalnie pomocna w zatruciach metalami ciężkimi (89).

Hemoperfuzja i hemodializa nie są przydatne w leczeniu zatruć kadmem. Ponadto, kadm jest eliminowany w bardzo różny sposób, ma bardzo niską resztkową funkcję nerek i nieefektywne usuwanie kadmu poprzez dializę. W ciężkim uszkodzeniu nerek hemodializa przynosi korzyści w zastępowaniu funkcji nerek (90). Niektóre z substancji toksycznych mogą silnie wiązać się z białkami osocza i nie mogą być usunięte przez hemodializę. Plazmafereza jest praktycznym i rozsądnym sposobem usuwania metali ciężkich związanych z białkami w osoczu. Niemniej jednak, nie ma kontrolowanych badań dotyczących plazmaferezy w jakimkolwiek konkretnym zatruciu (91).

In Conclusion, Cadmium compound poisoning leads to harmful effects on various organs and systems. Jest on uważany za potencjalne zagrożenie dla środowiska i człowieka na całym świecie. Przenosi się przez powietrze, wodę, glebę i łańcuch pokarmowy, itp. Istnieje ryzyko dla zdrowia ludzkiego wynikające z narażenia na związki kadmu. Zatrucia kadmem wymagają dekontaminacji poprzez nawadnianie przewodu pokarmowego, opieki wspomagającej oraz dekontaminacji chemicznej, stosowania nanocząsteczek, tradycyjnych i nowych środków chelatujących oraz terapii skojarzonej.

Zaleca się identyfikację poszczególnych osób bardzo wrażliwych na narażenie na kadm oraz zapewnienie jakiegokolwiek skażenia gleb rolnych, wody pitnej i łańcucha pokarmowego. Konieczne jest zwrócenie uwagi na postępowanie ze związkami kadmu, a następnie sugeruje się wykrycie miejsc skażonych i zaprojektowanie programów edukacyjnych i uświadamiających dla potencjalnie zagrożonej populacji w celu zminimalizowania toksyczności kadmu.