ŹRÓDŁO KADMU. DZIAŁANIE KADMU NA ORGANIZM CZŁOWIEKA.

Kadm (C d) - ogólna

charakterystyka

•

liczba atomowa 48, masa atomowa 112.40,

temperatura topnienia 321st. C,

temperatura wrzenia 767.7st. C.

•

w temperaturze 300 stopni C przechodzi w

stan gazowy

•

lotny kadm w postaci pary szybko utlenia

się do tlenku kadmu (pomarańczowożółty

dym)

•

kadm i jego związki nieorganiczne

tworzą w powietrzu środowiska pracy

aerozole, które w zależności od

wielkości cząstek możemy podzielić na

pyły i dymy.

•

w pyłach związków kadmu 20 - 50%

masy pyłu znajduje się we frakcji

wchłanialnej

•

dym składa się z cząstek, o średnicy

poniżej 1 mikrometra, wiec łatwo

dostaje się do pęcherzyków płucnych.

Kadm - występowanie

•

kadm występuje powszechnie w skorupie

ziemskiej w średnim stężeniu ok.

0.1mg/kg, a także w większych

stężeniach w skałach osadowych (rudy

cynkowe i ołowiowe). W wyniku procesu

wietrzenia skał kadm przedostaje się do

wód rzecznych, a następnie do oceanów.

Jest to główny kierunek przemieszczeń w

naturalnym obiegu kadmu w przyrodzie.

•

podstawową metodą otrzymywania

kadmu jest ługowanie surowców,

zawierających kadm roztworem

kwasu siarkowego

•

tlenek kadmu otrzymuje się na skalę

przemysłową przez poddanie reakcji

przedestylowanego kadmu z

powietrzem.

Kadm - zastosowanie

•

stosowany jest do powlekania żelaza,

stali, stopów miedzi i aluminium,

wchodzących w skład części

samochodowych, samolotowych,

odbiorników radiowych i telewizyjnych

•

do produkcji zasadowych akumulatorów,

tzw baterii niklowo - kadmowych

•

chlorek kadmowy stosowany jest jako

pestycyd, do produkcji błon filmowych,

barwienia tkanin

•

siarczan kadmu używany jest jako

stabilizator w produkcji tworzyw

sztucznych i barwników.

•

kadm stosowany jest do produkcji

stopów zawierających takie metale jak

bizmut, ołów, cynę, stosowanych do

produkcji łożysk kulkowych silników

spalinowych.

Kadm - narażenie

•

niebezpieczeństwo zatrucia kadmem i

jego związkami występuje głównie w

zakładach przemysłowych

produkujących stopy, w hutnictwie

cynku, zużywających surowce

zawierające kadm, galwanizacji stali,

w spawalnictwie, przy produkcji

akumulatorów

•

najpoważniejsze skażenie środowiska

kadmem związane jest z przemysłem

metali nieżelaznych, a zwłaszcza

cynku, ołowiu i miedzi, a także

spalaniem węgla

•

istotnym źródłem narażenia ludzi

zamieszkujących okolice zakładów

przemysłowych, z których kadm

emitowany jest do powietrza

atmosferycznego jest pożywienie i

woda.

Kadm - losy w organiźmie

• związki kadmu wchłaniane są głównie

związki kadmu wchłaniane są głównie

inhalacyjnie (w przypadku ekspozycji

zawodowej)

• ilość zaabsorbowanego kadmu przez płuca

ilość zaabsorbowanego kadmu przez płuca

zależy od jego postaci chemicznej, która

wpływa na stopień rozpuszczalności związku

kadmu w tkankach oraz od wielkości cząstek

aerozolu

•

przyjmując, że wielkość retencji

aerozolu kadmu wynosi ok. 20 - 30

%, ocenia się, że ok. 13 - 19 %

kadmu , dostającego się z powietrza

do płuc jest wchłaniana

•

u palaczy papierosów wypalenie 20

papierosów dziennie przyczynia się

do wchłonięcia dodatkowo ok. 1 - 2

mikrogramów kadmu

Układ pokarmowy

•

przez układ pokarmowy wchłania się

mniej niż 10 % kadmu

•

wchłania się głównie w jelicie cienkim

•

przy dziennym pobraniu z żywnością

ok. 20 - 50 mikrogramów kadmu do

organizmu, wchłania się ok. 1,6 - 4

mikrogramów kadmu

Krew

•

we krwi kadm w ponad 70% jest

wiązany przez erytrocyty

•

osoczu tworzy kompleksy z

wielkocząsteczkowymi białkami

(albuminy), które odkładają się w

wątrobie.

•

w wątrobie następuje uwolnienie kadmu,

po czym tworzy on kompleksy z białkiem

drobnocząsteczkowym ( metalotioneina)

kadm związany z metalotioneiną pojawia

się w surowicy, gdy jego stężenie wynosi

ok. 80 цm Cd/gr nerki, a gdy stężenie

tego w tym narządzie odpowiada 220

цm Cd/gr, 1/3 Cd jest związana z

metalotioneiną. Pojawienie się

metalotioneiny w surowicy jest sygnałem

toksycznej fazy działania tego metalu i

następuje po osiągnięciu 100 цm Cd/gr

nerki.

Metalotioneina

•

to kluczowe białko, które bierze udział

w metaboliźmie kadmu

•

białko bogate w cysteinę (30% masy)

•

syntezę metalotioneiny indukują liczne

grupy genów, glukokortykosteroidy,

metale niezbędne: cynk i miedź,

metale toksyczne: kadm i rtęć.

•

wiąże się z metalami toksycznymi:

kadm, bizmut, kobalt, srebro, złoto

•

cząsteczka metalotioneiny może

zawierać więcej niż jeden metal np.

kadm i cynk, rtęć i miedź

•

u ludzi występuje w mózgu, sercu,

nerkach, wątrobie, płucach,

mięśniach, trzustce, jelicie cienkim,

śledzionie, żołądku w ilości od 3,8

(śledziona) do 495 (kora nerek)

mikrogramów/gram

•

stwierdzono, że metalotioneina jest

czynnikiem zapobiegającym

występowaniu toksycznych efektów

działania kadmu. W eksperymentach

przeprowadzanych na zwierzętach

usunięto metalotioneinę z kompleksu Cd-

Mt. Uwolniony kadm powoduje martwicę i

zwyrodnienie komórek w przeciągu 8 - 24

h. Zakłada się wiec, że patogeneza

działania toksycznego kadmu na komórki

kanalików nerkowych jest związana z

obecnością kadmu, nie związanego z

metalotioneiną.

Główne miejsca gromadzenia

kadmu w organiźmie:

•

wątroba i nerki

•

trzustka, jelita, gruczoły

•

płuca, w przypadku zawodowej

ekspozycji

•

łożysko kobiet ciężarnych ( w

porównaniu do krwi matki i płodu),

zwłaszcza palących papierosy (o

45%więcej kadmu niż u kobiet

niepalących)

Główne miejsca gromadzenia

kadmu w organiźmie:

•

wątroba i nerki

•

trzustka, jelita, gruczoły

•

płuca, w przypadku zawodowej

ekspozycji

•

łożysko kobiet ciężarnych ( w

porównaniu do krwi matki i płodu),

zwłaszcza palących papierosy (o

45%więcej kadmu niż u kobiet

niepalących)

Działanie kadmu może być

modyfikowane przez interakcje z

innymi metalami. Antagonistami

kadmu są : cynk, selen, miedź,

żelazo; synergistycznie działa dym

tytoniowy.

Działanie kadmu może być

modyfikowane przez interakcje z

innymi metalami. Antagonistami

kadmu są : cynk, selen, miedź,

żelazo; synergistycznie działa dym

tytoniowy.

Układ moczowy

•

wyróżnia się 3 etapy wydalania

kadmu z moczem

–

1 etap : kadm ulega kumulacji w korze

nerkowej, gdzie wiąże się z

metalotioneiną. W tym etapie wydalanie

kadmu z moczem jest proporcjonalne do

jego zawartości w nerce, a stężenie kadmu

w moczu odzwierciedla zarówno

narażenie bieżące, jak i narażenie w

przeszłości.

przeszłości.
–

2 etap : przy dużym narażeniu i

wyczerpaniu zapasów metalotioneiny w

nerce stężenie kadmu w moczu

odzwierciedla narażenie bieżące i

narażenie w przeszłości

Układ moczowy

•

wyróżnia się 3 etapy wydalania

kadmu z moczem

–

1 etap : kadm ulega kumulacji w korze

nerkowej, gdzie wiąże się z

metalotioneiną. W tym etapie wydalanie

kadmu z moczem jest proporcjonalne do

jego zawartości w nerce, a stężenie kadmu

w moczu odzwierciedla zarówno

narażenie bieżące, jak i narażenie w

przeszłości.

przeszłości.
–

2 etap : przy dużym narażeniu i

wyczerpaniu zapasów metalotioneiny w

nerce stężenie kadmu w moczu

odzwierciedla narażenie bieżące i

narażenie w przeszłości

–

3 etap : gdy dochodzi do uszkodzenia

kanalików nerkowych, nerka traci

właściwość zwrotnego wchłaniania

kadmu, w wyniku czego wydalanie kadmu

z moczem znacznie wzrasta i

odzwierciedla zarówno bieżące

narażenie, jak i eliminację kadmu z nerek.

•

u osób dorosłych wydala się z

moczem ok. 2 mikrogramy kadmu/24h,

co stanowi poniżej 0.015% ilości tego

metalu skumulowanego w organiźmie.

•

nerka uważana jest za narząd

krytyczny dla kadmu.

–

3 etap : gdy dochodzi do uszkodzenia

kanalików nerkowych, nerka traci

właściwość zwrotnego wchłaniania

kadmu, w wyniku czego wydalanie kadmu

z moczem znacznie wzrasta i

odzwierciedla zarówno bieżące

narażenie, jak i eliminację kadmu z nerek.

•

u osób dorosłych wydala się z

moczem ok. 2 mikrogramy kadmu/24h,

co stanowi poniżej 0.015% ilości tego

metalu skumulowanego w organiźmie.

•

nerka uważana jest za narząd

krytyczny dla kadmu.

•

stosunek stężenia kadmu w korze

nerek do stężenia w rdzeniu wynosi ok.

1.25

•

okres półtrwania kadmu w nerce, po

przerwaniu narażenia wynosi

kilkanaście lat.

•

stosunek stężenia kadmu w korze

nerek do stężenia w rdzeniu wynosi ok.

1.25

•

okres półtrwania kadmu w nerce, po

przerwaniu narażenia wynosi

kilkanaście lat.

Inne drogi wydalania kadmu

•

kadm, wchłonięty z żywnością

wydala się głównie z kałem.

Wydalanie kadmu z kałem jest

wskaźnikiem stosowanym do oceny

dziennego spożycia kadmu,

zwłaszcza u osób zamieszkałych na

terenach zanieczyszczonych tym

metalem. Kadm u tych ludzi jest

wydalany w ilości 300

mikrogramów/24h

•

Przez skórę, z potem i śliną wydala

się bardzo niewielka ilość kadmu.

Inne drogi wydalania kadmu

•

kadm, wchłonięty z żywnością

wydala się głównie z kałem.

Wydalanie kadmu z kałem jest

wskaźnikiem stosowanym do oceny

dziennego spożycia kadmu,

zwłaszcza u osób zamieszkałych na

terenach zanieczyszczonych tym

metalem. Kadm u tych ludzi jest

wydalany w ilości 300

mikrogramów/24h

•

Przez skórę, z potem i śliną wydala

się bardzo niewielka ilość kadmu.

Mechanizm działania

toksycznego

•

wolne jony kadmowe, nie związane

z metalotioneiną tworzą wiązanie

kowalencyjne i jonowe z atomami

siarki, wodoru i tlenu, występujących

w elementach makro- i

mikrocząsteczkowych składników

komórek.

•

wolne jony kadmowe, nie związane

z metalotioneiną tworzą wiązanie

kowalencyjne i jonowe z atomami

siarki, wodoru i tlenu, występujących

w elementach makro- i

mikrocząsteczkowych składników

komórek.

•

kadm zmienia metabolizm

pierwiastków niezbędnych dla

organizmu, takich jak cynk, miedź,

żelazo, magnez, wapń, selen na

zasadzie procesów interakcji, co

powoduje zmiany morfologiczne i

czynnościowe w określonych

narządach.

•

powoduje zaburzenia metabolizmu

węglowodanów

•

zmniejsza wydzielanie insuliny

•

indukuje peroksydację lipidów

•

kadm zmienia metabolizm

pierwiastków niezbędnych dla

organizmu, takich jak cynk, miedź,

żelazo, magnez, wapń, selen na

zasadzie procesów interakcji, co

powoduje zmiany morfologiczne i

czynnościowe w określonych

narządach.

•

powoduje zaburzenia metabolizmu

węglowodanów

•

zmniejsza wydzielanie insuliny

•

indukuje peroksydację lipidów

•

nie związane jony kadmowe, łącząc

się z innymi białkami, powodują

zaburzenia innych cykli

metabolicznych. Wywołują one

rozprzężenie fosforylacji oksydacyjnej,

hamują oddychanie tkankowe,

aktywność enzymów związanych z

procesami aktywnego transportu

jonów sodowych i potasowych

•

hamuje aktywność oksydaz o

mieszanym działaniu

•

nie związane jony kadmowe, łącząc

się z innymi białkami, powodują

zaburzenia innych cykli

metabolicznych. Wywołują one

rozprzężenie fosforylacji oksydacyjnej,

hamują oddychanie tkankowe,

aktywność enzymów związanych z

procesami aktywnego transportu

jonów sodowych i potasowych

•

hamuje aktywność oksydaz o

mieszanym działaniu

Zatrucia ostre

•

objawami ostrego zatrucia

kadmem jest zapalenie płuc w

wyniku ekspozycji drogą inhalacyjną

lub zaburzenia ze strony układu

pokarmowego w wyniku spożycia

związków kadmu.

•

objawami ostrego zatrucia

kadmem jest zapalenie płuc w

wyniku ekspozycji drogą inhalacyjną

lub zaburzenia ze strony układu

pokarmowego w wyniku spożycia

związków kadmu.

•

śmiertelne ostre zatrucia dymami

kadmu w ciągu 1 h występowały u

ludzi, przy stężeniu w powietrzu 40 -

50 mg/m3

•

działanie toksyczne jest

uzależnione od wielkości dawki, która

w przypadku ekspozycji inhalacyjnej

odpowiada iloczynowi stężenia

kadmu w powietrzu i czasu trwania

narażenia. Wartość ta wynosi 2400

mg/m3 na min.

•

śmiertelne ostre zatrucia dymami

kadmu w ciągu 1 h występowały u

ludzi, przy stężeniu w powietrzu 40 -

50 mg/m3

•

działanie toksyczne jest

uzależnione od wielkości dawki, która

w przypadku ekspozycji inhalacyjnej

odpowiada iloczynowi stężenia

kadmu w powietrzu i czasu trwania

narażenia. Wartość ta wynosi 2400

mg/m3 na min.

•

objawy toksyczne pojawiają się zwykle

po 2 - 10 h. Są to: bóle i zawroty głowy,

wymioty, pieczenie w klatce piersiowej ,

kaszel, osłabienie, dreszcze, poty,

podwyższona temperatura ciała. W

ciągu doby może rozwinąć się ciężki

obrzęk płuc. Następstwem zatrucia

może być zwłóknienie śródmiąższowe

płuc oraz zmiany w obrębie tętnic

płucnych w postaci przerostu mięśni

okrężnych i zmian miażdżycowych w

błonie wewnętrznej

•

objawy toksyczne pojawiają się zwykle

po 2 - 10 h. Są to: bóle i zawroty głowy,

wymioty, pieczenie w klatce piersiowej ,

kaszel, osłabienie, dreszcze, poty,

podwyższona temperatura ciała. W

ciągu doby może rozwinąć się ciężki

obrzęk płuc. Następstwem zatrucia

może być zwłóknienie śródmiąższowe

płuc oraz zmiany w obrębie tętnic

płucnych w postaci przerostu mięśni

okrężnych i zmian miażdżycowych w

błonie wewnętrznej

5. Ostre zatrucia stwierdzano u ludzi

po spożyciu żywności

zanieczyszczonej tym metalem.

Dawka śmiertelna mieści się w

granicach 350 - 3500 mg kadmu. U

zatrutych po 30 min występowały

nudności, wymioty, nadmierne

ślinienie, bóle brzucha, utrata

płynów, uszkodzenie nerek i

niewydolność krążenia

5. Ostre zatrucia stwierdzano u ludzi

po spożyciu żywności

zanieczyszczonej tym metalem.

Dawka śmiertelna mieści się w

granicach 350 - 3500 mg kadmu. U

zatrutych po 30 min występowały

nudności, wymioty, nadmierne

ślinienie, bóle brzucha, utrata

płynów, uszkodzenie nerek i

niewydolność krążenia

Zatrucie przewlekłe

•

U ludzi narażonych na dymy i

pyły związków kadmu przewlekłe

zatrucia stwierdza się zwykle po

kilu latach

•

U ludzi narażonych na dymy i

pyły związków kadmu przewlekłe

zatrucia stwierdza się zwykle po

kilu latach

•

Podstawowym objawem jest

rozedma płuc, która rozwija się często

bez poprzedzającego zapalenia

oskrzeli. Prawdopodobnie przyczyną

jest hamowanie aktywności alfa1-

antyproteazy przez kadm.

•

Drugim, podstawowym objawem

jest uszkodzenie czynności

nerek.Początkowo następuje

uszkodzenie kłębuszków, potem

kanalików. Uszkodzeniu kłębuszków

towarzyszy zwiększone wydalanie z

moczem białek wielkocząsteczkowych

oraz mukoidu.

•

Podstawowym objawem jest

rozedma płuc, która rozwija się często

bez poprzedzającego zapalenia

oskrzeli. Prawdopodobnie przyczyną

jest hamowanie aktywności alfa1-

antyproteazy przez kadm.

•

Drugim, podstawowym objawem

jest uszkodzenie czynności

nerek.Początkowo następuje

uszkodzenie kłębuszków, potem

kanalików. Uszkodzeniu kłębuszków

towarzyszy zwiększone wydalanie z

moczem białek wielkocząsteczkowych

oraz mukoidu.

Klasyczne zaburzenia czynności nerek

związane jest z uszkodzeniem

kanalików proksymalnych i

zwiększonym wydalaniem białek

małocząsteczkowych o masie 10 000 -

30 000 ( beta2mikroglobulina,

lizozym, rybonukleaza, białka wiążące

retinol). Białkomoczowi kadmowemu

towarzyszy aminoacyduria,

enzymuria, glukozuria, zwiększone

wydalanie wapnia, fosforu, miedzi,

metalotioneiny.

Klasyczne zaburzenia czynności nerek

związane jest z uszkodzeniem

kanalików proksymalnych i

zwiększonym wydalaniem białek

małocząsteczkowych o masie 10 000 -

30 000 ( beta2mikroglobulina,

lizozym, rybonukleaza, białka wiążące

retinol). Białkomoczowi kadmowemu

towarzyszy aminoacyduria,

enzymuria, glukozuria, zwiększone

wydalanie wapnia, fosforu, miedzi,

metalotioneiny.

Podobne objawy uszkodzenia nerek

obserwowano u mieszkańców Japoni, w

prowincji Toyama, u których

stwierdzana była choroba itai - itai.

Przemysł górniczy rozwijał się tam prze

400 lat. W dolinie rzeki uprawiano ryż

na ziemi nawożonej mułami,

pochodzącymi ze ścieków zakładów

przemysłowych. Stężenie kadmu w

ryżu sięgało 1 mikrograma/gram, a

dzienne spożycie kadmu z żywnością

wynosiło ok. 140 mikrogramów/gram.

Podobne objawy uszkodzenia nerek

obserwowano u mieszkańców Japoni, w

prowincji Toyama, u których

stwierdzana była choroba itai - itai.

Przemysł górniczy rozwijał się tam prze

400 lat. W dolinie rzeki uprawiano ryż

na ziemi nawożonej mułami,

pochodzącymi ze ścieków zakładów

przemysłowych. Stężenie kadmu w

ryżu sięgało 1 mikrograma/gram, a

dzienne spożycie kadmu z żywnością

wynosiło ok. 140 mikrogramów/gram.

Typowymi objawami choroby itai - itai

są: zniekształcenie kręgosłupa, bóle

lędźwiowe, bóle mięśni, kaczy chód,

nadmierna łamliwość kości. Choroba

występowała najczęściej u kobiet,

wieloródek, po 50 roku życia.

•

Inne objawy to: zanik i upośledzenie

powonienia, zmiany patologiczne w

układzie kostnym (osteoporoza z

pęknięciami kości i spontanicznymi

złamaniami), bóle kończyn i

kręgosłupa, trudności w chodzeniu,

niedokrwistość niedobarwliwa.

Typowymi objawami choroby itai - itai

są: zniekształcenie kręgosłupa, bóle

lędźwiowe, bóle mięśni, kaczy chód,

nadmierna łamliwość kości. Choroba

występowała najczęściej u kobiet,

wieloródek, po 50 roku życia.

•

Inne objawy to: zanik i upośledzenie

powonienia, zmiany patologiczne w

układzie kostnym (osteoporoza z

pęknięciami kości i spontanicznymi

złamaniami), bóle kończyn i

kręgosłupa, trudności w chodzeniu,

niedokrwistość niedobarwliwa.

Leczenie

•

leczenie ostrych zatruć polega na

płukaniu żołądka, podaniu fosforanu

disodowego (4-8g w szklance wody) w

celu związania nieusuniętego kadmu,

poza tym leczenie jest objawowe.

•

leczenie przewlekłych zatruć jest

objawowe.

•

leczenie ostrych zatruć polega na

płukaniu żołądka, podaniu fosforanu

disodowego (4-8g w szklance wody) w

celu związania nieusuniętego kadmu,

poza tym leczenie jest objawowe.

•

leczenie przewlekłych zatruć jest

objawowe.

Rokowanie

Przebycie ostrego doustnego zatrucia

kadmem, w zależności od od

ciężkości przebiegu, może

doprowadzić do trwałego uszkodzenia

wątroby i nerek. Zaawansowana

rozedma płuc i zmiany kostne,

połączone z upośledzeniem

sprawności ruchowej prowadzą do

trwałego inwalidztwa.