Kadm w organizmie

Kadm dostaje się do organizmu człowieka dwoma drogami: inhalacyjną i pokarmową. U ogółu niepalącej populacji podstawowym źródłem narażenia na ten pierwiastek jest żywność. Poza wiekiem, na wchłanianie jelitowe kadmu wpływ mają różnorodne czynniki, takie jak forma chemiczna, dawka i droga narażenia, rodzaj stosowanej diety, stan odżywienia i interakcje kadmu z innymi pierwiastkami [Asagba 2009]. Z przewodu pokarmowego człowieka wchłania się około 5% spożytego kadmu. W badaniach prowadzonych na populacji niemieckiej wykazano, że dzienne spożycie kadmu wynosi 30 – 35 μg tego pierwiastka, z czego 95% pochodzi z diety. Przeciętny palacz dodatkowo przyjmuje 30 μg kadmu dziennie [Godt et al., 2006]. Niektóre czynniki mogą wpłynąć na zwiększenia wchłaniania tego toksycznego pierwiastka, m. in. niskie spożycie wapnia, witaminy D, miedzi czy cynku [Godt et al., 2006].

Badania wykazały, że u niepalących kobiet populacji szwedzkiej, które spożywały pokarmy bogate w zboża i warzywa korzeniowe (bogate w błonnik) oraz skorupiaki (przynajmniej raz w tygodniu), poziom kadmu był zwiększony w porównaniu do kobiet, które stosowały różnorodną dietę [Järup et al., 1998].

Istotnym źródłem narażenia na kadm jest wdychanie dymu tytoniowego. Szacuje się, że jeden papieros zawiera 1 – 2 µg kadmu, z czego około 10% zostaje wchłoniętych drogą wziewną. Przy założeniu, że około 50% wdychanego kadmu przedostaje się do organizmu, to osoba, która dziennie wypala 20 papierosów, absorbować będzie mniej więcej 1µg kadmu [Järup et al., 1998].

63

Kadm występuje w osoczu w postaci kompleksów z wielkocząsteczkowymi białkami, natomiast we krwi wiązany jest przez krwinki czerwone w ponad 70%. Jego kompleksy z białkami niskocząsteczkowymi ulegają resorpcji zwrotnej w kanalikach nerkowych, natomiast z wielkocząsteczkowymi odkładają się w wątrobie, aby kadm po uwolnieniu się z nich mógł związać się z metalotioneiną (MT) [Seńczuk, 2006].

Narządem, w którym kadm kumuluje się przez długi okres czasu, są nerki. Okres półtrwania w tym organie wynosi około 10 lat [Godt et al., 2006].

Pomiar stężenia kadmu w surowicy krwi stanowi wiarygodny wskaźnik niedawnej ekspozycji na ten toksyczny metal, natomiast stężenie w moczu odzwierciedla narażenie w przeszłości i stopień kumulacji w nerkach [Godt et al., 2006].

Kadm wydala się m. in. z kałem, co stanowi wskaźnik stosowany do oceny dziennego spożycia. Stosuje się go przede wszystkim u osób zamieszkałych na terenach zanieczyszczonych tych metalem, gdzie wydalanie kadmu wynosi około 300 µg [Seńczuk, 2006]. Ekskrecja z moczem następuje w trzech fazach. W pierwszej kadm kumuluje się w korze nerki i ulega wiązaniu z metalotioneiną. W fazie drugiej wydalanie z moczem stanowi informację o narażeniu na ten metal w przeszłości, jak i w chwili obecnej. Trzeci etap związany jest z uszkodzeniem kanalików nerkowych – obserwowany jest znaczny wzrost wydalania kadmu [Seńczuk, 2006].

2.3.8.3. Diagnostyka zaburzeń

Kadm wykazuje działanie toksyczne na wiele narządów. Uszkadza nerki, płuca, wątrobę, kości, system odpornościowy i sercowo - naczyniowy [Templeton, Liu, 2010].

Ostre zatrucie kadmem należy w dzisiejszych czasach do rzadkich w Europie i Ameryce Północnej, a jego objawy zależą od drogi wchłaniania. Zatrucie drogą doustną prowadzi do bólów brzucha, ślinotoków, zadławienia, wymiotów, zawrotów głowy i utraty przytomności [Johri et al., 2010]. Przy zatruciu spowodowanym wchłanianiem kadmu drogami oddechowymi obserwuje się suchość w gardle, kaszel, bóle w klatce piersiowej, bóle głowy z objawami grypopodobnymi (gorączka), ostry obrzęk płuc (często śmiertelny), zapalenie płuc, osłabienie mięśniowe czy ból nóg [Johri et al., 2010]. Ostre zatrucia, spowodowane wdychaniem zanieczyszczonego kadmem powietrza, powodują także uszkodzenia układu oddechowego. Dochodzić może do obrzęku, duszności i zapalenia płuc [Godt et al., 2006]. Spożycie zanieczyszczonego kadmem jedzenia może prowadzić do wymiotów i biegunki [Godt et al., 2006].

Do zatrucia kadmem częściej dochodzi na skutek długotrwałego oddziaływania tego pierwiastka na organizm. Przewlekłe zatrucie następuje po długo trwającym pochłanianiu małych ilości kadmu, a objawy z tym związane mogą przez okres nawet roku pozostać niezauważalne [Czeczot, Skrzycki, 2010].

Organami najbardziej narażonymi na przewlekłą toksyczność kadmu są nerki, wątroba i szkielet [Johri et al., 2010].

Ze względu na swoją zdolność do wchłaniania i kumulowania metali dwuwartościowych, nerki są głównym organem narażonym na działanie metali toksycznych. Stopień uszkodzenia nerek zależy od dawki, rodzaju, drogi i czasu trwania narażenia. Zarówno ostre, jak i przewlekłe zatrucie może spowodować nefropatie, charakteryzujące się

64

różnymi objawami, od umiarkowanych do ciężkich. Może dojść do wystąpienia nabytego zespołu Fanconiego, powodującego dysfunkcję kanalików nerkowych czy ostrej niewydolności nerek, która może zakończyć się śmiercią [Barbier et al., 2005].

Kadm indukuje syntezę niskocząsteczkowych białek metalotionein (MT), które wiążą jony Cd (II) w kompleksy kadm - metalotioneina (CdMT). Kompleksy te są łatwo filtrowane w nerkach i resorbowane w kanalikach proksymalnych. Po ich degradacji dochodzi do uwolnienia jonów kadmu, co prowadzi do uszkodzenia tych struktur, zaburzeń resorpcji i ogólnego działania toksycznego na nerki [Czeczot, Skrzycki, 2010].

Kadm może wpływać na prawidłowe funkcjonowanie układu rozrodczego. Dobrym markerem narażenia na ekspozycję na kadm są jądra [Jomovaa, Valko, 2011]. W wielu badaniach dowiedziono bowiem, że ten toksyczny pierwiastek może wpływać na uszkodzenie lub martwicę jąder. Wykazano ostrą martwicę jąder u zwierząt doświadczalnych, którym podano kadm w dawce 1 mg/kg masy ciała lub wyższej [Järup et al., 1998]. Przy długotrwałym narażeniu, objawy charakterystyczne dla ostrego zatrucia mogą nie wystąpić, możliwe jest jednak pojawienie się innych zaburzeń układu rozrodczego męskiego, takich jak zmiany w męskich hormonach płciowych czy związanych z nimi nieprawidłowościami w tzw. strukturach pomocniczych [Järup et al., 1998].

Niskie dawki kadmu stymulują biosyntezę progesteronu w jajnikach, podczas gdy wysokie dawki prowadzą do jej hamowania. Ekspozycja matek w ciąży na kadm prowadzić może do wystąpienie niskiej masy urodzeniowej dzieci i ryzyka samoistnych poronień [Godt et al., 2006]. Niektóre badania dowodzą, że kadm działa podobnie jak silny, niesteroidowy estrogenen in vivo i in vitro [Johnson et al., 2003].

Badania Nishijo i wsp. dowodzą, że ekspozycja na kadm może wywołać przedwczesny poród. Pierwiastek ten kumuluje się w łożysku, co prowadzi do zakłócenia rozwoju płodu. Autorzy wykazali również istotną zależność pomiędzy stężeniem w mleku matki karmiącej a kadmem obecnym w jej moczu, co świadczy o przeniesieniu tego toksycznego pierwiastka do mleka matki [Nishijo et al., 2002].

Badania dowodzą o związku istniejącym pomiędzy zatruciem kadmem a uszkodzeniem kości [Godt et al., 2006]. Pierwiastek ten związany jest z wystąpieniem choroby itai – itai, charakteryzującej się dużym zakresem objawów. U chorych obserwuje się niedostateczną mineralizację kości, zwiększoną częstość wystąpienia osteoporozy, podwyższony wskaźnik złamań, ból kości i stawów [Godt et al., 2006]. Wystąpienie epidemii tej choroby odnotowano w pobliżu kopalni Kamioka, przy rozlewisku rzeki Jinzu w Japonii. Związki kadmu przedostawały się wraz ze spływającą wodą na plantacje ryżu. Kadm konkurencyjnie wypierał jony wapnia w kościach, dlatego u pracowników eksponowanych na ten metal dochodziło do patologicznych złamań kości, bólów stawów oraz nefropatii [Mlynek, Skoczyńska, 2005].

Palenie papierosów w okresie ciąży jest wysoce niebezpieczne ze względu na możliwość kumulacji kadmu u płodu i obniżenie masy urodzeniowej noworodka [Seńczuk, 2006; Florek et al., 2012].

W jednym z badań dotyczących ciąży wśród kobiet zamieszkujących region Suwałk, gdzie istnieje wysoki poziom kadmu i ołowiu w glebie, wykazano mniej donoszonych oraz mnogich ciąż, a także wystąpienie przedterminowych urodzeń dzieci z niską masą

65

urodzeniową w porównaniu do kobiet zamieszkujących tereny niezanieczyszczone. Wykazano także wyższy poziom kadmu we krwi kobiet narażonych [Laudanski et al., 1991].

2.3.9. Kobalt

2.3.9.1. Ogólna charakterystyka

Kobalt jest naturalnym mikroelementem obecnym w skorupie ziemskiej, występuje również w śladowych ilościach w glebie, roślinach i diecie. Należy do niezbędnych minerałów w organizmie ludzkim, jednak dla prawidłowego funkcjonowania potrzebna jest niewielka jego ilość [Rojas et al., 2013]. Naturalnymi źródłami kobaltu w środowisku są gleby, pył, wybuchy wulkanów, pożary lasów i woda morska [Rojas et al., 2013].

Kobalt jest białym, ciągliwym i kowalnym metalem, należącym do grupy 9 układu okresowego pierwiastków. Jego względna masa atomowa wynosi 58,9331 a temperatura topnienia 1768 [K]. Stanowi on 0,0025% skorupy ziemskiej, występuje w licznych minerałach arsenkowych, siarczkowych i tlenkowych żelaza, niklu i miedzi. Kobalt jest głównym składnikiem następujących minerałów: kobaltynu CoAsS i smaltynu CoAs₂ [Bielański, 2012]. Pierwiastek ten, otrzymywany na skalę przemysłową, w przeważającej części wydzielany jest z kobaltonośnych rud żelaza i miedzi. Drugim sposobem otrzymywania jest elektrolityczne wydzielanie kobaltu z roztworów jego soli [Bielański, 2012].

Kobalt metaliczny znajduje zastosowanie do wyrobu tzw. twardych spieków zawierających węglik wolframu. Jest też składnikiem bardzo twardych stopów, stelitów, zawierających także dodatki żelaza, węgla, chromu i wolframu. Do wyrobu trwałych magnesów używa się stali zawierającej 35% kobaltu [Bielański, 2012]. Stosuje się go także do wyrobu barwników, środków suszących i katalizatorów [De Boeck et al., 2003].