Вред кадмия на организм человека. Чем вреден кадмий для человека и как его вывести из организма. Описание и характеристика

Ультрамикроэлемент кадмий необходим живому организму в минимальных количествах, биологическая роль его до конца не выяснена. Более известна негативная функция этого тяжелого металла. Кадмий и его соединения относятся к 1 классу опасности.

Его токсический эффект основан на блокировании серосодержащих аминокислот, что нарушает белковый обмен, происходит поражение ядра клетки. Элемент выводит кальций из костей, а также поражает нервную систему. Накапливается в печени и почках. Выводится очень медленно, годами. Основной путь выведения кадмия – с калом и мочой.

Причины отравления кадмием

Наиболее подвержены воздействию металла дети, беременные и кормящие женщины, люди, страдающие диабетом и злоупотребляющие курением. В Японии интоксикация тяжелым металлом происходит при употреблении риса, загрязненного кадмием, и носит название итай-итай. Заболевание характеризуется апатичным состоянием, поражением почек, размягчением костей и их деформацией.

Индустриальное загрязнение земель кадмием характерно для промышленно развитых районов с преобладанием металлургических и нефтеперерабатывающих предприятий. Употребление растительной продукции, выращенной в таких районах, может явиться причиной хронического отравления кадмием. В подземные воды тяжелый металл попадает со сточными водами промышленных предприятий.

Элемент в высоких концентрациях накапливается в табаке. При высушивании сырья содержание кадмия резко увеличивается. Хроническая интоксикация кадмием отмечается не только при активном, но и при пассивном курении. Онкологическое действие табакокурения напрямую связано с содержанием в нем кадмия.

Механизм острого и хронического отравления кадмием

Метаболизм кадмия тесно связан со многими микроэлементами. Недостаток кальция и меди значительно увеличивает всасывание и аккумуляцию тяжелого металла в организме человека. При достаточном поступлении цинка и селена депонирование кадмия внутренними органами резко уменьшается. Железо также является антагонистом кадмия. Пищевые волокна и пектиновые вещества способствуют замедлению усвоения тяжелого металла в организме.

Наиболее опасен кадмий в виде оксида. Вдыхание его паров вызывает острое отравление, нередко заканчивающееся летальным исходом. Симптомами острой интоксикации являются рвота, отек легких, судорожный синдром.

Хроническое отравление кадмием приводит к риску возникновения следующих патологических состояний:

• кардиопатии;
• артериальной гипертензии;
• кровоизлияния в мозг;
• эмфиземы легких;
• иммунодефицита;
• аденомы предстательной железы;
• поражения печени;
• анемии;
• нарушения функции почек (нефропатии, протеинурии, глюкозурии, фосфатурии и т.д.);
• остеопороза;
• деформации скелета;
• онкологических заболеваний.

Лечение и первая помощь при отравлении кадмием

При остром отравлении кадмием пострадавшему необходимо предоставить покой и тепло, приток свежего воздуха. После вызванной рвоты и промывания желудка можно дать теплое молоко с добавлением пищевой соды. Если имеет место ингаляционное отравление парами соединений металла, пострадавшему целесообразно сделать ингаляцию содовым раствором.

Специфических антидотов кадмию не существует. Для нейтрализации металла применяется унитиол. Белок альбумин с карбонатом натрия связывает поступивший кадмий в недоступные для организма соединения. Применяются стероиды и мочегонные средства.

В комплексной терапии применяют антагонисты кадмия: железо, цинк, селен, а также витаминные препараты. Назначается общеукрепляющая диета с большим содержанием клетчатки и пектиновых веществ.

Возможные последствия

Последствия отравлением кадмием серьезные. Металл надолго задерживается в биологических системах организма. Являясь антагонистом кальция, кадмий вытесняет его из костей, провоцируя развитие остеопороза, остеомаляции. У детей и взрослых искривляется позвоночник, деформируются кости.

В детском возрасте отравление кадмием приводит к нейропатии и энцефалопатии. Кадмий вытесняет цинк из ферментных систем, биомолекул. Это приводит к нарушению ферментативных процессов, патологическим процессам в печени и почках.

Известно канцерогенное воздействие соединений кадмия на организм. Хроническое отравление тяжелым металлом увеличивает риск развития злокачественных новообразований.

Профилактика

Профилактика отравлений кадмием на производстве сводится к строгому соблюдению техники безопасности. Необходимо следить за работой вытяжной вентиляции, применять средства индивидуальной защиты. Лица, имеющие на производстве контакт с кадмием, в обязательном порядке проходят ежегодный медицинский осмотр.

С целью профилактики хронических отравлений необходимо в первую очередь бросить курить.

Кадмий (Cd)

Убийца иммунитета или стимулятор роста?

Кадмий относится к токсичным (иммунотоксическим) ультрамикроэлементам , являясь одним из основных поллютантов окружающей среды . Его отрицательное действие на организм человека проявляется уже при очень низких концентрациях (3–300 мг в сутки). А при дозе 1–9 г возможны случаи с летальным исходом. Но в то же время кадмий относится к группе «новых» микроэлементов и ультрамикроэлементов (кадмий, ванадий, олово, фтор) и в низких концентрациях способен стимулировать рост некоторых животных.

Суточная потребность организма человека – 1–5 мкг. Дефицит кадмия в организме может развиться при недостаточном поступлении этого элемента (0,5 мкг/сутки и менее).

В организм взрослого человека в течение суток поступает 10–20 мкг кадмия. В тонком кишечнике абсорбируется менее 5% кадмия, поступившего с пищей. На всасывание кадмия существенно влияет присутствие других биоэлементов и пищевых веществ, таких как кальций, цинк, медь, пищевые волокна и др. Кадмий, поступающий в организм с вдыхаемым воздухом, усваивается значительно лучше (10–50%).

В организме человека кадмий накапливается в основном в почках, печени и двенадцатиперстной кишке. С возрастом содержание кадмия в организме увеличивается, особенно у мужчин. Средняя концентрация кадмия у мужчин и женщин составляет соответственно в почках – 44 и 29 мкг/г, печени – 4,2 и 3,4 мкг/г, в ребрах – 0,4–0,5 мкг/г.

Кадмий выводится из организма преимущественно через кишечник. Среднесуточная скорость выведения этого элемента очень незначительна и составляет, по некоторым данным, не более 0,01% от общего количества кадмия, содержащегося в организме. Эстрогены усиливают выведение кадмия, что может быть связано с активизацией обмена меди.

Обмен кадмия в организме характеризуется следующими основными особенностями: отсутствием эффективного механизма гомеостатического контроля; длительным удержанием (кумуляцией) в организме с очень длинным периодом полувыведения (в среднем – 25 лет); преимущественным накоплением в печени и почках; интенсивным взаимодействием с другими двухвалентными металлами как в процессе всасывания, так и на тканевом уровне.

Биологическая роль в организме человека . Физиологическая роль кадмия изучена недостаточно. Предполагается, что кадмий влияет на углеводный обмен, активирует ряд ферментов, играет роль в синтезе в печени гиппуровой кислоты , участвует в обмене в организме цинка, меди, железа и кальция. Также кадмий обнаруживается в составе так называемого «металлотионеина » – белка, для которого характерно высокое содержание сульфгидрильных групп и тяжелых металлов. Функция металлотионеина заключается в связывании и транспортировке тяжелых металлов и их детоксикации . In vitro кадмий активирует несколько цинк–зависимых ферментов: триптофан–оксигеназу, ДАЛК–дегидратазу (дегидратазу дельта–аминолевулиновой кислоты), карбоксипептидазу. Однако ферментов, которые активировались бы исключительно кадмием, не обнаружено.

Основные проблемы, связанные у человечества с кадмием, обусловлены техногенным загрязнением окружающей среды, и его токсичностью для живых организмов уже при низких концентрация х.

Признаки недостаточности кадмия : при экспериментальном дефиците кадмия у лабораторных животных наблюдается замедление роста.

Кадмий относится к иммунотоксическим элементам . Многие соединения кадмия ядовиты.

При избыточном поступлении кадмия в организм , особенно длительном, развивается хронический кадмиоз, при котором, в первую очередь, поражаются мочевыводящая и половая системы. Наблюдаются протеинурия, глюкозурия, аминоацидоурия, β2–микроглобулинурия, появление в моче белка, связывающего ретинол и лизоцим, простатопатия с риском развития новообразований и некроза яичек. Поражение бронхолегочной системы сопровождается фиброзными изменениями и повышением риска развития эмфиземы. Развивается анемия, связанная со снижением всасывания железа в кишечнике и с лизисом эритроцитов. Повышается артериальное давление. Отмечаются остеопластические и остеопорозные изменения костной ткани, что связано с нарушением абсорбции кальция в кишечнике и эндокринными расстройствами (иначе говоря, кадмий «вымывает» кальций из костей).

Выкуривание всего одной сигареты увеличивает поступление кадмия в организм на 0,1 мкг (т.е. существенно повышает риск интоксикации кадмием). Доказана роль кадмия в индукции рака легких и рака почек у курящих , а также развития патологии предстательной железы .

От токсического действия кадмия плод во время беременности защищает плацента, а новорожденного – грудное молоко.

Причины избытка кадмия : избыточное поступление (например, с табачным дымом, при производственном контакте), дефицит цинка, селена, меди, кальция, железа.

Основные проявления избытка кадмия : простатопатия; кардиопатия, гипертония; эмфизема легких, остеопороз, деформация скелета (утиная походка); нефропатия; анемия; развитие дефицита цинка, селена, меди, железа, кальция.

Кадмий необходим : при нарушениях ростовых процессов.

Соединения кадмия, и особенно его оксиды, являются токсичными веществами. Сам элемент имеет свойство накапливаться в организме, постепенно его отравляя. Относится к иммунотоксичным элементам.

В то же время, недавние исследования на крысах позволили ученым сделать вывод, что дефицит элемента у подопытного животного замедляет процессы роста.

Описание и характеристика

Кадмий является элементом 12-й подгруппы периодической системы. Относится к переходным металлам, порядковый номер - 48. Цвет металла - серебристо-белый. Из физических свойств можно выделить мягкость и тягучесть.

Обладает очень низкой температурой плавления - 321 °С. Данное качество элемента используют для снижения температуры плавления различных сплавов. В периодической системе находится между ртутью и цинком, поэтому имеет с данными элементами некоторые схожие свойства.

Знаете ли вы? Кадмий назван в честь Кадма - героя древнегреческой мифологии, основателя древнегреческого города Фивы и внука Посейдона.

Достаточно 300 мг суточной дозы вещества для развития заболеваний, связанных с избытком металла. В случае, если доза достигает 1–9 г, очень велика вероятность летального исхода.

Функции и роль в организме

Элемент присутствует в организме практически любого живого существа. На 1 кг массы тела морского обитателя приходится до 3 мг кадмия. У остальных животных и птиц нашей планеты этот показатель - около 0,5 мг. В теле здорового взрослого человека содержится от 30 до 50 мг кадмия.

Органы основного скопления металла - почки и печень. Как уже было сказано, металл имеет свойство накапливаться (хотя он частично выводится через кишечник), и по этой причине больше всего вещества содержится в организме пожилых людей.

Важно! С возрастом концентрация кадмия в организме увеличивается.

Полной ясности роли данного элемента в нашем организме не существует. Наиболее вероятное объяснение - вещество выполняет важные функции в ферментации белков. Возможно, металл является ингибитором действия некоторых ферментов, связывая тиольную группу в белках. В ферментах, содержащих цинк, кадмий его замещает. Также благодаря своим физико-химическим свойствам может заменять кальций в костях.

В чем содержится кадмий: продукты-источники

Главные источники поступления в организм - различные морепродукты, особенно много вещества содержится в мидиях и устрицах. Щавель, капуста, шпинат и салат также богаты металлом. Довольно большое количество вещества содержится в грибах. Ну, и не следует забывать о табакокурении.

Есть ли суточная потребность

Для человека нормой является потребление 0,01–0,035 мг ежесуточно.

Дефицит и переизбыток: причины и симптомы

Дефицит элемента развивается в том случае, когда уровень суточного поступления падает ниже 0,005 мг. В тонком кишечнике усваивается чуть более 4 % кадмия, попавшего туда с пищей. На то, насколько хорошо усваивается металл, влияет содержание в организме следующих элементов:

• кальций;
• медь;
• цинк.

Тот кадмий, который попадает к нам из атмосферного воздуха при дыхании, усваивается гораздо лучше (до половины всей массы). Скапливается вещество в печени, почках и кишечнике.

Знаете ли вы? В природе в цинксодержащих минералах всегда присутствует кадмий.

Организм мужчин содержит большее количество вещества, нежели женский. Среднее содержание вещества в почках:

• мужчины - 0,045 мг/г;
• женщины - 0,03 мг/г.

В печени:

• мужчины - 0,0042 мг/г;
• женщины - 0,0034 мг/г.

В ребрах:

• мужчины - 0,0004 мг/г;
• женщины - 0,0005 мг/г.

Выводится металл из организма очень медленно. Считается, что обычная скорость выведения составляет примерно, 0,01 % в сутки от общей массы вещества.

Женский половой гормон эстроген способствует выведению благодаря усилению эндокринных процессов, связанных с медью.

Характерные особенности кадмиевого обмена:

1. Не существует нормальной системы гомеостатического контроля.
2. Металл имеет свойство накапливаться, выводится очень медленно. Примерный период полувыведения - четверть века.
3. Большей частью собирается в печени и почках.
4. Нарушение эндокринных процессов, связанных с обменом цинка, меди, железа, селена и других элементов.

Нехватка

Дефицит элемента, вероятно, препятствует нормальному росту. Исследования в данной области проводились только на лабораторных животных, достоверных данных относительно человека нет.

Важно! Одна сигарета увеличивает содержание в организме кадмия на 0,0001 мг. Учитывая количество сигарет, выкуриваемых среднестатистическим курильщиком, можно сделать вывод, что курение действительно убивает.

Излишек

1. Хронический кадмиоз - болезнь, которая развивается при чрезмерно высоком уровне кадмия. Болезнь поражает мочеполовую систему.
2. Велика вероятность заболеваний, связанных с нарушением углеводного обмена, а также болезней, при которых неправильно усваивается белок. В результате глюкоза или белок оказываются в моче, что может привести к некрозу яичек.
3. Возможны заболевания бронхов и легких. Из-за плохого всасывания кишечником железа может развиться малокровие.
4. Повышение АД может привести к гипертонической болезни.
5. Дегенеративные процессы в костях и суставах из-за того, что кадмий замещает кальций, вытесняя его из костей.
6. Проблемы с обонянием, болезни носовой полости.
7. Угроза онкологических заболеваний, связанная со злоупотреблением табакокурением.

Взаимодействие с другими веществами

1. Активно взаимодействует с редкоземельными и двухвалентными металлами.
2. Цинк и медь способствуют выведению металла из организма.
3. Сера, селен, медь и цинк - вещества, способствующие медленному всасыванию металла в кишечнике.
4. Растительная клетчатка также замедляет усвоение вещества.

Жившему в XVI веке алхимику и врачу Парацельсу приписывают знаменитые слова: «Все есть лекарство, все есть яд, и дело только в дозе». Являлся ли знаменитый швейцарец автором этих строк в действительности, нам уже не узнать никогда. Но то, что данное утверждение как нельзя более точно описывает действие кадмия на наш организм - сомнения не вызывает.

Очищенный кадмий представляет собой светлый металл с серебряным отблеском, легко поддающийся ковке и сплавлению с другими металлами. Этот металл образуется во время процесса переработки и очистки цинковой руды. В металлургии используется для сплавов легких металлов, для изоляции швов сварки и покрытия поверхностей защитным слоем. Кадмий, содержащийся в почве, проникает в грунтовые воды и колодцы с питьевой водой, его без труда впитывают корни растений, выращиваемых людьми для еды. Микроэлемент кадмий может быть причиной тяжелого отравления не только через желудок (после поедания продуктов, содержащих переизбыток этого металла), но и через легкие – при вдыхании пыли с частичками кадмия. Именно поэтому настоятельно рекомендуется избегать проживания в той местности, где находятся предприятия металлургического направления или заводы по переработке нефтепродуктов — там загрязнена почва и воздух. В одной пачке сигарет (20 шт.) кадмий достигает количества 3-4 мкг, из которых 1 мкг задерживается в организме курящего человека надолго. До 50 лет тело человека может накопиться кадмий в количестве от 30 мг до 50 мг — это зависит не только от общего веса человека, но и от того, сколько этого металла ежегодно попадало в организм. Кадмий также содержит кофе и чай, рафинированные зерна, краски для картин на основе цинка.

Кадмий и его роль в организме человека

Микроэлемент человека исполняет роль малоактивного вещества, нужного для некоторых внутренних процессов. этот микроэлемент оказывает своеобразное влияние на обмен углеводных веществ в организме. Под его влиянием иногда вырабатываются ферменты, активируемые цинком. Кадмий является составной частью белка тинтина, выводящего тяжелые металлы из организма и не дающего им накапливаться до опасного уровня. Кадмий участвует в процессе метаболизма таких микроэлементов как кальций, железо , медь и цинк . Также эти микроэлементы препятствуют накоплению усвоению кадмия. В здоровой печени вырабатывается гиппуровая кислота, поступающая в любой организм вместе с растительной пищей и выводящаяся через почки с мочой. Кадмий является вспомогательным элементом в сложном процессе синтеза и дальнейшего выведения гиппуровой кислоты.

Суточная потребность организма в кадмии

Минимальная суточная потребность организма в кадмии определена в количестве от 0,5 мкг до 1 мкг, максимально безопасное количество – 5 мкг. Этот микроэлемент, поступивший в организм в количестве, превышающем 50 мкг, может нарушить солевой обмен — дисфункция работы почек, повышение артериального давления из-за накопления жидкости в организме. Ухудшается усвоение других микроэлементов (медь, магний, железо, кальций, цинк).

Нехватка кадмия в организме

Нехватка кадмия в организме встречается не часто. Основным симптомом нехватки этого микроэлемента является прекращение роста, но это можно заметить только на детях или подростках. У взрослых нехватка кадмия в организме определяется только при помощи лабораторных анализов. Чаще встречается переизбыток кадмия.

Переизбыток кадмия в организме человека

Переизбыток кадмия в организме человека возникает постепенно, на протяжении десятка лет симптомы могут быть схожими с симптомами других болезней. При этом возникают боли в мышцах по всему телу, внутренние органы работают с нарушениями. Кадмий максимально накапливается в фильтрах организма – печени и почках, поэтому нарушение в работе этих органов замедляет выведение кадмия из организма с мочой. Кадмий с годами накапливается и возрастает риск возникновения и развития злокачественных опухолей. Кадмий взаимодействует с костными тканями, вымывая из них кальций, что заметно деформируется скелет и приводит к переломам костей.

Острое отравление кадмием

Острое отравление кадмием наблюдается при поступлении с пищей или водой большого количества этого металла – от 5 мг до 10 мг и более (до 30 мкг). Отравление кадмием характеризуется такими симптомами как сильная головная боль, внезапные приступы рвоты, судорожные боли в желудке, возникают печеночные колики. Наиболее опасно это вещество при вдыхании его паров или пыли с кадмием, так как через легкие этот металл в организм проникает непосредственно в кровеносную систему, обходя стороной фильтрацию организма через желудок, печень и почки. При этом возникает отек легких, лихорадочное состояние (дрожь, озноб), рвота или диарея, слабость до потери сознания. В редких случаях, при неоказании медицинской помощи, подобные отравления приводили к смерти.

В тяжелых случаях, при острых отравлениях кадмием, назначают препараты, которые содержат такие микроэлементы как цинк, медь, железо, селен, а также употребляют пищу наиболее богатую на эти микроэлементы и витамины. Заметно уменьшает токсичность кадмия и выведение его из организма введение внутривенно большого количества витаминов.