Возникновение окружающей среды, промышленное производство и использование
Кадмий - тяжелый металл, представляющий значительный экологический и профессиональный интерес. Он широко распространен в земной коре при средней концентрации около 0,1 мг / кг. Наибольший уровень соединений кадмия в окружающей среде накапливается в осадочных породах, а морские фосфаты содержат около 15 мг кадмия / кг [ 88 ].
Кадмий часто используется в различных отраслях промышленности. Основные промышленные применения кадмия включают производство сплавов, пигментов и батарей [ 89 ]. Хотя использование кадмия в батареях показало значительный рост в последние годы, его коммерческое использование снизилось в развитых странах в ответ на экологические проблемы. Например, в Соединенных Штатах ежедневное потребление кадмия составляет около 0,4 мкг / кг / день, что меньше половины устной контрольной дозы US EPA [ 90 ]. Это снижение было связано с введением строгих ограничений по стоку от работ по покрытию, а в последнее время - с введением общих ограничений на потребление кадмия в некоторых странах.
Потенциал для воздействия на человека
Основными путями воздействия кадмия являются ингаляция или сигаретный дым, а также прием пищи. Поглощение кожи встречается редко. Воздействие кадмия на человека возможно благодаря нескольким источникам, включая занятость в отраслях первичной металлургии, употребление в пищу загрязненной пищи, курение сигарет и работу на рабочих местах, загрязненных кадмием, причем курение является основным фактором [ 91 , 92 ]. Другие источники кадмия включают выбросы от промышленной деятельности, включая добычу, выплавку и производство батарей, пигментов, стабилизаторов и сплавов [ 93 ]. Кадмий также присутствует в следовых количествах в некоторых продуктах, таких как листовые овощи, картофель, зерно и семена, печень и почка, ракообразные и моллюски [ 94]. Кроме того, пищевые продукты, богатые кадмием, могут значительно увеличить концентрацию кадмия в организме человека. Примерами являются печень, грибы, моллюски, мидии, какао-порошок и сушеные водоросли. Важным направлением распространения является система кровообращения, тогда как кровеносные сосуды считаются основными органами кровообращения кадмия. Хроническое воздействие при вдыхании частиц кадмия обычно связано с изменениями функции легких и рентгенограммами грудной клетки, которые согласуются с эмфиземой [ 95 ]. Воздействие атмосферных частиц кадмия на рабочем месте связано с уменьшением обонятельной функции [ 96 ]. В нескольких эпидемиологических исследованиях зафиксирована связь хронического низкоактивного воздействия кадмия с уменьшением минеральной плотности костной ткани и остеопороза [97 - 99 ].
|
|
|
Воздействие кадмия обычно определяется путем измерения уровней кадмия в крови или моче. Кадмий крови отражает недавнее воздействие кадмия (например, от курения). Кадмий в моче (обычно с поправкой на разведение путем расчета отношения кадмий / креатинин) указывает на накопление или нагрузку на почку кадмия [ 100 , 101 ]. По оценкам, около 2,3% населения США имеют повышенный уровень кадмия в моче (> 2 мкг / г креатинина), маркер хронического воздействия и нагрузки на организм [ 102 ]. Уровни кадмия в крови и моче, как правило, выше у курильщиков сигарет, промежуточных в бывших курильщиках и ниже у некурящих [ 102 , 103]. Из-за продолжающегося использования кадмия в промышленных применениях загрязнение окружающей среды и воздействие кадмия на человека резко возросли в течение прошлого столетия [ 104 ].
|
|
|
Молекулярные механизмы токсичности и канцерогенности
Кадмий - тяжелый легочный и желудочно-кишечный раздражитель, который может быть смертельным при вдыхании или попадании внутрь. После острой проглатывания симптомы, такие как боль в животе, ощущение жжения, тошнота, рвота, слюнотечение, мышечные судороги, головокружение, шок, потеря сознания и судороги, обычно появляются в течение 15-30 мин [ 105 ]. Острый прием кадмия может также вызвать эрозию желудочно-кишечного тракта, легочную, печеночную или почечную травму и кому в зависимости от пути отравления [ 105 , 106 ]. Хроническое воздействие кадмия оказывает депрессивное воздействие на уровни норэпинефрина, серотонина и ацетилхолина [ 107 ]. Исследования грызунов показали, что хроническая ингаляция кадмия вызывает легочные аденокарциномы [ 108 , 109]. Он также может вызывать пролиферативные поражения простаты, включая аденокарциному, после системного или прямого воздействия [ 110 ].
|
|
|
Хотя механизмы токсичности кадмия плохо изучены, было высказано предположение, что кадмий вызывает повреждение клеток в основном за счет генерации ROS [ 111 ], что вызывает повреждение ДНК одной нити и разрушает синтез нуклеиновых кислот и белков [ 112 ]. Исследования с использованием двумерного гель-электрофореза показали, что в ответ на воздействие кадмия выражаются несколько систем стресс-реакции, в том числе для теплового шока, окислительного стресса, строгой реакции, холодного шока и SOS [ 113 - 115 ]. Исследования in vitro показывают, что кадмий вызывает цитотоксические эффекты при концентрациях от 0,1 до 10 мМ и свободном радикально-зависимом повреждении ДНК [ 116 , 117]. Исследования in vivo показали, что кадмий модулирует мужское размножение в модели мышей с концентрацией 1 мг / кг массы тела [ 118 ]. Однако кадмий является слабым мутагеном по сравнению с другими канцерогенными металлами [ 119 ]. Предыдущие отчеты показали, что кадмий влияет на пути передачи сигналов; индуцируя образование полифосфата инозита, увеличивая уровень кальциевого свободного кальция в различных типах клеток [ 120 ] и блокируя кальциевые каналы [ 121 , 122 ]. При более низких концентрациях (1-100 мкМ) кадмий связывается с белками, уменьшает репарацию ДНК [ 123 ], активирует деградацию белка, улучшает регуляцию цитокинов и протоонкогенов, таких как c- fos, c- jun и c- myc [ 124 ], и индуцирует экспрессию нескольких генов, включая металлотионеины [ 125 ], гем-оксигеназы, глутатионтрансферазы, белки теплового шока, реагенты с острой фазой и ДНК-полимеразу β [ 126 ].
|
|
|
Кадмиевые соединения классифицируются как канцерогены человека несколькими регулирующими органами. Международное агентство по исследованию рака [ 91 ] и Национальная программа токсикологии США пришли к выводу, что имеются достаточные доказательства того, что кадмий является канцерогеном человека. Это обозначение как канцероген человека основано главным образом на многократных результатах ассоциации между профессиональным воздействием кадмия и раком легких, а также на очень сильные данные грызунов, показывающие легочную систему в качестве целевого сайта [ 91 ]. Таким образом, легкое является наиболее определенным основанием канцерогенеза человека от воздействия кадмия. Другие целевые ткани канцерогенеза кадмия у животных включают места инъекции, надпочечники, семенники и систему кроветворения [ 91 , 108, 109 ]. В некоторых исследованиях профессиональное или экологическое воздействие кадмия также было связано с развитием рака предстательной железы, почек, печени, кроветворной системы и желудка [ 108 , 109 ]. Канцерогенные металлы, включая мышьяк, кадмий, хром и никель, все были связаны с повреждением ДНК через парную мутацию, делецию или кислородную радикальную атаку на ДНК [ 126 ]. Исследования на животных продемонстрировали репродуктивные и тератогенные эффекты. Небольшие эпидемиологические исследования отметили обратную связь между кадмием в пуповинной крови, материнской крови или материнской мочи, а также массой тела и длиной при рождении [ 127 , 128 ].
Хром
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 148; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!