Для чего нужен кадмий в организме человека
КАДМИЙ
КАДМИЙ (Cadmium, Cd) — химический элемент второй группы периодической системы Д. И. Менделеева. Специфическое физиол, значение не установлено, но известно его влияние на обмен цинка, меди и железа и токсическое действие на организм человека. К. применяется в промышленности для защиты поверхности стальных изделий от коррозии в условиях их соприкосновения с морской водой или другой агрессивной средой. Сплавы К. с другими металлами легко подвергаются механической обработке, поэтому они широко используются в технике. Некоторые соединения К. очень ядовиты и представляют значительную профвредность.
Порядковый номер К. 48, атомный вес 112,41. Известно 8 стабильных изотопов К. с массовыми числами 106, 108, 110, 111, 112, ИЗ, 114, 116 и несколько радиоактивных изотопов. К. был открыт как примесь к окиси цинка нем. химиком Штромейером (F. Strohmeyer) в 1817 г. В природе известны кадмийсодержащие минералы гринокит (CdS) и карбонат К., находящиеся в цинковых рудах.
К. обладает выраженными щелочными свойствами, растворяется в азотной, слабее — в серной и соляной к-тах, образуя соответствующие соли (бесцветные кристаллические вещества), легко образующие комплексные соединения.
Важным звеном в биогенных циклах хим. элементов в биосфере являются корма и пищевые продукты, которые определяют поступление К. в организм животных и человека (табл. 1).
В организме человека весом 70 кг содержится ок. 0,03 г К. Распределение К. по органам и тканям человека показано в таблице 2.
Среднее содержание К. в моче человека составляет ок. 13 мкг на 1 л. По данным многих авторов, содержание К. в органах и тканях человека и животных изменяется в зависимости от многих условий (поступления К. с пищей, времени года, пола, возраста и т. п.).
Всасывание К. происходит в тонком отделе кишечника (особенно в двенадцатиперстной и подвздошной кишке); он легко адсорбируется легкими. К. депонируется в печени и почках. У человека К. выделяется с мочой 20% от принятого количества при нормальной нагрузке и с калом — ок. 80%.
При введении в организм избыточных количеств кадмия нарушается обмен фосфора, кальция, железа, меди, угнетается синтез гемоглобина (гипохромная микроцитарная анемия), резко снижаются запасы меди в печени и других органах. Повышенное потребление К. при недостатке в рационе меди приводит к гибели животных. Введение в организм К. в последние сроки беременности может стать причиной токсикоза беременности. К. влияет на воспроизводительную функцию, вызывая дегенерацию семенников и бесплодие самцов. Введение К. в рацион кур-несушек прекращает яйценоскость. Медь и цинк нивелируют или задерживают токсическое действие К. Между К. и цинком во многих случаях наблюдается антагонизм.
Металлоферменты, содержащие К., не известны, но установлена возможность образования in vitro комплексов К. с нек-рыми ферментами (напр., с карбоксипептидазой).
Ингибирующее действие К. на активность ряда ферментов объясняется его связыванием с активными центрами ферментов, вероятно с их сульфгидрильными (SH-) группами.
К. значительно усиливает и удлиняет гипергликемическое действие адреналина.
Для определения содержания К. в ткани или биол, жидкости (кровь, моча, навеска любой ткани) пробу сжигают в тугоплавкой колбе с серной или азотной к-той. Для качественного и количественного определения К. используют реактив кадион, щелочной р-р к-рого при наличии К. окрашивается в оранжево-красный цвет; с этой целью используют также дитизон и дифенилкарбазид. Количество К. определяют по величине поглощения в ультрафиолетовом свете.
Содержание
Профессиональные вредности
Большое практическое значение имеют проблемы токсикологии К. Их значение определяется ростом его промышленного получения и использования. К. и его соединения могут поступать в воздух производственных помещений при производстве щелочных аккумуляторов, люминофоров, электроконтактов; при использовании К. и его соединений в качестве краски для стекла, фарфора и пластмасс, стабилизаторов для поливинилхлорида, при нанесении антикоррозионных и декоративных покрытий, при сварке металлов, содержащих К. Особенно неблагоприятны с точки зрения профессиональной вредности термические процессы при получении К. и его сплавов, при которых в воздух попадает окись К., а также сушка, измельчение и расфасовка готовой продукции.
Все соединения К. токсичны. Особенно высокотоксичны окись К. (CdO) и соли К. (сернокислая, хлористая, азотнокислая); умеренно токсичны — металлический К. в виде аэрозоля, органические соединения К. (стеарат, каприлат, лаурат, салицилат); плохо растворимые соединения К.— сернистый К. и сульфоселенид К. малотоксичны. К. обладает выраженными кумулятивными свойствами, накапливаясь в основном в печени и почках. Он медленно выводится из организма, дефицит кальция в организме увеличивает задержку К. Затравка аэрозолем окиси К. экспериментальных животных в концентрации 1,8—2 мг/м 3 в течение 1—2 час. в день через месяц приводит к нарушениям в обмене белка, липидов, витаминов (С и B1), нарушению условных рефлексов. Соли К. обладают прижигающим действием на кожу и слизистые оболочки.
Предельно допустимые концентрации: окиси К. и стеарата К. 0,1 мг/м 3 (по К.).
Определение кадмия в воздухе производится полярографическим, фотометрическим методом с дитизоном, турбидиметрическим методом с трифенилтетразолийхлоридом, колориметрическим методом с бромбензтиазониевым красителем.
При отравлениях К. или его соединениями при аутопсии наблюдают резкое вздутие желудка и кишечника, полнокровие и кровоизлияния во внутренних органах, дистрофические изменения в печени и почках, некротические изменения в яичках, десквамацию эпителия желудка.
Клиническая картина острой интоксикации кадмием характеризуется нарушениями со стороны жел.-киш. тракта (боли в животе, кровавая рвота и понос) и органов дыхания (трахеит, бронхит, бронхиолит с приступами болезненного судорожного кашля с мокротой), появляется резкая слабость, головная боль. В тяжелых случаях развивается бронхопневмония и отек легких. Основными симптомами хрон, интоксикации К. и его соединениями являются желтая кайма на зубах, аносмия, катар верхних дыхательных путей, гипохромная анемия, ускоренная РОЭ, нарушения обмена кальция, протеинурия, нарушение аппетита, похудание. При выраженных формах интоксикации поражаются печень и почки, наблюдаются изменения в структуре костной ткани, пневмосклероз, неврастенический синдром.
Первая помощь и лечение
Индивидуальные защитные приспособления
Для защиты от пыли К. используют респираторы или фильтрующие промышленные противогазы с дополнительными фильтрами при работе с аэрозолями (дымами) К., резиновые перчатки и передники.
Меры предупреждения
Оздоровление условий труда в тех производствах, где используются и образуется в технологическом процессе соединения К., может быть достигнуто усовершенствованием технологического процесса, использованием современных герметичных конструкций, оборудования, эффективной вентиляции, гидрообеспыливания, применением средств индивидуальной защиты. Необходимо профилактически принимать витамин D.
Кадмий в судебно-медицинском отношении
При отравлении соединениями К. экспертное значение имеют следующие клин, симптомы: резкие боли в области живота, тошнота, рвота, иногда кровавая, понос, появление эритроцитов и белка в моче, увеличение печени.
При вскрытии трупа отмечаются следующие изменения: жировая дистрофия печени и почек, отек и полнокровие легких. Могут быть обнаружены кровоизлияния в легкие (частичный ателектаз). При тяжелых отравлениях соединениями К. описаны жировая инфильтрация поджелудочной железы, полнокровие селезенки.
Суд.-хим. определение К. производится в различных органах и костях трупа человека дробным методом после окисления органического субстрата в смеси концентрированных серной и азотной к-т или в хлорной к-те в присутствий серной и азотной к-т. Определенный объем минерализата, освобожденного от окислителей, экстрагируют в присутствии диэтилдитиокарбамата натрия хлороформом, затем реэкстрагируют 1 н. р-ром соляной к-ты.
При суд.-хим. определениях К. предварительно связывают медь, почти всегда сопровождающую К. Для этого к исследуемой жидкости добавляют избыток цианистого калия, переводящего медь в комплексное соединение, и р-р насыщают сероводородом или обрабатывают сульфидом натрия. При наличии К. образуется желтый осадок — CdS.
Обнаружение К. производится при помощи макро- и микрометодов.
Макрометод позволяет обнаруживать К. при его содержании 4 мг в 100 г органа.
С насыщенным р-ром бруцина в присутствии бромида калия в р-ре, содержащем К., образуются бесцветные призматические кристаллы, собранные в сфероиды. При действии бромида калия в присутствии пиридина образуются кристаллы в виде сфероидов.
Количественное определение К. производится при помощи комплексона III в присутствии хромогена черного EТ-00 или эриохрома синего.
В печени и почках К. может быть определен в количестве от 0,64 до 6,68 мг и от 1,32 до 8,48 мг в 100 г ткани соответственно. Естественно содержащееся количество К. в организме человека должно учитываться при суд.-мед. оценке результатов определения К. в органах человека.
Таблица 1. СОДЕРЖАНИЕ КАДМИЯ В НЕКОТОРЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ (по Геннигу, 1976)
Кадмий (Cd)
Значение кадмия для организма человека
Физиологическая роль кадмия в организме недостаточно изучена. Известно, что кадмий может активизировать некоторые ферменты.
В то же время кадмий, один из самых токсичных тяжелых металлов, отнесен ко 2-му классу опасности – «высокоопасные вещества». Имеет отчетливую тенденцию к накоплению в организме – период его полувыведения составляет 10–35 лет. Накапливается в почках (30–60% всего количества), печени (20–25%), остальной кадмий находится в поджелудочной железе, селезенке, трубчатых костях, других органах и тканях. В основном кадмий находится в организме в связанном состоянии – в комплексе с белком-металлотионеином. Металлотионеин служит для транспортировки некоторых микроэлементов, а также для обезвреживания тяжелых металлов. От количества этого белка зависит устойчивость человека к различным дозам кадмия.
Рекомендуемая суточная доля кадмия
В сутки в организм поступает 10–20 мкг кадмия. Предполагается, что физиологическая потребность в этом элементе составляет от 1 до 5 мкг.
Заболевания, вызываемые дефицитом кадмия
У человека не установлены. В эксперименте на животных наблюдалось замедление роста.
Заболевания, вызываемые переизбытком кадмия
Недостаток цинка, селена, меди, железа, кальция, нарушение кроветворения, патология сердца и легких, гипертония, заболевания нервной системы, снижение половой функции у мужчин и женщин, болезни почек, поражение печени.
Источники кадмия
Мидии, устрицы и другие морепродукты, листовая зелень, зерновые. Кадмий содержится в сигаретном дыме, некоторых видах краски, питьевой воде, кофе, чае.
Для чего нужен кадмий в организме человека
В работе рассматривается вопрос токсичности соединений кадмия и влияния их на процессы жизнедеятельности в организме человека. Кадмий – один из самых токсичных тяжелых металлов, как и многие другие тяжелые металлы, имеет отчетливую тенденцию к накоплению в организме – период его полувыведения составляет 10-35 лет. Попадая в организм человека, кадмий негативно воздействует на печень, почки, центральную нервную систему, нарушает фосфорно-кальциевый обмен, является сильным канцерогеном. В очень небольших количествах кадмий присутствует в организме любого человека. Он попадает туда с табачным дымом (табак хорошо накапливает кадмий), продуктами питания растительного происхождения (грибы, семечки подсолнечника, зерновые, пшеница, орехи), загрязненным воздухом (продукты сгорания угля, дизельного топлива, гальванические, стекольные, цементные производства) [1]. Таким образом, кадмий попадает в наш организм из воздуха и почвы, которые активно загрязняются этим металлом и его соединениями благодаря деятельности человека. Не замечая, мы накапливаем эти ядовитые соединения. При этом обычно считаем, что ведем здоровый образ жизни. Ведь большинство сельскохозяйственных культур, которые активнее всего накапливают кадмий, считаются очень полезными. И мы употребляем их практически каждый день. Насколько тщательно контролируется внесение на поля суперфосфата или обработка культур фунгицидами? А между тем, именно суперфосфат используется для повышения урожайности подсолнечника. И именно подсолнечник является «чемпионом» среди сельскохозяйственных культур по способности накапливать кадмий. Как показывают тесты, содержание кадмия в семечках обычно находится на грани допустимого. Лучшим выходом в этой ситуации будет выращивание максимального количества продуктов сельского хозяйства своими силами, без применения минеральных удобрений и прочей «химии». Ну, а как максимум, решением проблемы (хотя бы частичным) будет переход сельского хозяйства на более естественные методы выращивания продукции. Они, как правило, исключают использование вредных для человека и природы веществ.
Для чего нужен кадмий в организме человека
Кадмий – тяжелый металл, пары и соединения которого являются токсичными для человека и вызывают повреждение легких, почек, желудочно-кишечного тракта и костей. Повышенная концентрация кадмия в крови указывает на острое или хроническое отравление.
Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой.
Мкг/л (микрограмм на литр).
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Как правильно подготовиться к исследованию?
Общая информация об исследовании
Кадмий широко используется в технике, металлургии, производстве неорганических красящих веществ, электродов, аккумуляторов, батареек. В окружающую среду он может поступать из сталелитейных заводов, при сжигании различных отходов, при сварке и изготовлении пластмасс. Высокие концентрации данного металла содержатся в табачном дыму. Кроме того, кадмий является одним из продуктов радиоактивного распада. Чаще им отравляются при работе в условиях промышленного воздействия его паров или неорганических соединений. Органические соединения кадмия могут поступать в организм с продуктами питания при индустриальном загрязнении окружающей среды, когда из грунта микроэлемент попадает в различные овощи, злаки.
Ежедневное поступление кадмия человеком колеблется от 6 мкг (для некурящих людей, живущих в не загрязненной кадмием среде) до 115 мкг (для курильщиков, потребляющих контаминированные продукты и проживающих в загрязненной среде).
Кадмий поступает в организм через желудочно-кишечный тракт, органы дыхания и в незначительных количествах через кожу. У курильщиков в легких абсорбируется до 50 % поступившего в организм металла, при выкуривании одной пачки сигарет в организм попадает 1 мкг кадмия. Из кишечника всасывается до 5 % поступившего металла, при этом цинк, молоко, соли желчных кислот угнетают его абсорбцию. Через легкие при отсутствии загрязнения воздуха поступает в 10-12 раз меньше кадмия, чем из пищеварительного тракта. Данный металл обладает кумулятивными свойствами (способен накапливаться в организме, преимущественно в печени и почках) и очень медленно выводится из тканей – период полувыведения, по разным данным, составляет от 12 до 38 лет. Кадмий из организма выводится с мочой и желчью, однако экскреция происходит плохо и увеличивается с возрастом при хроническом воздействии металла и прогрессирующем повреждении почек. Концентрация кадмия в моче отражает его «запас» в организме, а высокое содержание в крови позволяет диагностировать острое отравление.
Многое известно о токсических свойствах кадмия. Он является антиметаболитом, нарушает обмен других эссенциальных микроэлементов, угнетает активность ферментных систем, ингибирует синтез нуклеиновых кислот и белка, снижает активность витамина D и нарушает фосфорно-кальциевый обмен, уменьшает фагоцитирующую способность макрофагов. Риск интоксикации кадмием увеличивается при нарушениях питания и недостаточном поступлении эссенциальных микроэлементов.
Первыми признаками острой интоксикации парами кадмия обычно является раздражение глотки, повреждение слизистой носа. Позже возникает общая слабость, боль при дыхании, одышка, сильный кашель, тошнота, рвота, цианоз, температура тела повышается до 38-39 °C, учащается пульс. Острое отравление парами кадмия приводит к пневмонии, отеку легких, а хроническое – к легочному фиброзу.
При избыточном поступлении кадмия в желудочно-кишечный тракт интоксикация протекает по типу тяжелого гастроэнтерита, развивается тошнота, рвота, слюнотечение, спастические боли в животе, диарея.
Хроническая интоксикация приводит к нарушениям функции почек, анемии, дыхательной недостаточности, остеомаляции, гипертонии, хроническим ринитам, фарингитам, потере обоняния, изъязвлениям в носовой перегородке. При повреждении почек (кадмиевой нефропатии), которое постепенно развивается в течение нескольких лет, прогноз неблагоприятный. При дозе кадмия более 350 мг может наступить летальный исход вследствие шока, острой почечной и сердечно-легочной недостаточности.
Тяжелой формой хронического отравления кадмием является кадмиевая остеомаляция (болезнь итан-итан). Впервые она проявилась в Японии и была связана с промышленным загрязнением воды кадмием и его накоплением в рисе, который употреблялся в пищу. Болезнь итан-итан характеризуется выраженной остеомаляцией (размягчением костей), связанной с нехваткой витамина D, поражением почек и потерей через них кальция, из-за чего возникают частые переломы, деформации скелета с уменьшением роста, дисфункция поджелудочной железы, гипохромная анемия.
Специфического лечения кадмиевой интоксикации нет, поэтому важны профилактические мероприятия по предупреждению поступления кадмия в организм и контроль за его содержанием на промышленных объектах и в окружающей среде.
Для чего используется исследование?
Когда назначается исследование?
Что означают результаты?
Причины повышения уровня кадмия в крови:
Что может влиять на результат?
Кто назначает исследование?
Токсиколог, профпатолог, терапевт, нефролог.
Для чего нужен кадмий в организме человека
Актуальность. По данным ВОЗ, кадмий занимает 5 место среди самых опасных химических веществ, оказывающих влияние на организм человека. Обычно данный металл присутствует в окружающей среде в небольших количествах. Однако в результате деятельности человека уровень кадмия с каждым годом постепенно увеличивается. В общем, наблюдается около 7,73 тон выбросов кадмия в год. Кроме того, кадмий легко накапливается во многих организмах, а также в малых концентрациях встречается в овощах, зерновых культурах и крахмалсодержащих корнеплодах [1].
В организм человека кадмий проникает тремя путями: во-первых, с дымом сигарет — кадмий прекрасно накапливается в табачных листьях; во-вторых, из воздуха, особенно городского — в нем много дорожной пыли, получающейся при истирании шин и тормозных колодок (кадмий входит в их состав); третий источник — это пища, особенно корни, листья и зерна растений, при этом много кадмия содержится в моллюсках и ракообразных, которые питаются планктоном [2]. Результатом действия данного элемента на ткани и системы органов человека могут стать различные заболевания, в частности кадмий оказывает токсическое воздействие на почки, костную и дыхательную системы. Доказано, что у людей, проживающих в местностях, где в почве содержится значительное количество кадмия, и продукты питания постоянно загрязнены им, наблюдается повышенная хрупкость костей [3]. Болезнь «итай-итай» — это хроническое заболевание, вызванное отравлением людей, потребляющих в пищу рис, зараженный кадмием, содержащимся в ирригационной воде (например, в дренажной сети цинковых шахт). В результате кости людей становились хрупкими и легко ломались, поэтому больные кричали: «итай-итай», что означает «больно-больно». Впервые болезнь «итай-итай» была описана медиками в 1950 г. в г. Тояна (Япония). Подобные случаи зарегистрированы также в Малайзии, где имело место заражение рисовых полей, поливаемых водой из медьсодержащих шахт [4]. К основным проявлениям отравления кадмием относятся: возникновение кадмиевой каймы, головная боль, головокружение, сильный кашель, раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей и глаз, бледность, слюнотечение, тошнота, рвота, боль в груди и в подложечной области, повышение температуры. Среди отдаленных последствий можно выделить поражение центральной нервной системы, дисфункция половых органов, снижение памяти, поражение зрения и сердечнососудистой системы [4].
Цель. Изучение осведомленности современной молодежи о наличии кадмия в окружающей среде, продуктах питания и влиянии его на состояние здоровья.
Материалы и методы. Валеолого-диагностическое исследование 271 респондента в возрасте от 16 до 70 лет (из них 84,5% девушки и 15,5% юноши). Анкетирование проводилось в интернете с помощью сервиса google forms.
Вывод. Население недостаточно хорошо ознакомлено как с источниками кадмия в окружающей среде, так и с механизмом его воздействия на организм, что может негативно отразиться на его здоровье.