Toxicocinética
El cadmio se acumula en el cuerpo con la edad y tiene una vida media biológica extremadamente larga. Debido a su larga vida media biológica, de unos 20 años, la toxicidad a largo plazo es de especial interés. También puede ser interesante la toxicidad a corto plazo. La cinética del cadmio está relacionada con las especies químicas del cadmio. El cadmio en forma de iones inorgánicos de cadmio tiene una vía metabólica diferente en el cuerpo en comparación con el cadmio como metalotioneína. Para todos los tipos de daños causados por la exposición al cadmio, la MT está implicada.
Los aspectos toxicocinéticos, incluido el mecanismo de transporte del cadmio a los riñones por la MT, se han estudiado ampliamente en mamíferos y han proporcionado pruebas que indican que la MT es importante para el transporte del cadmio a los riñones y que la MT intracelular protege a las células de los túbulos renales de la agresión tóxica del cadmio. La relación entre el cadmio unido a la MT y el cadmio no unido a la MT es muy importante.
Después de una única exposición, el cadmio en el plasma sanguíneo se une principalmente a la albúmina y a otras proteínas de mayor tamaño inmediatamente después de la absorción desde el tracto gastrointestinal o los pulmones. Existe una dependencia temporal, con una mayor proporción de cadmio plasmático unido a proteínas plasmáticas de bajo peso molecular (probablemente MT) en intervalos de tiempo más largos después de una única administración. El cadmio unido a la albúmina se absorbe en el hígado. En las células hepáticas, el complejo cadmio-MT se disocia, el cadmio no unido a MT induce la síntesis de novo de MT en las células hepáticas, y la proporción de cadmio hepático unido a MT aumenta. En la exposición a largo plazo, se produce una lenta liberación de cadmio-MT del hígado a la sangre. Como se ha mencionado anteriormente, tras una única administración de cadmio, el cadmio plasmático se une principalmente a la albúmina, y esta forma de cadmio no es absorbida por los riñones en gran medida. Sin embargo, en el caso del cadmio inyectado en el plasma como MT, ocurre lo contrario, lo que significa que una parte importante se absorbe en los riñones. En las células tubulares de los riñones, el complejo cadmio-MT es transportado a los lisosomas, donde el MT es catabolizado. La tasa de afluencia de cadmio-MT a la célula tubular renal y la tasa de síntesis de novo de MT en estas células regulan el conjunto de iones de cadmio «libres» intracelulares que pueden interactuar con objetivos de la membrana celular en los túbulos. Cuando la afluencia de cadmio-MT a los lisosomas es limitada, la síntesis de MT puede ser suficiente para producir suficiente MT para unir las cantidades limitadas de cadmio. La reserva de cadmio «libre» es pequeña y no se producen daños en la membrana. El transporte de calcio en la célula es normal. Cuando la afluencia de cadmio-MT en el compartimento lisosomal es elevada y la síntesis de novo de MT es deficiente, la reserva de cadmio «libre» es lo suficientemente grande como para interactuar con las dianas de la membrana y bloquear las rutas de transporte de calcio. Esto da lugar a un deterioro de la captación y el transporte de calcio a través de la célula, con el consiguiente daño celular y el aumento de la excreción de calcio y proteínas en la orina. La inyección de cadmio-MT se ha utilizado frecuentemente como modelo para estudiar varias características de la nefrotoxicidad observada en la exposición a largo plazo al cadmio.
Ha habido cierta controversia sobre el papel del cadmio-MT como agente secuestrador en el curso de la toxicidad tubular renal inducida por el cadmio, y tampoco se ha identificado el sitio sensible en la célula.
Un papel de la metalotioneína en el transporte de cadmio y la nefrotoxicidad, en la modulación de la hepatotoxicidad por cadmio fue avanzado en la década de 1970 y ha ganado más apoyo a lo largo de los años. El cadmio unido a la albúmina se absorbe en el hígado. Al trasplantar hígados con cadmio a animales no expuestos al cadmio, es decir, animales con una concentración tisular casi nula de cadmio, se demostró una captación gradual de cadmio en los riñones. Estos resultados apoyan el modelo de transporte de cadmio en el organismo.
La deficiencia de hierro aumentó los niveles de MT-1 en la médula ósea de ratas con anemia hemolítica, mientras que las concentraciones sin cambios en el hígado y con una concentración renal reducida de MT indican que el MT-1 en sangre refleja la actividad eritropoyética. Esto podría explicar cómo la deficiencia de hierro aumenta la absorción de cadmio. El cadmio también está reconocido como un potente inductor de la síntesis de MT. Una fuerte exposición al cadmio da lugar a una anemia hemolítica con aumento de la excreción urinaria, lo que apoya la implicación de la MT.