Toxikokinetika
Kadmium se v těle hromadí s věkem a má extrémně dlouhý biologický poločas. Vzhledem k jeho dlouhému biologickému poločasu, který činí přibližně 20 let, je dlouhodobá toxicita obzvláště zajímavá. Zajímavá může být také krátkodobá toxicita. Kinetika kadmia souvisí s chemickými druhy kadmia. Kadmium ve formě anorganických kademnatých iontů má v těle jinou metabolickou cestu než kadmium ve formě metalothioneinu. Na všech typech poškození způsobených při expozici kadmiu se podílí MT.
Toxikokinetické aspekty včetně mechanismu transportu kadmia do ledvin pomocí MT byly u savců podrobně studovány a přinesly důkazy naznačující, že MT je důležitý pro transport kadmia do ledvin a že intracelulární MT chrání buňky ledvinových tubulů před toxickou inzultací kadmiem. Poměr kadmia vázaného na MT a kadmia nevázaného na MT je velmi důležitý.
Po jednorázové expozici je kadmium v krevní plazmě vázáno především na albumin a další větší proteiny bezprostředně po absorpci z gastrointestinálního traktu nebo plic. Existuje závislost na čase, přičemž větší podíl kadmia v plazmě je vázán na nízkomolekulární plazmatické bílkoviny (pravděpodobně MT) v delších časových intervalech po jednorázovém podání. Kadmium vázané na albumin je vychytáváno v játrech. V jaterních buňkách dochází k disociaci komplexu kadmium-MT, kadmium nevázané na MT vyvolává v jaterních buňkách de novo syntézu MT a zvyšuje se podíl kadmia vázaného na MT v játrech. Při dlouhodobé expozici dochází k pomalému uvolňování kadmia-MT z jater do krve. Jak již bylo uvedeno, po jednorázovém podání kadmia je kadmium v plazmě vázáno především na albumin a tato forma kadmia není ve větší míře vychytávána ledvinami. U kadmia podaného do plazmy ve formě MT je však zjištěn opak, což znamená, že větší část je vychytávána v ledvinách. V tubulárních buňkách ledvin je komplex kadmium-MT transportován do lysozomů, kde je MT katabolizován. Rychlost přísunu kadmia-MT do tubulárních buněk ledvin a rychlost de novo syntézy MT v těchto buňkách reguluje zásobu intracelulárních „volných“ iontů kadmia, které mohou interagovat s cíli buněčné membrány v tubulech. Pokud je přísun kadmia-MT do lysosomů omezen, může být syntéza MT dostatečná k produkci dostatečného množství MT, které váže omezené množství kadmia. Bazén „volného“ kadmia je malý a nedochází k poškození membrán. Transport vápníku v buňce je normální. Pokud je příliv kadmia a MT do lysozomálního kompartmentu vysoký a syntéza MT de novo je nedostatečná, „volný“ pool kadmia je dostatečně velký na to, aby interagoval s membránovými cíli a zablokoval cesty přenosu vápníku. To má za následek zhoršené vychytávání a transport vápníku buňkou s následným poškozením buněk a zvýšeným vylučováním vápníku a bílkovin močí. Injekce kadmia-MT byla často používána jako model pro studium několika rysů nefrotoxicity pozorované při dlouhodobé expozici kadmiu.
O úloze kadmia-MT jako sekvestrujícího činidla v průběhu kadmiem indukované renální tubulární toxicity se vedou spory a rovněž nebylo identifikováno citlivé místo v buňce.
Úloha metalothioneinu v transportu kadmia a nefrotoxicitě, v modulaci hepatotoxicity kadmia byla vyslovena v 70. letech 20. století a v průběhu let získala další podporu. Kadmium vázané na albumin je vychytáváno v játrech. Transplantací jater obsahujících kadmium zvířatům, která nebyla vystavena kadmiu, tj. zvířatům s téměř nulovou koncentrací kadmia ve tkáních, bylo prokázáno postupné vychytávání kadmia v ledvinách. Tyto výsledky podporují model transportu kadmia v organismu.
Deficit železa zvýšil hladiny MT-1 v kostní dřeni potkanů s hemolytickou anémií, zatímco nezměněné koncentrace v játrech a při snížené koncentraci MT v ledvinách naznačují, že MT-1 v krvi odráží erytropoetickou aktivitu. To by mohlo vysvětlovat, jak nedostatek železa zvyšuje absorpci kadmia. Kadmium je také považováno za silný induktor syntézy MT. Silná expozice kadmiu vede k hemolytické anémii se zvýšeným vylučováním močí, což podporuje zapojení MT.
.