Toxicokinetics
Kadm gromadzi się w organizmie z wiekiem i ma bardzo długi biologiczny okres półtrwania. Z powodu długiego biologicznego okresu półtrwania, wynoszącego około 20 lat, szczególnie interesująca jest toksyczność długoterminowa. Interesująca może być również toksyczność krótkoterminowa. Kinetyka kadmu jest związana z gatunkami chemicznymi kadmu. Kadm w postaci nieorganicznych jonów kadmowych ma inną drogę metabolizmu w organizmie niż kadm w postaci metalotioneiny. Aspekty toksykokinetyczne, w tym mechanizm transportu kadmu do nerek przez MT, były szeroko badane u ssaków i dostarczyły dowodów wskazujących, że MT jest ważny w transporcie kadmu do nerek oraz że wewnątrzkomórkowy MT chroni komórki kanalików nerkowych przed toksycznym wpływem kadmu. Stosunek kadmu związanego z MT do kadmu niezwiązanego z MT jest bardzo ważny.
Po jednorazowym narażeniu kadm w osoczu krwi wiąże się głównie z albuminami i innymi większymi białkami bezpośrednio po wchłonięciu z przewodu pokarmowego lub płuc. Istnieje zależność czasowa, przy czym większa część kadmu w osoczu jest wiązana z niskocząsteczkowymi białkami osocza (prawdopodobnie MT) w dłuższych odstępach czasu po jednorazowym podaniu. Kadm związany z albuminami jest pobierany w wątrobie. W komórkach wątroby kompleks kadm-MT ulega dysocjacji, kadm niezwiązany z MT indukuje syntezę de novo MT w komórkach wątroby, a odsetek kadmu związanego z MT w wątrobie wzrasta. Przy długotrwałej ekspozycji dochodzi do powolnego uwalniania kadmu-MT z wątroby do krwi. Jak wspomniano wcześniej, po jednorazowym podaniu kadmu, kadm w osoczu wiąże się głównie z albuminami, a ta forma kadmu nie jest w znacznym stopniu pobierana przez nerki. Jednakże w przypadku kadmu podawanego do osocza jako MT stwierdza się odwrotną sytuację, co oznacza, że większa część jest pobierana przez nerki. W komórkach kanalików nerkowych kompleks kadm-MT jest transportowany do lizosomów, gdzie MT jest katabolizowany. Szybkość napływu kadmu-MT do komórek kanalików nerkowych oraz szybkość syntezy de novo MT w tych komórkach reguluje pulę wewnątrzkomórkowych „wolnych” jonów kadmu, które mogą oddziaływać z komórkowymi celami błonowymi w kanalikach. Gdy napływ kadmu-MT do lizosomów jest ograniczony, synteza MT może być wystarczająca do wytworzenia wystarczającej ilości MT, aby związać ograniczone ilości kadmu. Pula „wolnego” kadmu jest niewielka i nie dochodzi do uszkodzenia błony. Transport wapnia w komórce jest normalny. Kiedy napływ kadmu-MT do przedziału lizosomalnego jest wysoki, a synteza de novo MT jest niewystarczająca, „wolna” pula kadmu jest wystarczająco duża, aby oddziaływać z celami błonowymi i blokować drogi transportu wapnia. Skutkuje to upośledzeniem wychwytu i transportu wapnia przez komórkę, a w konsekwencji uszkodzeniem komórek i zwiększonym wydalaniem wapnia i białek z moczem. Wstrzyknięcie kadmu-MT było często stosowane jako model do badania kilku cech nefrotoksyczności obserwowanej w długotrwałym narażeniu na kadm.
Istnieją pewne kontrowersje dotyczące roli kadmu-MT jako czynnika sekwestrującego w przebiegu toksyczności kanalików nerkowych wywołanej kadmem, a także nie zidentyfikowano wrażliwego miejsca w komórce.
Rola metalotioneiny w transporcie kadmu i nefrotoksyczności, w modulowaniu hepatotoksyczności kadmu była zaawansowana w latach 70-tych i zyskała dalsze wsparcie na przestrzeni lat. Kadm związany z albuminami jest pobierany przez wątrobę. Przeszczepiając wątroby zawierające kadm zwierzętom nienarażonym na kadm, tj. zwierzętom z prawie zerowym stężeniem kadmu w tkankach, wykazano stopniowe wchłanianie kadmu przez nerki. Wyniki te wspierają model transportu kadmu w organizmie.
Niedobór żelaza zwiększył poziom MT-1 w szpiku kostnym szczurów z niedokrwistością hemolityczną, podczas gdy niezmienione stężenia w wątrobie i przy zmniejszonym stężeniu MT w nerkach wskazują, że MT-1 we krwi odzwierciedla aktywność erytropoetyczną. Może to tłumaczyć, w jaki sposób niedobór żelaza zwiększa wchłanianie kadmu. Kadm jest również uznawany za silny czynnik indukujący syntezę MT. Ciężka ekspozycja na kadm powoduje niedokrwistość hemolityczną ze zwiększonym wydalaniem z moczem, wspierając zaangażowanie MT.
.