Toxicocinética
Cadmium acumula-se no corpo com a idade e tem uma meia-vida biológica extremamente longa. Devido à sua longa meia-vida biológica de cerca de 20 anos, a toxicidade a longo prazo é de particular interesse. Além disso, a toxicidade a curto prazo pode ser de interesse. A cinética do cádmio está relacionada com as espécies químicas de cádmio. O cádmio na forma de íons de cádmio inorgânicos tem uma via metabólica diferente no corpo em comparação com o cádmio como metalotionina. Para todos os tipos de danos causados pela exposição ao cádmio, a MT está envolvida.
Aspectos toxicocinéticos, incluindo o mecanismo de transporte de cádmio para os rins pela MT, têm sido extensivamente estudados em mamíferos e têm fornecido evidências indicando que a MT é importante para o transporte de cádmio para os rins e que a MT intracelular protege as células do túbulo renal do insulto tóxico pelo cádmio. A relação entre a MT e o cádmio ligado por MT é altamente importante.
Após uma única exposição, o cádmio no plasma sanguíneo é ligado principalmente à albumina e outras proteínas maiores imediatamente após a absorção do trato gastrointestinal ou dos pulmões. Há dependência de tempo, com uma maior proporção de cádmio no plasma sendo ligada a proteínas plasmáticas de baixo peso molecular (provavelmente MT) em intervalos de tempo maiores após uma única administração. O cádmio ligado à albumina é absorvido no fígado. Nas células hepáticas, o complexo de cádmio-MT é dissociado, o cádmio não ligado à MT induz uma nova síntese de MT nas células hepáticas, e a proporção de cádmio hepático ligado à MT aumenta. Em exposição prolongada, há uma liberação lenta de cádmio-MT do fígado para o sangue. Como mencionado anteriormente, após uma única administração de cádmio, o plasma de cádmio está principalmente ligado à albumina, e esta forma de cádmio não é absorvida pelos rins em grande parte. No entanto, para o cádmio injectado no plasma como MT, encontra-se o oposto, o que significa que uma grande parte é absorvida pelos rins. Nas células tubulares dos rins, o complexo de cádmio-MT é transportado para os lisossomas, onde o MT é catabolizado. A taxa de influxo de cádmio-MT na célula tubular renal e a taxa de nova síntese de MT nestas células regula o pool de íons de cádmio intracelulares ‘livres’ que podem interagir com alvos de membrana celular nos túbulos. Quando o fluxo de cádmio-MT para os lisossomas é limitado, a síntese de MT pode ser suficiente para produzir MT suficiente para ligar as quantidades limitadas de cádmio. O reservatório “livre” de cádmio é pequeno, e não ocorre dano à membrana. O transporte de cálcio na célula é normal. Quando a entrada de cádmio-MT no compartimento lisossômico é alta, e a nova síntese de MT é deficiente, o pool de cádmio ‘livre’ é suficientemente grande para interagir com alvos de membrana para bloquear as rotas de transporte de cálcio. Isto resulta em uma absorção e transporte prejudicados do cálcio através da célula, com danos celulares subsequentes e aumento da excreção de cálcio e proteínas na urina. A injeção de cádmio-MT tem sido freqüentemente utilizada como modelo para estudar várias características de nefrotoxicidade observadas em exposição prolongada ao cádmio.
Há alguma controvérsia sobre o papel do cádmio-MT como agente sequestrante no curso da toxicidade tubular renal induzida pelo cádmio, e também o local sensível na célula não foi identificado.
O papel da metalotionina no transporte do cádmio e da nefrotoxicidade, na modulação da hepatotoxicidade do cádmio foi avançado nos anos 70 e ganhou mais apoio ao longo dos anos. O cádmio ligado à albumina é absorvido no fígado. Ao transplantar fígados contendo cádmio para animais não expostos ao cádmio, ou seja, animais com quase nenhuma concentração tecidual de cádmio, foi demonstrada uma absorção gradual de cádmio nos rins. Estes resultados apoiam o modelo de transporte de cádmio no corpo.
A deficiência de íons aumentou os níveis de MT-1 na medula óssea de ratos com anemia hemolítica, enquanto que as concentrações inalteradas no fígado e com uma concentração renal de MT reduzida indicam que a MT-1 no sangue reflete a atividade eritropoiética. Isto pode explicar como a deficiência de ferro aumenta a absorção de cádmio. O cádmio também é reconhecido como um potente indutor da síntese da MT. A forte exposição ao cádmio dá origem a anemia hemolítica com aumento da excreção urinária, suportando o envolvimento da MT.