Toxicocinetică
Cadmiul se acumulează în organism odată cu vârsta și are un timp de înjumătățire biologică extrem de lung. Din cauza timpului său de înjumătățire biologică lung, de aproximativ 20 de ani, toxicitatea pe termen lung prezintă un interes deosebit. De asemenea, toxicitatea pe termen scurt poate fi de interes. Cinetica cadmiului este legată de speciile chimice de cadmiu. Cadmiul sub formă de ioni anorganici de cadmiu are o cale metabolică diferită în organism în comparație cu cadmiul sub formă de metalotioneină. Pentru toate tipurile de leziuni provocate în urma expunerii la cadmiu, MT este implicată.
Aspectele toxicocinetice, inclusiv mecanismul de transport al cadmiului la rinichi prin MT, au fost studiate pe larg la mamifere și au furnizat dovezi care indică faptul că MT este importantă pentru transportul cadmiului la rinichi și că MT intracelulară protejează celulele tubulilor renali împotriva insultei toxice provocate de cadmiu. Raportul dintre cadmiul legat de MT și cadmiul nelegat de MT este foarte important.
După o singură expunere, cadmiul din plasma sanguină este legat în principal de albumină și de alte proteine mai mari imediat după absorbția din tractul gastrointestinal sau din plămâni. Există o dependență de timp, o proporție mai mare de cadmiu din plasmă fiind legată de proteinele plasmatice cu greutate moleculară mică (probabil MT) la intervale de timp mai mari după o singură administrare. Cadmiul legat de albumină este preluat în ficat. În celulele hepatice, complexul cadmiu-MT este disociat, cadmiul care nu este legat de MT induce sinteza de novo a MT în celulele hepatice, iar proporția de cadmiu hepatic legat de MT crește. În cazul expunerii pe termen lung, se produce o eliberare lentă a cadmiului-MT din ficat în sânge. După cum s-a menționat anterior, după o singură administrare de cadmiu, cadmiul din plasmă este legat în principal de albumină, iar această formă de cadmiu nu este preluată în mare măsură de rinichi. Cu toate acestea, în cazul cadmiului injectat în plasmă sub formă de MT, se constată contrariul, ceea ce înseamnă că o mare parte este preluată în rinichi. În celulele tubulare ale rinichilor, complexul cadmiu-MT este transportat în lizozomi, unde MT este catabolizat. Rata afluxului de cadmiu-MT în celula tubulară renală și rata de sinteză de novo a MT în aceste celule reglează rezerva de ioni de cadmiu „liberi” intracelulari care pot interacționa cu țintele membranei celulare din tubuli. Atunci când influxul de cadmiu-MT în lizozomi este limitat, sinteza MT poate fi suficientă pentru a produce suficient MT pentru a lega cantitățile limitate de cadmiu. Rezerva de cadmiu „liber” este mică și nu se produce nicio deteriorare a membranei. Transportul calciului în celulă este normal. Atunci când influxul de cadmiu-MT în compartimentul lizozomal este ridicat, iar sinteza de novo a MT este deficitară, rezerva de cadmiu „liber” este suficient de mare pentru a interacționa cu ținte membranare și a bloca căile de transport al calciului. Acest lucru are ca rezultat afectarea absorbției și transportului calciului prin celulă, cu leziuni celulare ulterioare și o excreție crescută de calciu și proteine în urină. Injecția de cadmiu-MT a fost frecvent utilizată ca model pentru a studia mai multe caracteristici ale nefrotoxicității observate în cazul expunerii pe termen lung la cadmiu.
Au existat unele controverse cu privire la rolul cadmiului-MT ca agent de sechestrare în cursul toxicității tubulare renale induse de cadmiu și, de asemenea, nu a fost identificat locul sensibil din celulă.
Un rol al metalotioneinei în transportul cadmiului și în nefrotoxicitate, în modularea hepatotoxicității cadmiului a fost avansat în anii 1970 și a căpătat un sprijin suplimentar de-a lungul anilor. Cadmiul legat de albumină este preluat în ficat. Prin transplantarea ficatului care conține cadmiu la animale neexpuse la cadmiu, adică la animale cu o concentrație tisulară de cadmiu aproape inexistentă, s-a demonstrat o absorbție treptată a cadmiului în rinichi. Aceste rezultate susțin modelul de transport al cadmiului în organism.
Deficiența de fier a crescut nivelurile de MT-1 în măduva osoasă a șobolanilor cu anemie hemolitică, în timp ce concentrațiile neschimbate în ficat și cu o concentrație renală redusă de MT indică faptul că MT-1 din sânge reflectă activitatea eritropoietică. Acest lucru ar putea explica modul în care deficitul de fier crește absorbția de cadmiu. Cadmiul este, de asemenea, recunoscut ca un inductor puternic al sintezei MT. Expunerea intensă la cadmiu dă naștere la anemie hemolitică cu excreție urinară crescută, susținând implicarea MT.
.