CC BY
305
© Островская С. С.
удк 661. 848:616. 1:616. 61
Островская С. С.
токсические эффекты кадмия
гу «днепропетровская медицинская академия мОЗ украины»
(г. днепропетровск)
Данная работа является фрагментом научной темы кафедры «Развитие и морфофункциональ-ное состояние органов и тканей экспериментальных животных и людей в норме, в онтогенезе под влиянием внешних факторов», № гос. регистрации 011111009598.
Кадмий (Сс1) является повсеместным загрязнителем окружающей среды, что вызывает обеспокоенность во всем мире. Как свидетельствуют данные проведенных исследований [26,41], продовольственные культуры, выращенные на кадмий-со-держащих почвах или на почвах, естественно богатых этим металлом, а также курение, представляют собой основной источник непрофессионального воздействия этого металла. Современные знания о концентрациях в органах кадмия были получены путем исследования аутопсий у живых людей. Оценка содержания этого металла в биопсиях почек была сопоставлена с информацией об источниках воздействия, таких как курение, питание и профессиональный контакт [30]. Установлено, что из организма в день выводится примерно 0,001 %, СС, преимущественно с мочой. Такая крайне медленная скорость экскреции СС связана с отсутствием активного биохимического механизма его ликвидации из организма, что сочетается с активной почечной реабсорбцией. Накопление СС происходит в различных тканях и органах, но наибольшая его концентрация наблюдается в корковом веществе почек, в мозговом слое его в 2-5 раз меньше [1].
В исследованиях [28, 40] показано, что острая или хроническая затравка СС поражает, прежде всего, трубчатую систему почек. Это подтверждает гипотезу о том, что люди, которые систематически имеют контакт с СС, особенно курильщики, подвергаются риску дисфункции этой системы почек. Почечная концентрация кадмия усиливается с возрастном, и обычно она достигает плато в 50 лет, что согласуется с возрастной дегенерацией реабсорб-ционной функции почек. Проявления кадмиевой нефротоксичности, в том числе протеинурии, каль-циурии, аминоацидурии, глюкозурии и тубулярный некроз, были обнаружены при почечной концентрации кадмия > 50 мкг/г ткани. СС сохраняется в почках человека в течение многих лет (период полураспада 30 лет). Это дает возможность для проявления его токсичности в любой момент без дополнительного воздействия, когда происходит высвобождение ранее связанного (нетоксичного) СС [32]. Увеличение риска смертности от 40-100 % было отмечено
у лиц с признаками кадмий-связанной нефропатии [34]. Хорошо известны нейротоксические, гематологические, цитотоксические, цитогенетические и иммунотоксические эффекты СС [2, 3, 5, 15, 16, 36], его влияние на репродуктивную систему человека и животных (разрушение системы мать-плод) [6, 8, 35]. Повышение уровня кадмия в природных средах (атмосферный воздух, почва, вода) после Черно-бильскои катастрофы также спровоцировало развитие тех или иных заболеваний [7, 10, 14, 20].
Проведены исследования функциональной значимости этого элемента для сердечной деятельности [4, 43], на чем особо заостряется внимание в предлагаемом обзоре литературе. Этот металл, как и свинец, имеет высокий тропизм к эндотелию сосудов, вызывая в нем структурные и функциональные изменения. Считается, что основным механизмом цитотоксического действия является его влияние на внутриклеточные процессы, которые опосредованы кальцием. Становится ясной причина того «внутриклеточного метаболического хаоса» с морфологическими изменениями в разных пластах сосудистой стенки: эндотелиоцитах, гладкомышечных клетках (ГМК) и близлежащих клетках соединительной ткани, который является результатом его цито-токсического действия. Кадмий, как и некоторые другие металлы, оказывает непосредственное влияние на эндотелий сосудов, который сопровождается выделением эндотелина, к которому гладкомы-шечные клетки имеют специфические рецепторы и механизм действия которого на эти клетки связан с активацией входа ионов кальция через потенциал-зависимые кальциевые каналы [45].
Постулируются механизмы, с помощью которых кадмий может играть роль в нарушении функции сердечно-сосудистой системы (ССС): повышение кровяного давления, увеличение уровня холестерина в крови и / или индукция накопления липидов в стенках сосудов, индукция процесса окисления липидов (оксидативный стресс), что влечет за собой изменение тромбоцитарного гомеостаза и находит отражение в повышении свертывания крови, увеличении мутаций в клетках артериальной стенки [27]. Пролонгированная экспозиция с кадмием индуцирует воспалительные реакции, особенно часто в печени, почках и легких. Исследования последних лет указывают на то, что это может быть справедливо также и для ССС, поскольку воспаление - это один из путей к атеросклерозу [39]. В ССС кадмий может вызвать нарушение структуры экстрацеллюлярного
матрикса, особенно, синтез гликозаминогликанов и непосредственно влиять на структуру и метаболизм эндотелия, что также может провоцировать развитие атеросклеротических бляшек и развитие заболеваний периферических артерий [37, 39]. Показано, что изменение вегетативного тонуса и функционального состояния CCC подростков и юношей также зависит от содержания в организме Cd [9].
Длительное воздействие на организм животных хлорида кадмия приводило к выраженным морфологическим из менениям миокарда на всех уровнях его структурной организации. При этом оказывалось существенное увеличение массы различных частей сердца, дилатация их камер, увеличение в них относительных объемов стромальных структур, поражения кардиомиоцитов, эндотелиоцитов, уменьшение резервных объемов желудочков, секреторной активности кардиомиоцитов предсердий, капиллярно -кардиомиоцитарних отношений, снижение пропускной способности артерий, расширение венозной части сердца, эндотелиальная дисфункция и гипоксия, имели место выраженные морфологические изменения в левом желудочке и левом предсердии [18, 20]. Ионы кадмия в концентрации 10 тисгоМ оказывали токсическое влияние на кардиомиоциты, что фиксировалось характерными изменениями частоты и амплитуды биопотенциалов этих клеток менее чем через 15 минут после экспозиции [1] и стимулировало апоптоз в эндоте-лиальных клетках [29].
Кадмий, как и другие тяжелые металлы, которые имеют высокое сродство к сульфгидр ильным (SH) группам, инактивируют функцию многочисленных э нз имов, аминокислот и серосодержащих антиоксидантов (NAC, ALA,GSH) с последующим снижением антиоксидантной защиты и увеличением оксидативного стресса. Клиническим эффектом этого процесса может быть увеличение артериального давления (АД). Кроме того, кадмий, который концентрируется в почках, как отмечалось выше, индуцирует протеинурию и почечную дисфункцию, что также может вызвать увеличение АД [35]. Авторы цитируемой работы считают, что тест на наличие острого или хронического отравления тяжелыми металлами необходимо проводить во всех случаях у больных с повышенным АД или другой патологией.
Для выявления отправной точки в механизме развития перечисленных выше патологических процессов, в том числе в ССС, интересными могут являться данные, указывающие на то, что накопление кадмия в организме вызывает развитие дефицита кальция (Ca) - одного из важнейших металлов биотиков [11], что нарушает его гомеостаз. Так, исследования взаимосвязи между Cd-интоксикацией, транспортом Са и Zn в нефронах у крысы in vivo показали [25], что острая затравка хлористым кадмием у крыс затрагивает не только транспорт самих ионов Cd, но также ионов Са и Zn в проксимальных канальцах, в петлях нефронов и в терминальных сегментах нефрона. Кроме того, острая затравка
Сс1 вызывает потерю ионов Ыа, К, Мд и воды, но скорость клубочковой фильтрации остается при этом стабильной. Проницаемость терминальных сегментов нефронов для ионов Са сильно ингиби-руется, но при этом каждый сегмент нефрона остается проницаемым для СС и Zn. На основании этих исследований были сделаны выводы о том, что Сс ингибирует реабсорбцию ионов кальция, очевидно, через эпителиальные Са2+-каналы и эта блокада может объяснить гиперкальцинурию, связанную с интоксикацией кадмием, при этом проксимальные канальцы является основным местом реабсорбции кадмия. Эти данные согласуются с исследованиями [37], в которых также показано, что пусковым моментом снижения его содержания является нарушение реабсорбции кальция в почках, поскольку известно, что 98 % Са, прошедшего через клубочко-вый фильтр, возвращается обратно в проксимальных канальцах, которые повреждаются кадмием.
В результате проведенных эпидемиологических исследований была обнаружена обратно пропорциональная зависимость между содержанием Са в диете, частотой и степенью повышения артериального давления [23], что подтверждается данными о том, что у крыс, получавших питьевую воду с низким содержанием Са развивался его дефицит и артериальная гипертензия (АГ) [24]. Если учитывать тот факт, что обязательным условием повышения АД является увеличенная концентрация свободных ионов кальция в миоплазме гладкомышечных клеток [34], то оба эти процесса при кадмиозе протекают в условиях возникающего дефицита кальция в организме животных.
В наших исследованиях [19, 22] впервые в эксперименте было показано, что воздействие на взрослых крыс солей кадмия в концентрации 1/10 1_О50 вызывает увеличение АД и сопровождается снижением содержания общего Са. Снижение Са на 27,8 % в сыворотке крови у крыс 3-месячного возраста после затравки СС в более низкой концентрации (1/50 Ьй50), чем та, которая использовалась в нашем эксперименте, была обнаружена также при наличии ацидоза [1]. Отсюда следует, что АГ при интоксикации СС может по своей сути бать разновидностью известной в клинике Са-зависимой формой АГ, причиной развития которой является первичный дефект реабсорбции ионов Са в почках больных. Коррекция АД в таких случаях осуществляется путем увеличения приема биодоступного пищевого Са [17].
Известно также, что концентрация свободного внутриклеточного Са обусловливает степень напряжения и является триггером сокращения ГМК сосудистой стенки [38]. Учитывая роль Са в активации процессов возбудимости и сократимости, многие исследователи считают, что повышение внутриклеточного свободного Са в миоплазме ГМК сосудистой стенки составляет важнейшее звено патогенеза АГ [37], что характерно для АГ любой этиологии, в том числе той, что имеет место при
интоксикации СС. Первопричиной здесь может быть прямое вытеснение Са, как ключевого элемента, из процессов, обеспечивающих поддержание нормального трансмембранного электролитного градиента в клетках [13, 33].
В серии экологических исследований, проведенных в Бельгии в 1991-1996 гг. [42], развитие АГ при накоплении СС в организме человека прямо связывается с нарушением общего метаболизма Са, что, как отмечалось выше, находит отражение в развитии дефицита Са и Мд в организме людей и животных [25]. Однако эта реакция обратима и увеличение потребления Са и Мд усиливает выведение токсикантов с мочой. Профилактический эффект комплекса биопрепаратов, включающих Са, проявляется в снижении нефротоксичности даже в большей степени, чем по показателем системной токсичности металлов [10, 12, 14].
Таким образом, один из важнейших механизмов токсического воздействия СС, может заключаться в его способности, при накоплении в почках, поражать их канальцевую систему и блокировать, тем самым, реабсобцию Са, вызывая развитие его дефицита в организме. Будучи важнейшим металлом биотиком, Са обеспечивает структуру и функцию клеточных систем во всех органах и тканях, поэтому нарушение его метаболизма, которое возникает в результате СС интоксикации, может являться главной причиной развития многих, если ни всех, патологий, в том числе в ССС.
Перспективы дальнейших исследований. Дальнейшие экспериментальные исследования направлены на изучение комплексного влияния кадмия, свинца, ионизирующего излучения при моделировании патологических процессов в сердечно-сосудистой системе лабораторных животных.
литература
1. Ворошилова Н. М. Вплив кислотно-лужного стану на показники минерального обмлну в оргашзмл щурiв рiзного вку, отруених кадмием: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. бюл. наук: спец. 03. 00. 04 «Б^мля» / Н. М. Ворошилова. - Ки'в, 2007. - 27 с.
2. Гонський Я. I. Особливост окиснювально' модифкацп бтюв у тварин рiзних вкових груп при кадмлевм штоксикацп / Я. I. Гонський, С. О. Ястремська // Буковинський медичний вюник: Укр. наук. - практ. журнал. - 2005. -Т. 9, № 2. -C. 63-64.
3. Гнатик О. Й. Метаболiчнi змлни в органах щурiв за умов свинцево-кадмiевих токсикозiв та 'х корек^я гепатопротек-торами: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. вет. наук: спец. 03. 00. 04 «Бiохiмiя» / Гнатик О. Й. - Львiв, 2008. - 18 с.
4. Гливенко А. В. Функциональная значимость свинца и кадмия для сердечной деятельности студентов медицинского университета / А. В. Гливенко // Уч. зап. Тавр. нац. ун-та им. В. И. Вернадского. Сер. биология, химия. - 2005. -№ 3. - С. 9-12.
5. Добровольский Л. А. Современные представления о влиянии низких уровней тяжелых металлов на иммунную и другие системы: (Обзор иностр. лит.) / Л. А. Добровольский, И. Г., Белашова, Е. Л. Радванская // Довюлля та здоров'я. -2005. - № 2. - С. 73-78.
6. Ерстенюк Г. М. Бiохiмiчнi мехашзми пошкодження еритроци™ за умов експериментально' Ытоксикацп кадмiем: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктора бюл. наук: спец. 14. 01. 32 «Медична бiохiмiя»/ Г. М. Ерстенюк. -К. 2004. - 36с.
7. Евстафьева Е. В. Характеристики когнитивных потенциалов мозга в зависимости от уровня свинца, кадмия и цинка в организме 12 - 13-летних детей / Е. В. Евстафьева, И. А. Евстафьева, Е. В. Репинская // Уч. зап. Тавр. нац. ун-та им. В. И. Вернадского. Сер. Биология, химия. - 2006. - Т. 19, № 4. - С. 69-75.
8. Залавина С. В. Структурные изменения миокарда крыс в системе мать-плод в условиях введения кадмия / С. В. За-лавина, Ю. И. Склянов, Н. П. Бгатова // Морфология: научно-теоретический медицинский журнал. - 2007. - Т. 132, № 6. - С. 42-45.
9. Нефротоксичекое действие свинца, кадмия, его торможение комплексом биопротекторов / Е. П. Киреева, Б. А. Кац-нельсон, Т. д. Дегтярева [и др.] // Токсикол. вестник: нучно-практический журнал. - 2006. - № 3. - С. 26-32.
10. Коррекция некоторых показателей почечной функции у детей, подвергающихся экологически обусловленной экспозиции к свинцу и кадмию в результате применения комплекса противотоксических биопротекторов / Б. А. Кацнель-сон, Л. И. Привалова, Т. д. Дегтярева [и др.] // Токсикол. вестник. - 2007. - № 6. - С. 11-15.
11. Кальций и его соединения / Под ред. акад. АМН СССР Н. Ф. Измерова. -М.: Центр междунар. проектов ГКНТ, 1986. - 58 с.
12. Королев А. А. Влияние алиментарного кальция на уровень адаптации организма в условиях нагрузки цезием-137 и свинцом / А. А. Королев, Б. П. Суханов // Вопросы питания. -1996. - № 3. - С. 34-37.
13. Меерсон Ф. З. Нарушение мембранного транспорта кальция как общее звено патогенеза различных форм недостаточности сердца / Ф. З. Меерсон // Кардиология. -1980. - Т. 20, № 1. - С. 68-75.
14. Нефротоксичекое действие свинца, кадмия, его торможение комплексом биопротекторов / Е. П. Киреева, Б. А. Кац-нельсон, Т. д. Дегтярева [и др.] // Токсикол. вестник: нучно-практический журнал. - 2006. - № 3. - С. 26-32.
15. Назарова Е. А. Влияние сублетальной концентрации кадмия на ультраструктуру лейкоцитов головной и туловищной почек годовиков карпа (Carpinus carpió L.) / Е. А. Назарова // Токсикологический вестник. - 2007. - № 1. - С. 7-10.
16. Оценка интенсивности процесса перекисного окисления липидов и проницаемости плазматической мембраны для ионов Ca2+ в тимоцитах крыс при воздействии кадмия / Э. Б. Мирзоев, В. О. Кобялко, О. А. Губина [и др.] // Токсикологический вестник. - 2005 - № 1. - C. 35-40.
17. Окороков А. Н. Диагностика болезней внутренних органов: Т. 7. Диагностика болезней сердца и сосудов / А. Н Окороков. - М.: Мед. лит., 2003. - 416 с.
18. Островська С. С. Розвиток кальцм залежно' артерiальноi ппертензп на тл навантаження щурiв важкими металами / С. С Островська // Вюник проблем бюлогп i медицини. - 2014. - Вип. 1 - С. 189-192.
19. Островська С. С. Морфометричне доошдження судин мюкарда при дм iонiзуючого випромiнювання та солей важких металiв / С. С. Островська // Таврический медико-биологический вестник. - 2013. - Т. 16, № 1, Ч. 1 (16). - С. 175-178.
20. Пришляк А. М. Морфофункцюнальш закономiрностi адаптацмних i дизадаптацмних змiн серцевого м'яза при його токсичних ураженнях: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктора мед. наук: спец. 14. 03. 01 «Анатомiя людини» / А. М. Пришляк. - Тернопть, 2009. - 36 с.
21. Степанова М. Г. Ппешчна оцЫка забруднення навколишнього середовища важкими металами та його впливу на здоров'я населення ДонецькоУ области автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. . бюл. наук: спец. 14.02.01 «Внутршш хвороби» / М. Г. Степанова. - К., 2004. - 19 с.
22. Талько В. В. Ефекти комбшованого впливу у-опромшення, солей кадмш та свинцю на функцюнально-морфолопчний стан серцево-судинноУ системи щурiв / В. В. Талько, С С. Островська // Чорнобильський науковий вюник. Зони вщчуження. - 2010. - № 1 (35). - С. 48-51.
23. Чурина С. К. Эколого-физиологические аспекты формирования артериальной гипертензии в условиях Ленинграда: факты и гипотезы / С. К. Чурина // Физиол. журн. СССР. - 1988. - № 11. - С. 1615-1621.
24. Чурина C. К. Гипертензивная активность плазмы крови крыс линии WKy содержащихся в условиях дефицита кальция в питьевой воде / C. К. Чурина, Г. Т. Есчанова., Н. З. Клюева // Бюл. экспер. биол. и мед. - 1993. - № 2. - С. 137-138.
25. Acute study of interaction between cadmium, calcium and zinc transport along the rat nephron in vivo / O. Barbier, G. Jacquil-let, M. Tauc [et al.] // Am. J. Physiol. Renal. Physiol. - 2004. - № 287. - P. 1067-1075.
26. A global perspective on cadmium pollution and toxicity in non-occupationally exposed population / S. Satarug, J. R. Baker, S. Urbenjapol [et al.] // Toxicol. Lett. - 2003. - № 137. - P. 65-83.
27. Bhatnagar A. Environmental cardiology: studying mechanistic links between pollution and heart disease / A. Bhatnagar // Circ. Res. - 2006. - № 99. - P. 692-705.
28. Brzoska M. M. Changes in the structure and function of the kidney of rats chronically exposed to Cd. I. Biochemical and histopathological studies / M. M. Brzoska, M. Kaminski, D. Supernak-Bobko // Arch. Toxicol. - 2003. - № 77. - P. 344-352.
29. Cadmium induces apoptotic cell death through p38 MAPK in brain microvessel endothelial cells / У S. Jung, E. M. Jeong, E. K. Park [et al.] // Eur. J. Pharmacol. - 2008. - Vol. 578, № 1. - P. 11-18.
30. Cadmium, mercury, and lead in kidney cortex of living kidney donors: Impact of different exposure sources / L. Barregard, E. Fabricius-Laaging, T. Lundh [et al.] // Environ. Res. - 2010. - Vol. 110, № 1. - P. 47-54.
31. Detection of heavy metal toxicity using cardiac cell-based biosensor / Q. Liu, H. Cai, У Xu, L. Xiao [et al] // Biosens Bioelectron. - 2007. - Vol. 22, № 12. - P. 3224-3229.
32. Evidence for a synergistic interaction between cadmium and endotoxin toxicity and for nitric oxide and cadmium displacement of metals in the kidney / S. Satarug, J. R. Baker, P. Reilly [et al.] // Nitric. Oxide. - 2000. - № 4. - P. 431-440.
33. Hypothetical mechanism of sodium pump regulation by estradiol under primary hypertension / E. Sudar, J. Velebit, Z. Gluvic [et al.] // J. Theor. Biol. - 2008. - Vol. 21, № 4. - P. 584-592.
34. Health effects of cadmium exposure - a review of literature and a risk estimate / L. Jrup, M. Berglund, C. Elinder [et al.] // Scand. J. Work. Environ. Health. - 1998. - № 24. - P. 51-52.
35. Houston M. C. The role of mercury and cadmium heavy metals in vascular disease, hypertension, coronary heart disease, and myocardial infarction / M. C. Houston // Altern. Ther. Health. Med. - 2007. - Vol. 13, № 2. - P. 128-133.
36. Immunohistochemical and ultrastructural changes in the renal cortex of cadmium-treated rats / M. Asar, U. A. Kayisli, V. N. Izgut-Uysal [et al.] // Biol. Trace. Elem. Res. - 2004. - Vol. 97, № 3. - P. 249-263.
37. Kranias E. G. Calcium and cardiomiopathies / E. G. Kranias, D. M. Bers // Subcell. Biochem. - 2007. - № 45. - Р. 523-537.
38. Mlynek V. The proinflammatory activity of cadmium / V. Mlynek, A. Skoczynska // Postepy. Hig. Med. Dosw. - 2005. -№ 59. - P. 1-8.
39. Metals in urine and peripheral arterial disease / A. Navas-Acien, E. K. Silbergeld, R. Sharrett [et al.] // Environ Health Per-spect. - 2005. - Vol. 113, № 2. - P. 164-169.
40. Poujeol P. Acute study of interaction between cadmium, calcium and zinc transport along the rat nephron in vivo / P. Poujeol, M. Cougnon // Am. J. Physiol. Renal. Physiol. - 2004. - № 287. - P. 1067-1075.
41. Satarug S. Adverse Health Effects of Exposure to Low-Level Cadmium in Foodstuffs and Cigarette Smoke / S. Satarug, M. R. Moore // Environ. Health. Perspect. - 2004. - Vol. 112, № 10. - P. 1099-1103.
42. Staessen J. A. Public health implications of environmental exposure to cadmium and lead: an overview of epidemiological studies in Belgium. Working Groups / J. A. Staessen, J. P. Buchet., G. Ginucchio // J. Cardiovasc. Risk. - 1996. - Vol. 3, № 1. - P. 26-41.
43. The association between blood metal concentrations and heart rate variability: a cross-sectional study / P. Gustavsson, N. Plato, J. Hallqvist [et al.] // Int. Arch. Occup. Environ. Health. - 2005. - № 78. - P. 243-247.
44. The changes of heavy metal and metallothionein distribution in testis induced by cadmium exposure / T. Kusakabe, K. Naka-jima, K. Suzuki [et al.] // Biometals. - 2008. -Vol. 21, № 1. - P. 71-81.
45. Wagner D. D. The vessel wall and its interactions / D. D. Wagner, P. S. Frenette. // Blood. - 2008. - Vol. 111. - P. 5271-5281.
УДК 661. 848:616. 1:616. 61 токсичн ЕФЕКТИ КАДМЮ
Островська С. С.
Резюме. З приведених в оглядi лiтературi даних випливае, що один з найважливших мехаызммв токсичного впливу кадмию полягае в його здатност при нагромадженн в нирках уражати Ухню канальцеву систему, що знижуе реабсорбцт кальцт i викликае розвиток його дефщиту в оргаызмг Будучи найважлившим
металом биотиком, кальцм забезпечуе структуру i функцю кгмтинних систем у вЫх органах i тканинах, тому
порушення його метаболiзму, що виникае в результатi кадмieвоI Ытоксикацп, може бути вiдправною крап-кою в розвитку багатьох патологiй, у тому чист в серцево-судиннiй системг
Kлючовi слова: кадмiй, токсичнi ефекти, нирки, серцево-судинна система.
УДК 661. 848:616. 1:616. 61
ТОКСИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ КАДМИЯ
Островская С. С.
Резюме. Из приведенных в обзоре литературе данных следует, что один из важнейших механизмов токсического воздействия кадмия заключается в его способности при накоплении в почках поражать их канальцевую систему, что снижает реадсобцию кальция и вызывает развитие его дефицита в организме. Будучи важнейшим металлом-биотиком, кальций обеспечивает структуру и функцию клеточных систем во всех органах и тканях, поэтому нарушение его метаболизма, которое возникает в результате кадмиевой интоксикации, может являться отправной точкой развития многих патологий, в том числе в сердечно-сосудистой системе.
Ключевые слова: кадмий, почки, метаболизм кальция, сердечно-сосудистая система.
UDC 661. 848:616. 1:616. 61
Toxic Effects of Cadmium (Literature Review)
Ostrovskaya S. S.
Abstract. In the literature review data on the toxic properties of cadmium, which is the universal pollutant of the surrounding environment in the world are given. Evaluation of this metal content in the biopsies of kidneys of men was juxtaposed to the information about sources of its action, such as smoking, nutrition status and occupational contact. It was established that accumulation of cadmium occurs in various tissues and organs, but its highest content is observed in the renal cortical substance, where it is preserved during many years' period (period of half-breakdown is 30 years). This gives possibility for manifestation of its toxicity at any moment, without additional impact, when release of previously bound (non-toxic) cadmium occurs. Increase of lethality rate from 40 to100 % was noted in persons with the signs of cadmium-bound nephropathy. Neurotoxic, hematologic, cytotoxic, cytogenetic and immune-toxic effects of cadmium are well known, its impact on the reproductive system of a human beings and animals causes destruction of mother-fetus system. Investigations of functional significance of cadmium for cardiac activity were carried out, and presented literature review focuses on them. This metal possesses a high tropism to vessels endothelium, causing structural and functional changes in the latter. It is considered that the basic mechanism of cytotoxic action is its impact on intracellular processes, which are mediated by calcium. There becomes clear the cause of that "intercellular metabolic chaos" with morphologic changes in the various strata of vascular wall such as endotheliocytes, smooth-muscular cells and nearby cells of connective tissue, which is the result of its cytotoxic action. Cadmium, as well as some other metals causes direct impact on vascular endothelium, which is accompanied by discharge of endothelin, to which smooth-muscular cells have specific receptors and mechanism of action on these cells is linked with activation of entry of calcium ions through potential-dependent calcium canals.
The data indicating that accumulation of this metal in the organism causes development of calcium deficit, one of the most important metal-biotic are presented. Lesion of proximal renal tubules with cadmium which inhibits calcium reabsorption plays a key role here, as it is known that 98 % of calcium having passed through a tubular filter returns back in the proximal tubules.
In the investigations of the author of literature review, for the first time in the experiment there was proved that impact of cadmium salts in the concentration of 1/10 LD50 on adult rats causes increase of arterial pressure and this is followed by decrease of calcium content. In other investigations there was also revealed decrease of calcium by 27,8 % in blood serum of rats of 3-months' age after priming with cadmium in concentration of 1/50 LD50.
It is obviously that arterial hypertension in cadmium intoxication may be a variety of calcium-dependent forms of arterial hypertension, cause of the latter is primary defect of calcium ions reabsorption in patients' kidneys. In such cases correction of arterial hypertension is carried out by increase of calcium intake with food. There are presented data on prophylactic effect of complex of biologic preparations which include calcium; the effect is manifested in decrease of renal toxicity in cadmioses.
On the basis of the data presented in the review, the conclusion is drawn that development of calcium deficit in cadmiosis may be the starting point in the development of many pathologies, including those of cardio-vascular system.
Key words: cadmium, toxic effects, kidney, cardiovascular system.
Рецензент - проф. Костенко В. О.
Стаття надшшла 24. 03. 2014 р.
