Sau khi xâm nhập vào cơ thể, cadimi được gắn vào trong các mô dưới dạng một hợp chất với một protein có chọn lọc và có trọng lượng phân tử thấp nhưng giàu nhóm tiol (-SH) là metalothionein. Metalothionein thường có 61 axit amin trong đó có 20 axit amin cystein và không có axit amin thơm. Chính sự tổng hợp nên hợp chất metalothionein này được kích thích khi có mặt của cadimi. Metalothionein tập trung nhiều nhất ở gan và thận, nơi mà cadimi thường tích lũy ( khoảng 50 – 60 % lượng cadimi trong cơ thể).
SH S
{Enzim} + Cd2+ → {Enzim} Cd + 2H+
Lúc đầu, cadimi cư trú trong gan nơi thường diễn ra sự tổng hợp metalothionein; sau đó nó được vận chuyển dần đến thận nhờ protein này. Ở đây cadimi sẽ được giữ rất lâu bởi vì thời gian bán hủy của chúng ở bộ phận này có thể vượt qua 17 năm ở những đối tượng bị nhiễn trung bình. Sự lưu trữ này được thực hiện một cách có chọn lọc ở vỏ thượng thận. Dựa vào kết quả nhận được ở người và động vật sau khi chết cho thấy nồng độ tới hạn của cadimi trong thận là 200 ppm (200μg cadimi/ 1g mô tươi). Nếu vượt quá giá trị này sẽ xuất hiện "chứng bài tiết ra phức protein - cadimi" được đặc trưng bằng sự xuất hiện protein phân tử lượng thấp (± 30000) trong nước tiểu cũng như bởi việc tăng sự thanh thải của β2–microglobulin của protein liên kết retinol (RBP). Bệnh thận đặc biệt này là trường hợp cá biệt về mặt mô học, bởi lẽ một bệnh ở ống mà lại chỉ gây tác hại một cách có chọn lọc đến duy nhất cái ống đầu gần.
1.2.2.4. Độc tính của cadimi
Nhiễm độc cadmi gây nên chứng bệnh giòn xương. Bệnh này lần đầu tiên được mô tả ở Pháp dưới dạng chứng loãng. Khi chiếu tia X, người ta nhìn thấy những vết nứt cân đối thường nằm ở cổ xương đùi. Dạng độc tính xương này dường như có liên quan với sự rối loạn của quá trình chuyển hóa canxi, vì nó thường xảy ra ở phụ nữ sau khi mãn kinh, gây đau dữ dội ở xương chậu và hai chân.
Ở nồng độ cao, cadmi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xương. Phần lớn cadimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cadmi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi lượng cadmi được tích trữ lớn, nó có thể thế chỗ ion Zn2+ trong các enzim quan trọng và
gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư[27].
Nhiều thực nghiệm trên động vật cho thấy chuột uống nước chứa cadimi đều bị tăng huyết áp nhất là đến hệ thống mạch. Sự tăng huyết áp này có thể là do sự giữ natri, sự co mạch, sự tăng renin huyết và bài tiết renin. Một nghiên cứu gần đây cho thấy cadimi làm tăng áp lực tâm tương và tâm thu ở những công nhân nhiễm cadimi do nghề nhiệp.
Về nguy cơ gây bệnh ung thư tinh hoàn đã được chứng minh đối với động vật ; còn đối với người, các cuộc điều tra dịch tễ cho thấy nhiều trường hợp mắc bệnh ung thư tuyến tiền liệt và phổi sau khi làm việc trong môi trường có cadimi vẫn còn là vấn đề còn tranh cãi.
Theo nhiều nghiên cứu của các chuyên gia thì người hút thuốc lá cũng có nguy cơ nhiễm cadimi. Cadimi được tìm trong khói thuốc, những người hút thuốc có thể thêm vào cơ thể một lượng cadimi từ 20 – 30 μg/ngày. Đã có nhiều bằng chứng cho thấy cadimi có thể gây ung thư qua đường hô hấp. Tùy theo mức độ nhiễm độc mà có thể gây ung thư phổi, thủng vách ngăn mũi, đặc biệt có thể gây tổn thương tuyến thận dẫn đến protein tuyến niệu, ảnh hưởng đến nội tiết, máu, tim mạch... Nhiễm độc cadimi xảy ra ở nhiều nơi trên thế giới, điển hình là Nhật Bản.
Cơ quan nghiên cứu ung thư quốc tế (IARC – International Agency for Research on Cancer) đã xếp cadimi và hợp chất của nó vào nhóm 2A. Lượng đưa vào cơ thể hàng tuần có thể chịu đựng được ấn định là 7 μg/kg thể trọng.
Độc tính cấp là hậu quả của những tác dụng cục bộ: sau khi ăn vào, những biểu hiện lâm sàng là buồn nôn, nôn mửa và đau bụng, còn sau khi hít phải cadimi thì hoạt tính của α- 1 antitrypsin bị giảm. Các enzym được giải phóng sẽ làm phá hủy không thể phục hồi được các màng tế bào cơ sở của
Cd2+
Hô hấp
Liên kết tạo thành Metalothionein Cd2+ tự do
trong cơ thể
Ăn uống 50 μg
Trao đổi với Zn2+
trong enzim
Thận 1% dự trữ trong thận
và các bộ phận khác
Ung thư Rối loạn chức
năng thận Thiếu máu Tăng huyết áp Phá tủy xương
99% đào thải
phế nang, kể cả việc làm gẫy các vách vá sơ hóa các khe, kẽ. Những tổn thương mà ta nhận thấy là phù phổi và các bệnh về phổi.
Đối với cây trồng : Rau diếp, cần tây, củ cải, cải bắp có xu hướng tích lũy cadimi khá cao, trong khi đó củ khoai tây, bắp, đậu tròn được tích lũy số lượng cadimi nhiều nhất trong các loại thực phẩm, lá cà chua được tìm thấy tích lũy cadimi khoảng 70 lần so với lá cà rốt trong cùng biện pháp trồng trọt. Trong cây, cadimi tập trung cao trong rễ cây hơn các bộ phận khác ở các loài yến mạch, đậu nành, cỏ, hạt bắp, cà chua nhưng các loài này sẽ không phát triển được khi tích lũy cadimi ở rể cây. Tuy nhiên, trong rau diếp, cà rốt, cây thuốc lá, khoai tây cadimi được chứa nhiều nhất trong lá. Trong đậu nành, 2 % cadimi được tích lũy hiện diện trong lá và 8 % ở các chồi. Cadimi trong mô cây thực phẩm là một yếu tố quan trọng trong việc giải thích sự tích lũy chất cadimi trong cơ thể con người. Sự tập trung cadimi trong mô thực vật có thể gây ra thông tin sai lệch của quần thể.
hình 1.4 Sơ đồ tích lũy cadimi