1.3. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ KIM LOẠI NẶNG
1.3.2. Độc tính của một số kim loại [2]
1.3.2.2. Tác dụng sinh hóa của cadimi
Ở nồng độ cao, cadimi 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%) đƣợc giữ lại trong thận, do cadimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn lại đƣợc giữ lại trong cơ thể và dần dần đƣợc tích luỹ cùng với tuổi tác. Khi lƣợng cadimi đƣợc 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 thƣ. Cơ quan nghiên
41
cứu ung thƣ quốc tế (IARC – International Agency for Research on Cancer) đã xếp cadimi và hợp chất của nó vào nhóm 2A.
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 lƣợng phân tử thấp nhƣng 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 đƣợc 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) [16].
SH S
{Enzim} + Cd2+ → {Enzim} Cd + 2H+
SH S
Lúc đầu, cadimi cư trú trong gan nơi thường diễn ra sự tổng hợp metalothionein; sau đó nó đƣợc vận chuyển dần đến thận nhờ protein này. Ở đây cadimi sẽ đƣợc 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 nhiễm 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" đƣợc đặc trƣng bằng sự xuất hiện protein phân tử lƣợng thấp (±30000) trong nước tiểu cũng như bởi việc tăng sự thanh thải của β2–microglobulin của protein liên kết retinol (RBP).
Ảnh hưởng của cadimi trên sức khỏe tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như:
liều lượng của cadimi, khung cảnh làm việc và môi trường sống của mỗi người, cách bị lây nhiễm (ăn uống, hít thở), thời gian bị nhiễm càng lâu dài càng có hại, tập quán và thói quen của từng cá nhân và cuối cùng là có sự hiện diện của các hóa chất khác hay không?
Cadimi thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua con đường thực phẩm. 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 lƣợng 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
42
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.
Nhiễm độc cadimi 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. 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 đƣợc giải phóng sẽ làm phá hủy không thể phục hồi đƣợc các màng tế bào cơ sở của 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.
Về nguy cơ gây bệnh ung thƣ tinh hoàn đã đƣợc 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.
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 Na, 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 nghiệp.
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, đậu dải đƣợc tích lũy số lƣợng cadimi nhiều nhất trong các loại thực phẩm, lá cà chua đƣợc 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 nhƣng các loài này sẽ không phát triển đƣợc khi tích lũy cadimi ở rễ cây.
Tuy nhiên, trong rau diếp, cà rốt, cây thuốc lá, khoai tây cadimi đƣợc chứa nhiều nhất trong lá. Trong đậu nành, 2% cadimi đƣợc 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 quyết 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.
43
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 thƣ Rối loạn chức
năng thận Thiếu máu Tăng huyết áp
Phá tủy xương
99% đào thải