Cadmium

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Allgemeines[Bearbeiten]

Die Cadmiumexposition findet beim Autonormalbürger über Lebensmittel statt. Leichtflüchtiges Cadmium reagiert mit Luftsauerstoff zu CdO. Durch Wechselwirkungen mit Huminsäuren im Boden und können so leicht von Pflanzen aufgenommen. Da die Tabakpflanze Cadmium besonders leicht aufnimmt sind Raucher stärker exponiert als Nichtraucher.
Da Cadmium häufig mit den Schwermetallen Zink, Kupfer und Blei vergesellschaftet ist muss es nicht direkt gefördert werden sondern kann als Nebenprodukt bei der Gewinnung der o.g. Metalle gewonnen werden. Durch die Wärmezufuhr wird Cadmium als einatomiges Gas frei. wie oben schon erwähnt reagiert dies mit Sauerstoff aus der Luft zu CdO.
Aber auch durch Phosphatdünger oder Klärschlamm oder die Verwendung von Pigmenten kann Cadmium freigesetzt werden. Des Weiteren wird Cadmium für Baterien verwendet.
In Japan kam es 1956 zur sogenannten Itai-Itai-Desease, die in Nierenfunktionsstörungen endete. Verantwortlich war der Konsum von Reis der 2 mg Cd/kg enthielt. Die Verunreinigung gelangte durch Abwässer einers Bergwerkes in den Reis und wurde dort angereichert.
Studien zeigen dass Cadmium in Mensch und Tier kanzerogen wirkt. Da es aber keine organischen Verbindungen eingeht kann es erst nach Resorption und Metabolisierung Wechselwirkungen mit der DNA eingehen. Aufgenommen, kann es das Methylierungsmuster der DNA verändern und so das p53-Gen inaktivieren. Dies führt zu einer Hemmung der DNA-Reparatursysteme und induziert oxidativen Stress.

Toxikokinetik[Bearbeiten]

Aufnahme[Bearbeiten]

Es gibt 2 Aufnahmewege für Cadmium. oral oder inhalativ. Zur Freisetzung in die Umwelt kommt es aufgrund der Flüchtigkeit der Verbindung. Das gebildete CdO ist immer noch klein genug um in die Alveolen der Lunge einzudringen und so resorbiert zu werden. Je nach Partikelgröße und Wasserlöslichkeit werden 25 - 50 % resorbiert. Von pflanzlich gebundem Cadmium werden, je nach Calcium- und Eisengehalt, 2 - 8 % resorbiert. Bei einem Mangel an Ca und Fe reagiert der Körper mit einer gesteigerten Anzahl an Transportproteinen und endogener Calcium-Liganden. Da Cadmium die gleichen Wege nimmt kann so mehr Cadmium aufgenommen werden.

Leber[Bearbeiten]

Nach der Aufnahme (oral oder inhalativ) wird es im Blut an Albumin gebunden und so zur Leber transportiert. Hier wird es an Metallothionein (MT) gebunden. MT ist mit 20 Cysteinresten ein attraktiver und effektiver Ligand für Schwermetalle. Normalerweise dient MT dem Körper als mobiler Zinkspeicher doch lässt sich die Metallothioneinanzahl durch verschiedene Schwermetalle induzieren. (Cd > Cu > Hg > Zn). MT hat somit eine grundsätzliche Entgiftungsfunktion.

Niere[Bearbeiten]

Das CdMT soll über die Niere ausgeschieden werden. Seine Größe bewirkt eine glomulerale Filtration doch wird CdMT im proximalen Tubulus zurückresorbiert.
Nach Aufnahme in die Membran des Tubulus dissoziiert Cadmium vom MT ab und induziert so eine Neusynthese einer Isoform des Metallothioneins. Dadurch ergibt sich eine große Anzahl möglicher Bindungspartner für das Cadmium und es kommt zur Depotbildung. Das renale Depot stellt 30 - 50 % des Gesamtkörperbestandes dar. Jeweils weitere 20 % finden sich in der Leber und im Muskel.
Das Depot wächst im Laufe des Lebens immer weiter bis es nach 50 Jahren ein Maximum erreicht. Die Depotgröße beträgt ungefähr 24 bzw. 73 mg Cd/kg bei Nichtrauchern bzw. Rauchern. Die Grenze der Belastbarkeit und der beginnenden Nierenschäden liegt bei > 200 mg Cd/kg. Hier kann das MT Cadmium nicht mehr halten und freie Cd-Ionen schädigen nun die Nierentubuli und werden verstärkt ausgeschieden.

Flag-blue.png   Nicht vergessen

Toxikokinetik bedeutet "Was macht der Körpermit der Substanz?" Toxikodynamik bedeutet "Was macht die Substanz mit dem Körper?"


Toxikodynamik[Bearbeiten]

Hier kann man zwischen akuter und chronischer Vergiftung und natürlich anhand der Aufnahme unterscheiden.

Akut[Bearbeiten]

Durch Denaturierung der Proteine von Membrangrenzflächen kommt es zur Radikalbildung und so zur Lipidperoxidation. Bei inhalativer Aufnahme kommt es zur Reizung der Schleimhäute durch Austrocknung. Begleitet wird dies von Fieber und Husten. Innerhalb der nächsten 24 h nach der Aufnahme kann es zu einem Lungenödem mit unter Umständen tödlichen Ausgang kommen.
Bei einer oralen Aufnahme kommt es innerhalb kurzer Zeit zu Erbrechen. Ein Großteil des Giftes wird also gleich wieder ausgeschieden. Begleitet wird dies von Diarrhoe und starken Schmerzen. Es kommt selten zu einer schweren Intoxikation.

Chronisch[Bearbeiten]

Werden auf Dauer mit der Raumluft mehr als 70 µg Cd/m3 aufgenommen kommt es zu entzündlichen Veränderungen der Schleimhäute. Auch der sog. Cadmium-Schnupfen kann vorkommen. Je nach Länge der Exposition kommt es zu weiteren schweren Lungenschäden.
Oral aufgenommen wirkt sich Cadmium auf den Mineral- (Calcium, Phosphat und Eisen) und den Vitamin-D-Haushalt aus. Da Cadmium das Calcium verdrängt kommt es zur verminderten Calciumaufnahme. Da Calcium die Ausschüttung 2 Hormone, die den Knochenauf- und -abbau bewirken, reguliert kommt es zu verstärktem Knochenabbau. Cd inhibiert auch die Cholecalciferol-Hydroxylase, wodurch kein Vitamin D3 mehr entsteht. Vitamin D3 ist an der Mineralisierung der Knochen beteiligt.
Egal wie es jedoch aufgenommen wird. Das Hauptziel ist vor allem die Niere.

Therapie[Bearbeiten]

Eine Vergiftung wird in der Regel mit Dimercaprol (BAL) behandelt. BAL gehört zu den Chelatbildnern und komplexiert inhalativ aufgenommenes Cadmium. Bei chronischen Vergiftungen sind die möglichen Behandlungsansätze umstritten, da man eine starke Schädigung der Niere vermutet wenn das Cadmium mobilisiert wird.


Literatur[Bearbeiten]

  • Fuhrmann, G.F. "Toxikologie für Naturwissenschaftler - Einführung in die Theoretische und Spezielle Toxikologie" 1.Aufl. (2006)
  • wikipedia.de Cadmium ([1])