英文名称 :cadmium poisoning
镉为银白色软金属,是人体非必需元素,多以硫化物形式存在,常与锌、铅、铜等元素并存。镉工业上主要用于电镀、制备镍-镉或银-镉电池,镉冶炼、焊接、切割和浇铸轴承表面、制造颜料、合金和焊条、核反应堆的中子吸收剂等,硬脂酸镉也常用作塑料稳定剂。镉中毒(cadmium poisoning)主要由吸入镉烟尘或镉化合物粉尘引起。有色金属矿产开发和冶炼排出的废气、废水和废渣及石油等燃料燃烧排出的烟气,可造成镉的环境污染。急性镉中毒以呼吸系统损害为主要表现,慢性镉中毒引起以肾小管病变为主的肾脏损害,亦可引起肺部、骨骼损害。
镉及其化合物经呼吸道、胃肠道进入人体。吸入的镉在呼吸道吸收缓慢,吸收率在10%~40%,其中10%~50%滞留于肺。镉在消化道的吸收率与其溶解度有关,一般在1%~6%。镉经皮肤吸收极微。吸收的镉90%~95%在红细胞内,经血液循环分布到全身组织器官,在肝、肾及其他组织中主要与金属硫蛋白(metallothionein,MT)结合,形成镉金属硫蛋白(MTCd),蓄积于肝、肾等组织。肝内镉含量随着时间延长递减,而肾镉含量渐增加,可占全身镉总量的1/3。体内镉主要由肾排出,胆汁、乳汁排出少量。肠道吸收的镉70%~80%经粪便排出。镉可通过胎盘影响胎儿。除MT-Cd外,血液中尚含有高分子蛋白结合镉(HMDP-Cd)、非蛋白质小分子镉结合物(LMWCd)。在红细胞中尚有与血红蛋白结合的镉。HMCP-Cd具有主要毒作用。
镉与酶类的巯基结合或将其替代,降低机体抗氧化酶的活性,使机体清除自由基的能力下降;镉能占据钙离子通道,与Ca2+竞争 Ca2+-ATP 酶的结合位点,抑制 Ca2+-ATP 酶活性,引起细胞内Ca2+浓度增加,并替代Ca2+与钙调蛋白结合,激活钙调蛋白依赖型激酶,干扰细胞内与钙有关的信息传递系统;钙在进入细胞前与细胞表面的孤儿受体(orphan receptor)上的抗原决定簇胞外锌位点结合,也干扰细胞钙代谢;镉能诱导MT参与镉在机体内的吸收、运转、排泄和蓄积;镉能引起DNA单链断裂,并损伤DNA修复系统,导致细胞凋亡。镉刺激动脉血管平滑肌细胞导致血压升高。镉还刺激儿茶酚胺合成酶活性使多巴胺水平增高、抑制Na+-K+-ATP酶、含锌的酶、氨基酸脱羧酶、过氧化酶等活性,特别是亮氨酰基氨肽酶受抑制,使蛋白质分解。细胞内Cd2+能取代Ca2+与肌动蛋白、微管、微丝相结合,破坏细胞骨架完整性,损伤细胞功能。
镉在肝内损伤肝细胞线粒体功能、干扰酶活性,引起肝功能障碍。在肾脏,镉可与细胞膜相互作用,产生脂质过氧化;含锌酶中的锌被镉取代,使酶活性受到抑制,从而干扰肾脏对蛋白质的分解代谢和重吸收功能,导致肾小管功能异常;在间质性肾炎的基础上,镉进一步滞留,引起肾小球滤过率下降;或镉对肾小球的直接毒作用,造成肾小球通透性增高,致肾小球性蛋白尿在早期单独出现。镉抑制α1抗胰蛋白酶,诱发肺气肿。继发于肾小管损害引起的钙、磷和维生素D代谢障碍,出现骨骼病变;镉抑制1,25-二羟基胆骨化醇的合成,导致维生素D活性障碍,致骨盐代谢障碍,钙、磷吸收降低和尿钙、磷排泄增加,及成骨细胞形成障碍,并可抑制骨赖氨酰氧化酶,引起骨胶原成熟障碍,导致骨质疏松和骨软化症。镉可干扰锌、铜、铁、钙的吸收,有性腺毒、胚胎毒和致突变作用。镉可使肠道吸收铁减少,使红细胞脆性增加,而出现贫血。
尿镉含量与体内镉负荷和肾脏镉浓度有关。正常值上限5μmol/L肌酐(2μg/g肌酐)。尿镉可反映近期镉接触情况和一定程度上反映体内镉负荷,特别是肾脏镉水平,也可用于慢性镉中毒的临床诊断。血镉主要反映近几个月内镉接触的水平,停止接触后迅速下降。世界卫生组织建议个体血镉临界值为 45nmol/L(5μg/L)(石墨炉原子吸收光谱法)。
慢性镉中毒时,尿镉排出量可减少,尿α1微球蛋白出现,尿中尚可有β2微球蛋白、尿视黄醇结合蛋白、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶、肠碱性磷酸酶、γ-谷氨酰转移酶、7-H-糖蛋白和葡萄糖胺聚糖等排出增加和白蛋白出现。
(一)急性中毒
口服中毒尽早用温水洗胃、导泻,并予补液,纠正水、电解质紊乱;急性吸入中毒治疗参照本篇第五章第一节“刺激性气体中毒”。重症患者可予血液透析治疗,同时给予驱镉治疗。驱镉治疗可选用依地酸钙钠(参见“铅中毒”),若有肾脏损害时,宜半量给予。
(二)慢性镉中毒
传统的络合剂如依地酸钙钠不能进入细胞膜直接动员组织细胞内的镉,而且与络合剂结合的镉使肾镉积蓄量增加,加重肾毒性。慢性镉中毒尚未找到有效的驱镉药物,仍以对症及营养干预治疗为主,如补充锌、硒、铁、钙、维生素C等维生素类抗氧化剂。姜黄素是一种自由基清除剂,具有卓越的抗氧化能力,能够缓解多种急性和慢性肾脏疾病的肾损伤。姜黄素(200mg/kg和400mg/kg)与维生素C(100mg/kg)的组合可以有效防止镉诱导的氧化损伤。“痛痛病”患者用维生素D每日20 000U口服或每周60 000U肌内注射和钙剂治疗,并补充蛋白质,同时苯丙酸诺龙10mg,肌内注射,每周1~2次,可缓解症状。
车间空气中镉及其化合物浓度的国家卫生标准,PC-TWA为 0.01mg/m3、PC-STEL 为 0.02mg/m3。