Токсичний вплив кадмію на живий організм
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2025.1.107-112Ключові слова:
кадмій, важкий метал, токсичний ефект.Анотація
Актуальність. Останніми роками збільшується забруднення довкілля. У тому числі зростає концентрація важких металів у навколишньому середовищі. Тяжкі метали можуть порушувати різні аспекти здоров'я людини. Одним із таких металів є кадмій, який широко поширений у навколишньому середовищі і може легко біоакумулюватись в організмі після проходження через дихальні та травні шляхи. Cd має тривалий біологічний період напіврозпаду (10-30 років), що завдає незворотної шкоди здоров'ю тварин і людей. Мета. Проаналізувати літературні джерела щодо токсичного впливу кадмію на живий організм. Методи. Було проведено широкий збір та аналіз літературних наукових даних щодо впливу кадмію на живий організм у науково-метричних базах PubMed, Web of Science, Google Scholar. Результати Кадмій в основному накопичується в нирках, печінці та легенях. Однак при хронічному впливі він може накопичуватися в інших частинах тіла, включаючи яєчники, кістки, нервову та імунну системи, що призводить до різних захворювань. Епідеміологічні дослідження надають більше доказів того, що цей вплив може призвести до таких хвороб як остеопороз із переломами кісток, нейродегенеративні розлади, безпліддя і т.п. Підсумок. Для підтримки здорового способу життя, а також для впровадження ефективних профілактичних заходів та покращення громадського здоров'я потрібен постійний моніторинг осіб, які професійно піддаються впливу важких металів, таких як кадмій. А розуміння характеру та механізмів дії сполук кадмію дає можливість розробити методи корекції екологічно-обумовлених порушень у живому організмі.
Посилання
Feng W, Dong T, Li K, Wang T, Chen Z, Wang R. Characterization of binding behaviors of Cd2+ to rice proteins. Food Chem. 2019;275:186–92. doi: 10.1016/j.foodchem.2018.09.123.
Yao Y, Wu H, Ping J. Simultaneous determination of cd (II) and Pb (II) ions in honey and milk samples using a single-walled carbon nanohorns modified screen-printed electrochemical sensor. Food Chem. 2019;274:8–15. doi: 10.1016/j.foodchem.2018.08.110.
Maqsood UH, Sadam H, Muhammad A, Atif A, Hafiz A K, Shaista J, Muhammad S, Quanzhen W, Mingke Y, Kadambot H M S, Muhammad T. Calcium oxide nanoparticles ameliorate cadmium toxicity in alfalfa seedlings by depriving its bioaccumulation, enhancing photosystem II functionality and antioxidant gene expression. Sci Total Environ. 2024;955:176797. doi: 10.1016/j.scitotenv.2024.176797.
Lee C-Y, Su C-H, Tsai P-K, Yang M-L, Ho Y-C, Lee S-S, Chen CH, Chen WY, Lin ML, Chen CJ, Chian CY, Huang-Liu R, Chang YL, Kuan YH. Cadmium nitrate-induced neuronal apoptosis is protected by N-acetyl-l-cysteine via reducing reactive oxygen species generation and mitochondria dysfunction. Biomed Pharmacother. 2018;108:448–56. doi: 10.1016/j.biopha.2018.09.054.
Caini S, Bendinelli B, Masala G, Saieva C, Lundh T, Kyrtopoulos SA, Palli D. Predictors of erythrocyte cadmium levels in 454 adults in Florence. Italy Science of the Total Environment. 2018;644:37–44. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.06.347.
Esposito F, Nardone A, Fasano E, Scognamiglio G, Esposito D, Agrelli D, et al. A systematic risk characterization related to the dietary exposure of the population to potentially toxic elements through the ingestion of fruit and vegetables from a potentially contaminated area. A case study: the issue of the "land of fires" area in Campania region, Italy. Environ Pollut. 2018;243:1781–90. doi: 10.1016/j.envpol.2018.09.058.
Dai J, Zhang L, Du X, Zhang P, Li W, Guo X, et al. Effect of Lead on antioxidant ability and immune responses of Crucian carp. Biol Trace Elem Res. 2018;1:8.
Ebrahimi M, Khalili, N., Razi, S., Keshavarz-Fathi, M., Khalili, N., & Rezaei, N. Effects of lead and cadmium on the immune system and cancer progression. Journal of Environmental Health Science and Engineering. 2020;18(1):335–43. doi:10.1007/s40201-020-00455-2
John E. The Elements. 2nd ed. Oxford : Clarendon Press; 1991.
Lee C-Y, Su C-H, Tsai P-K, Yang M-L, Ho Y-C, Lee S-S, Chen CH, Chen WY, Lin ML, Chen CJ, Chian CY, Huang-Liu R, Chang YL, Kuan YH. Cadmium nitrate-induced neuronal apoptosis is protected by N-acetyl-l-cysteine via reducing reactive oxygen species generation and mitochondria dysfunction. Biomed Pharmacother. 2018;108:448–56. doi: 10.1016/j.biopha.2018.09.054.
Caini S, Bendinelli B, Masala G, Saieva C, Lundh T, Kyrtopoulos SA, Palli D. Predictors of erythrocyte cadmium levels in 454 adults in Florence. Italy Science of the Total Environment. 2018;644:37–44. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.06.347.
Järup L, Åkesson A. Current status of cadmium as an environmental health problem. Toxicology and Applied Pharmacology. 2009;238(3):201–8. doi:10.1016/j.taap.2009.04.020
Jingwen Q, Qiang W, Xiaomei S, Yongjun L. The environment and female reproduction: Potential mechanism of cadmium poisoning to the growth and development of ovarian follicle, Ecotoxicol Environ Saf. 2022;244:114029. doi: 10.1016/j.ecoenv.2022.114029
Tai YT, Chou SH, Cheng CY, Ho C-T, Lin HC, Jung SM, Chu PH, Ko FH. The preferential accumulation of cadmium ions among various tissues in mice. Toxicol Rep. 2022;9:111-9, DOI: 10.1016/j.toxrep.2022.01.002
Chou SH, Lin HC, Chen SW, Tai YT, Jung SM, Ko FH, Su PJ, Chu PH. Cadmium exposure induces histological damage and cytotoxicity in the cardiovascular system of mice. Food Chem Toxicol. 2023;175:113740. doi: 10.1016/j.fct.2023.113740.
Shan Z, Wei Z, Shaikh ZA. Suppression of ferroportin expression by cadmium stimulates proliferation, EMT, and migration in triple-negative breast cancer cells. Toxicol Appl Pharmacol. 2018;356:36–43. doi: 10.1016/j.taap.2018.07.017.
Richardson JB, Dancy BC, Horton CL, Lee YS, Madejczyk MS, Xu ZZ, et al. Exposure to toxic metals triggers unique responses from the rat gut microbiota. Sci Rep. 2018;8(1):6578 DOI: 10.1038/s41598-018-24931-w
IARC. Working group on the evaluation of carcinogenic risks to humans: inorganic and organic lead compounds. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Lyon (FR): International Agency for Research on Cancer; 2006.
Liaw F-Y, Chen W-L, Kao T-W, Chang Y-W, Huang C-F. Exploring the link between cadmium and psoriasis in a nationally representative sample. Sci Rep. 2017;7(1):1723. doi: 10.1038/s41598-017-01827-9
Nna VU, Usman UZ , Ofutet EO, Owu DU. Quercetin exerts preventive, ameliorative and prophylactic effects on cadmium chloride - induced oxidative stress in the uterus and ovaries of female Wistar rats. Food Chem. Toxicol. 2017;102:143-55. doi: 10.1016/j.fct.2017.02.010.
Wang Y, Wang X, Wang Y, Fan R, Qiu C, Zhong S, Luo D. Effect of Cadmium on Cellular Ultrastructure in Mouse Ovary. Ultrastructural Pathology. 2015;39(5): 324–8. doi:10.3109/01913123.2015.1027436
Ataei N, Aghaei M, Panjehpour M.The protective role of melatonin in cadmium-induced proliferation of ovarian cancer cells Res Pharm. Sci. 2018;13(2):159-67. doi: 10.4103/1735-5362.223801.
Zhu M, Miao S, Zhou W, Elnesr SS, Dong X, Zou X. . Corrigendum to: “MAPK, AKT/FoxO3a and mTOR pathways are involved in cadmium regulating the cell cycle, proliferation and apoptosis of chicken follicular granulosa cells”. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2021;217:112187. doi:10.1016/j.ecoenv.2021.112187
Liu J, Lu X, Wang W, Zhu J, Li Y, Luo L, Zhang W. Activity of MPF and expression of its related genes in mouse MI oocytes exposed to cadmium. Food and Chemical Toxicology. 2018;112:332–41. doi:10.1016/j.fct.2017.12.046
Zhu J-Q, Liu Y, Zhang J-H, Liu Y-F, Cao J-Q, Huang Z-T, Liu Z-P. Cadmium Exposure of Female Mice Impairs the Meiotic Maturation of Oocytes and Subsequent Embryonic Development. Toxicological Sciences. 2018;164(1):289–299. doi:10.1093/toxsci/kfy089
Jia D, Huang W, Yin Q , Wang H, Wang Z, Zhang M, Gong W, Wang R, Zhu Y, Ji Y. Melatonin alleviates ferroptosis triggered by cadmium via regulating ferritinophagy and iron metabolism in spermatogonia Sci Rep. 2025;15(1):8910. doi: 10.1038/s41598-025-93822-8.
Cao W, Liu X, Huang X, Liu Z, Cao X, Gao W. Hepatotoxicity-related oxidative modifications of thioredoxin 1/peroxiredoxin 1 induced by different cadmium-based quantum dots. Anal. Chem. 2022;94:3608–16. 10.1021/acs.analchem.1c05181
Wang Y, Chi H, Xu F, He Z, Li Z, Wu F. Cadmium chloride-induced apoptosis of HK-2 cells via interfering with mitochondrial respiratory chain. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2022;236:113494. 10.1016/j.ecoenv.2022.113494
Pappalardo C, Cosci I, Moro G , Stortini AM, Sandon A, De Angelis C, Galdiero G, Trifuoggi M, Pivonello R, Pedrucci F, Di Nisio A, Foresta C, Ferlin A, De Toni L. Seminal cadmium affects human sperm motility through stable binding to the cell membrane. Front Cell Dev Biol. 2023;11:1134304. doi: 10.3389/fcell.2023.1134304
Genchi G, Sinicropi MS, Lauria G, Carocci A, Catalano A. The Effects of Cadmium Toxicity. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020;17:3782. doi: 10.3390/ijerph17113782.
Prozialeck W.C., Edwards J.R. Mechanisms of cadmium-induced proximal tubule injury: New insights with implications for biomonitoring and therapeutic interventions. J. Pharm. Exp. 2012;343:2–12. doi: 10.1124/jpet.110.166769
Satarug S. Is Chronic Kidney Disease Due to Cadmium Exposure Inevitable and Can It Be Reversed? Biomedicines. 2024;12(4):718. doi: 10.3390/biomedicines12040718
Li H, Fagerberg B, Sallsten G, Borné Y, Hedblad B, Engström G, Barregard L, Andersson EM. Smoking-induced risk of future cardiovascular disease is partly mediated by cadmium in tobacco: Malmö Diet and Cancer Cohort Study. Environ. Health. 2019;18:56. doi: 10.1186/s12940-019-0495-1.
Lech T, Sadlik JK. Cadmium concentration in human autopsy tissues. Biol. Trace Elem. Res. 2017;179:172–7. doi: 10.1007/s12011-017-0959-5.
Lv YJ, Song J, Xiong LL, Huang R, Zhu P, Wang P, Liang XX, Tan JB, Wang J, Wu SX. Association of environmental cadmium exposure and bone remodeling in women over 50 years of age. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2021;211:111897. doi: 10.1016/j.ecoenv.2021.111897
Ma Y, Ran D, Zhao H, Song R, Zou H, Gu J, Yuan Y, Bian J, Zhu J, Liu Z. Cadmium exposure triggers osteoporosis in duck via P2X7/PI3K/AKT-mediated osteoblast and osteoclast differentiation. Sci. Total Environ. 2021;750:141638. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.141638.
Wang M, Liu J, Zhu G, Chen X. Low levels of cadmium exposure affect bone by inhibiting Lgr4 expression in osteoblasts and osteoclasts. J. Trace Elem. Med. Biol. 2022;73:127025. doi: 10.1016/j.jtemb.2022.127025.
Kunioka CT, Manso MC, Carvalho M. Association between Environmental Cadmium Exposure and Osteoporosis Risk in Postmenopausal Women: A Systematic Review and Meta-Analysis. Int J Environ Res Public Health. 2022;20(1):485. doi: 10.3390/ijerph20010485
Arruebarrena MA, Hawe CT, Lee YM, Branco RC. Mechanisms of Cadmium Neurotoxicity. Int J Mol Sci. 2023;24(23):16558. doi: 10.3390/ijms242316558
Ruczaj A, Brzóska MM. Environmental exposure of the general population to cadmium as a risk factor of the damage to the nervous system: A critical review of current data. J. Appl. Toxicol. 2023;43:66–88. doi: 10.1002/jat.4322.
Syeda T, Cannon JR. Environmental exposures and the etiopathogenesis of Alzheimer’s disease: The potential role of BACE1 as a critical neurotoxic target. J. Biochem. Mol. Toxicol. 2021;35:e22694. doi: 10.1002/jbt.22694
Yin Y, Zhang P, Yue X, Du X, Li W, Yin Y, et al. Effect of sub-chronic exposure to lead (Pb) and Bacillus subtilis on Carassius auratus gibelio: bioaccumulation, antioxidant responses and immune responses. Ecotoxicol Environ Saf. 2018;161:755–62. doi: 10.1016/j.ecoenv.2018.06.056.
Zhang Q, Huang Y, Zhang K, Yan Y, Wu J, Wang F, Zhao Y, Xu H, Jiang W, Yu D, Chen Y, Ye D. Progesterone attenuates hypertension and autoantibody levels to the angiotensin II type 1 receptor in response to elevated cadmium during pregnancy. Placenta. 2018;62:16–24. doi: 10.1016/j.placenta.2017.12.004.
Cao J, Xu X, Zhang Y, Zeng Z, Hylkema MN, Huo X. Increased memory T cell populations in Pb-exposed children from an e-waste-recycling area. Sci Total Environ. 2018;616:988–95. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.10.220.
Ebrahimi M, Khalili N, Razi S, Keshavarz-Fathi M, Khalili N, Rezaei N. Effects of lead and cadmium on the immune system and cancer progression. J Environ Health Sci Eng. 2020;18(1):335–43. doi: 10.1007/s40201-020-00455-2
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно поширювати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис до редакції журналу «Morphologia», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції матеріалу, в тому числі таких об'єктів, що охороняються авторським правом, як фотографії автора, малюнки, схеми, таблиці і т.п.), в тому числі на відтворення в пресі і в мережі Інтернет; на поширення; на переклад рукопису на будь-які мови; експорту та імпорту примірників журналу зі статтею Авторів з метою поширення, доведення до загального відома. Зазначені вище права Автори передають Редакції без обмеження терміну їх дії і на території всіх країн світу без обмеження.
Автори гарантують, що вони мають виняткові права на використання матеріалів, переданих до редакції. Редактори не несуть відповідальності перед третіми особами за порушення гарантії, надані авторами. Розглянуті права передаються до редакції з моменту підписання поточної публікації для публікації. Відтворення матеріалів, опублікованих в журналі іншими особами та юридичними особами, можливе лише за згодою редакції, з обов'язковим зазначенням повної бібліографічного посилання первинної публікації. Автори залишають за собою право використовувати опублікований матеріал, його фрагменти і частини для навчальних матеріалів, усні презентації, підготовку дисертації дисертації з обов'язковою бібліографічною посиланням на оригінальну роботу. Електронна копія опублікованій статті, що завантажується з офіційного веб-сайту журналу в форматі .pdf, може бути розміщена авторами на офіційному веб-сайті їх установ, будь-яких інших офіційних ресурсах з відкритим доступом.
