Чем полезен кадмий в организме человека

Соединения кадмия, и особенно его оксиды, являются токсичными веществами. Сам элемент имеет свойство накапливаться в организме, постепенно его отравляя. Относится к иммунотоксичным элементам.

В то же время, недавние исследования на крысах позволили ученым сделать вывод, что дефицит элемента у подопытного животного замедляет процессы роста.

Описание и характеристика

Кадмий является элементом 12-й подгруппы периодической системы. Относится к переходным металлам, порядковый номер — 48. Цвет металла — серебристо-белый. Из физических свойств можно выделить мягкость и тягучесть.

Обладает очень низкой температурой плавления — 321 °С. Данное качество элемента используют для снижения температуры плавления различных сплавов. В периодической системе находится между ртутью и цинком, поэтому имеет с данными элементами некоторые схожие свойства.

Достаточно 300 мг суточной дозы вещества для развития заболеваний, связанных с избытком металла. В случае, если доза достигает 1–9 г, очень велика вероятность летального исхода.

Функции и роль в организме

Элемент присутствует в организме практически любого живого существа. На 1 кг массы тела морского обитателя приходится до 3 мг кадмия. У остальных животных и птиц нашей планеты этот показатель — около 0,5 мг. В теле здорового взрослого человека содержится от 30 до 50 мг кадмия.

Органы основного скопления металла — почки и печень. Как уже было сказано, металл имеет свойство накапливаться (хотя он частично выводится через кишечник), и по этой причине больше всего вещества содержится в организме пожилых людей.

Полной ясности роли данного элемента в нашем организме не существует. Наиболее вероятное объяснение — вещество выполняет важные функции в ферментации белков. Возможно, металл является ингибитором действия некоторых ферментов, связывая тиольную группу в белках. В ферментах, содержащих цинк, кадмий его замещает. Также благодаря своим физико-химическим свойствам может заменять кальций в костях.

В чем содержится кадмий: продукты-источники

Главные источники поступления в организм — различные морепродукты, особенно много вещества содержится в мидиях и устрицах. Щавель, капуста, шпинат и салат также богаты металлом. Довольно большое количество вещества содержится в грибах. Ну, и не следует забывать о табакокурении.

Есть ли суточная потребность

Для человека нормой является потребление 0,01–0,035 мг ежесуточно.

Дефицит и переизбыток: причины и симптомы

Дефицит элемента развивается в том случае, когда уровень суточного поступления падает ниже 0,005 мг. В тонком кишечнике усваивается чуть более 4 % кадмия, попавшего туда с пищей. На то, насколько хорошо усваивается металл, влияет содержание в организме следующих элементов:

• кальций;
• медь;
• цинк.

Тот кадмий, который попадает к нам из атмосферного воздуха при дыхании, усваивается гораздо лучше (до половины всей массы). Скапливается вещество в печени, почках и кишечнике.

Организм мужчин содержит большее количество вещества, нежели женский. Среднее содержание вещества в почках:

• мужчины — 0,045 мг/г;
• женщины — 0,03 мг/г.

В печени:

• мужчины — 0,0042 мг/г;
• женщины — 0,0034 мг/г.

В ребрах:

• мужчины — 0,0004 мг/г;
• женщины — 0,0005 мг/г.

Выводится металл из организма очень медленно. Считается, что обычная скорость выведения составляет примерно, 0,01 % в сутки от общей массы вещества.

Женский половой гормон эстроген способствует выведению благодаря усилению эндокринных процессов, связанных с медью.

Характерные особенности кадмиевого обмена:

1. Не существует нормальной системы гомеостатического контроля.
2. Металл имеет свойство накапливаться, выводится очень медленно. Примерный период полувыведения — четверть века.
3. Большей частью собирается в печени и почках.
4. Нарушение эндокринных процессов, связанных с обменом цинка, меди, железа, селена и других элементов.

Нехватка

Дефицит элемента, вероятно, препятствует нормальному росту. Исследования в данной области проводились только на лабораторных животных, достоверных данных относительно человека нет.

Излишек

1. Хронический кадмиоз — болезнь, которая развивается при чрезмерно высоком уровне кадмия. Болезнь поражает мочеполовую систему.
2. Велика вероятность заболеваний, связанных с нарушением углеводного обмена, а также болезней, при которых неправильно усваивается белок. В результате глюкоза или белок оказываются в моче, что может привести к некрозу яичек.
3. Возможны заболевания бронхов и легких. Из-за плохого всасывания кишечником железа может развиться малокровие.
4. Повышение АД может привести к гипертонической болезни.
5. Дегенеративные процессы в костях и суставах из-за того, что кадмий замещает кальций, вытесняя его из костей.
6. Проблемы с обонянием, болезни носовой полости.
7. Угроза онкологических заболеваний, связанная со злоупотреблением табакокурением.

Взаимодействие с другими веществами

1. Активно взаимодействует с редкоземельными и двухвалентными металлами.
2. Цинк и медь способствуют выведению металла из организма.
3. Сера, селен, медь и цинк — вещества, способствующие медленному всасыванию металла в кишечнике.
4. Растительная клетчатка также замедляет усвоение вещества.

Жившему в XVI веке алхимику и врачу Парацельсу приписывают знаменитые слова: «Все есть лекарство, все есть яд, и дело только в дозе». Являлся ли знаменитый швейцарец автором этих строк в действительности, нам уже не узнать никогда. Но то, что данное утверждение как нельзя более точно описывает действие кадмия на наш организм — сомнения не вызывает.

Кадмий – химический элемент 2 группы Периодической системы, известен негативным влиянием на организм. В малых дозах он необходим для выполнения ряда функций организма. Проблемы человечества связанные с кадмием, возникают из-за экологических загрязнений и опасности микроэлемента для живых организмов, даже в невысоких концентрациях.

Поэтому важно обладать информацией: как попадает ядовитый металл в организм человека, как он влияет на него; знать признаки отравления микроэлементом; уметь оказать первую помощь потерпевшему.

Какую роль играет кадмий в человеческом организме

Источник пополнения организма микроэлементом – продукты питания и сигаретный дым.

Кадмий не обладает особой необходимостью принимать участие в функционировании различных органов, но участвует в некоторых жизненно важных процессах:

• Активизирует металлозависимые ферменты.
• Присутствует в синтезе печенью гиалуроновой кислоты.
• Способствует ускорению метаболизма металлов: цинка, кальция, железа.
• Влияет на обмен углеводов.

Организму взрослого человека в сутки необходимо поступление 1-5 мкг микроэлемента.

Откуда берётся кадмий в организме

Существует 3 способа попадания микроэлемента в человеческий организм:

С сигаретным дымом

Микроэлемент накапливается в листьях табака. В высушенном сырьё металла содержится значительно больше, чем в свежесрезанных листьях. Интоксикация организма ядовитым элементом происходит и при пассивном курении.

Из воздуха

Особенно много кадмия содержится в пыли городского воздуха, которая образуется при трении тормозных колодок и шин. Присутствие микроэлемента обнаруживается в области расположения тепловых станций, работающих на угле. Микроэлемент содержится в древесном дыме, так как деревья накапливают кадмий из почвы.

С продуктами питания

Кадмий находится в листьях, корнях растений, в зёрнах (особенно в семечках подсолнечника), куда попадает из суперфосфатных удобрений.

Биологи из Новой Зеландии, обнаружив высокое содержание элемента в ракообразных и моллюсках, установили способ попадания ядовитого металла в морскую воду. По их расчётам, кадмий, содержащийся в фосфорных удобрениях, смывается дождями в воды рек, затем – в моря.

В солёной воде элемент высвобождается и попадает в фитопланктон, которым питаются устрицы и моллюски, а также рыбы, обитающие в загрязнённых водах. Наиболее загрязнённым считается Балтийское море из-за множества рек, протекающих по местностям с высокоразвитым сельским хозяйством, и впадающих в него.

Источники микроэлемента

Кадмий включают в себя следующие продукты питания:

• морепродукты (креветки, мидии, устрицы);
• морская капуста;
• почки животных;
• какао;
• рыба;
• грибы;
• говядина и свинина;
• белый хлеб;
• рис;
• маргарин;
• яйца;
• салат.

Дефицит кадмия

Влияние нехватки кадмия на организм не получило достаточного изучения. Эксперименты с подопытными животными доказали, что исключение из рациона микроэлемента приводит к сильному отставанию в росте.

Дефицит микроэлемента начинает проявляться при суточном поступлении кадмия в количестве ниже 0,5 мкг. В среднем ежедневный рацион человека включает 15 мкг кадмия, поэтому дефицит металла встречается редко.

Симптомы, наблюдающиеся при избыточном количестве кадмия

Кадмиевый токсикоз наблюдается при суточном поступлении в организм – 30 мкг элемента. При наличии в человеческом организме микроэлемента в таком количестве нередко наблюдается летальный исход.

Длительное избыточное поступление в организм металла вызывает хронический кадмиоз, характерный поражением половой системы и мочевыводящей. Претерпевает изменения также система дыхания, нередко с проявления эмфиземы лёгких. Часто наблюдается развитие анемии из-за сниженного всасывания железа.

Об избытке кадмия в организме могут свидетельствовать симптомы:

• Сбои в функционировании лёгких.
• Повышенное артериальное давление.
• Почечная недостаточность.
• Анемия.
• Изменение ферментной активности.
• Сердечно-сосудистые патологии.

При превышении кадмия в организме возрастают риски развития:

• неожиданных костных переломов,
• бесплодия,
• ухудшения обоняния,
• болезненности в позвоночнике,
• злокачественного роста,
• болезни итай-итай.

Также нередко наблюдаются деформации костей скелета в результате снижения минерализации костного вещества.

Накопление кадмия организмом

Развитая промышленность становится причиной повышения концентрации кадмия в почве. Растения при высоком почвенном содержании суперфосфатов усваивают микроэлемент в повышенных количествах, при низком – в минимальных.

Кадмий, отнесённый к высокоопасным веществам, (2 класс опасности) имеет тенденцию накапливаться в организме. Полувыведение микроэлемента происходит в течение 10-35 лет. За пол столетия человеческой жизни в организме может накопиться до 50 мг ядовитого металла.

Бо́льшая часть накоплений кадмия припадает на печень (до 25%) и почки (до 60%). Оставшееся количество металла находится:

• в трубчатых костях,
• в поджелудочной железе,
• в селезёнке.

В организме кадмий связывают белок-металлотионеин и альфа 2 глобулин. В связанном виде металл менее опасен, но не безвреден. Накапливаясь в продолжение нескольких лет, элемент приводит к сбою функциональной деятельности почек, камнеобразованию. Химическая структура металла близка цинку, что позволяет кадмию замещать его в биохимических процессах.

Важно! Выкуренная сигарета повышает присутствие кадмия в организме на 0,1 мкг. Экспериментально доказано, что присутствие микроэлемента в организме курящих вызывает развитие злокачественных новообразований лёгких и почек, заболеваний предстательной железы.

Токсическое действие кадмия не может нанести ущерб здоровью внутриутробного ребёнка, благодаря плаценте.

Хроническое отравление кадмием

Постоянное попадание в организм ядовитого микроэлемента, даже в малых дозах, провоцирует развитие:

• почечной недостаточности;
• заболеваний печени,
• эмфиземы лёгких;
• остеопороза;
• мозгового кровоизлияния;
• иммунодефицита;
• анемии;
• артериальной гипертензии.

Существует риск злокачественных новообразований.

Острое отравление ядовитым элементом

Если с пищей, водой в организм поступает большое количество кадмия (до 30 мкг), наступает острое отравление, которое проявляется следующими симптомами:

• резкой головной болью;
• приступообразной рвотой;
• спазмами желудка.
• болевыми ощущениями в области печени.

Особое негативное влияние на организм оказывает ядовитый микроэлемент, проникающий через лёгкие с парами или пылью, так как попадает прямо в кровь, избегая очищения желудком и печенью.

Отёк лёгких, озноб, рвота, потеря сознания свидетельствуют о присутствии опасности для организма, нередко приводящей к летальному исходу, если вовремя не оказана медицинская помощь.

Терапия отравления

Если произошло острое отравление ядовитым металлом, следует обеспечить больному свежий воздух и тепло. После искусственно вызванной рвоты промывают желудок. По окончанию промывания желудка следует принять внутрь 50 мл сероводородной воды.

При остром отравлении металлом необходимо направить неотложную помощь на восстановление проходимости путей дыхания поддержке процесса дыхания и кровообращения. По окончанию процедур рекомендуется выпить тёплое молоко, добавив в него немного пищевой соды. При отравлении парами, содержащими микроэлемент, делают ингаляцию раствором соды (1 ч. ложка на стакан воды).

Нейтрализовать ядовитый металл может препарат «Унитиол». Лекарство, взаимодействуя с кадмием, образует нетоксичные, растворимые в воде соединения. При этом происходит восстановление функций ферментных систем, которые нарушил ядовитый металл. Применяют также стероиды и препараты с мочегонным действием, а также витаминные комплексы.

Особенности диеты

Диета для общего укрепления организма должна включать повышенное количество пектиновых веществ, содержащих такими продуктами:

• пастилой,
• зефиром,
• восточными сладостями,
• выжимками из яблок и цитрусовых,
• морковью,
• абрикосами.

Следует учесть, что пектин сконцентрирован в сердцевине и кожуре фруктов.

Последствия отравления

Отравление ядовитым металлом способно вызвать опасные последствия. Кадмий на долгое время остаётся в организме. Элемент оказывает пагубное действие на ткани костей, вымывая кальций. Это приводит к развитию остеомаляции, остеопороза. Патологии проявляются деформированием костей, искривлением позвоночника.

Дети, подвергающиеся отравлению металлом, нередко болеют энцефалопатией, нейропатией. У детей и взрослых наблюдаются нарушения в функционировании печени и почек. Токсическое действие ядовитого микроэлемента увеличивает риск злокачественного роста.

Кадмий и онкологические заболевания

При обследовании рабочих, находящихся в контакте с кадмием, установлена прямая связь отравления металлом и смертностью от злокачественных опухолей лёгких. Точно просчитать такую зависимость нелегко, так как одновременно может происходить и отравление другими металлами, задействованными на производстве. В 1993 году МАИР установила высокую степень риска онкологических патологий для людей, контактирующих с металлом, а кадмий занесён в список канцерогенов.

Заболевание итай-итай

Патология считается наиболее тяжёлым проявлением хронического отравления микроэлементом. Заболевание обнаружили в прошлом веке в Японии. Население в течение многих лет употребляло в пищу рис, который орошали речной водой, загрязнённой кадмием из рудника. Ядовитый микроэлемент поступал в организм в концентрации свыше 30 мкг. Патологии обнаруживались у женщин после 45 лет, имевших далеко не одну беременность, что приводило к истощению организма при недостатке кальция и витамина Д.

Заболевание итай-итай вызывает деформации скелета, боли в области поясницы, утиной походкой, сильным поражением почек.

Профилактика пагубного действия кадмия

Существуют способы борьбы с ядовитым микроэлементом до момента его попадания в организм. Так как нет возможности исключить кадмий из состава фосфатов, выводят сорта растений, имеющих низкую усвояемость ядовитого металла. Это обходится дорого и требует немалых временных затрат.

При выращивании табака практикуется очищение почвы паслёном чёрным, который является растением-гипераккумулятором по отношению к кадмию. Но дальнейший процесс переработки обогащённых элементом растений паслёна является очень трудоёмким.

Наиболее важной задачей в профилактике заболеваний, вызванных ядовитым элементом, является чистка воздуха. Запреты табакокурения в местах общественного пользования избавляют многих людей пассивного потребления кадмия в составе дыма. Такие запреты вносят ощутимый вклад в общественное здоровье. А также необходимо постоянное ужесточение требований к проведению выбросов промышленными предприятиями, автомобилями.

Предупредить отравления ядовитым металлом на производстве возможно при соблюдении техники безопасности: функционировании вытяжной вентиляции, использование средств индивидуальной защиты.