Kadmiyum zehirlenmesi, Kadmiyum (Cd) grimsi beyaz, alüminyuma benzer bir metaldir. Yeryüzünde çok az, yaklaşık % 0.000011 bulunur. Çinko üretiminde yan ürün olarak elde edilir. Kadmiyum tuzları sarı, turuncu ve kırmızı renkte, ısıya dayanıklı olduklarından seramik, enamel ve plastiklerin renklendirilmesinde ve paslanmaya karşı demir, çelik kaplamalarında kullanılır. Nikel – kadmiyum pillerinde polivinil klorürü kararlı hale getirmede çok önemlidir. İnorganik gübreler bir kısım kadmiyum içerir. Çinko ve kadmiyumun kimyasal yapısının benzerliği biyolojik sistemde de ayni metabolik yolu takip etmelerini sağlar. Bu yüzden, çinko’ya karşı oynadığı rol ve ileri derecede zehirli bir element oluşu biyolojik sistem için kadmiyumun önemini artırmaktadır.
Kadmiyum Metabolizması
Kadmiyum metabolizmasında dikkati çeken husular;
- Homeostatik kontrol mekanizmasının bulunmaması,
- Vücutta çok uzun süreIl yarı ömre sahip olması ve bulunduğu sürede aktivitesini devam ettirmesi,
- Daha ziyade yumuşak dokularda, başlıca böbrek ve karaciğerde yoğunlaşması,
- Hem absorbsiyonda hem de dokularda diğer iki değerli elementlerle çok kuvvetli etkileşim göstermesidir.
Kadmiyumun organizmaya girişi solunum ve sindirim yolları iledir. Solunum yolu ile kadmiyumun akciğerlere alınması partiküllerin büyüklüğüne, fiziko-kimyasal şekline ve akciğerlerde depolanan kadmiyumun kaderine bağlıdır. Sigara içenlerde dumanla alınan kadmiyumun % 50’sinin akciğerlerde kaldığı belirtilmektedir. Hayvanlarda ise solunum yolu ile alınan kadmiyumun % 10-40 oranında akciğerler tarafından absorbe olabilmektedir. Sindirim sistemime geçen kadmiyumun absorbsiyonu hayvan türü ve bileşiğin kimyasal yapısına bağlıdır. Kadmiyumun absorbsiyon ve birikimini toksik olmayan eşik seviyede tutacak kontrol mekanizmasının bulunmadığı bildirilmektedir. İnsanlarda sindirim sistemi yolu ile alınan kadmiyumun sadece % 6’ya yakın bir kısmı absorblanmakta, kalan miktar gaita ile atılmaktadır. Hayvanlarda sindirim sistemine geçen kadmiyumun ancak % 2’si absorblanmakta, kalan miktar gaita ile atılmaktadır. Kadmiyum ince bağırsak duvarında muhtemelen mukoza hücrelerin de birikime yol açmaktadır.
Mukoza hücrelerinde depolanma ve kana geçme oranı alınan miktara göre değişmektedir. Diyette yeterli çinko bulunması halinde Japon bıldırcınlarında kadmiyumun ince bağırsaklarda alı konduğu gözlenmiştir. Bölümlere ayrılmış sıçan bağırsaklarında yapılan bir denemede kadmiyumun radyoaktif bakır (64Cu) absorbsiyonunu büyük oranda engellediği gözlenmiştir. Fakat çinko, mangan ve bakırın üçlü saplementi sonucu Japon bıldırcınlarında dokularda kadmiyum yoğunluğunun azaldığı dikkati çekmektedir. Piliçlere 75 ug/g kadmiyum verildiğinde radyoaktif demir (59Fe) absorbsiyonunda önemli derecede düşme gözlenmiştir. Farelerde içme suyu veya doğrudan mideye kadmiyum verildiğinde aynı sonuçla karşılaşılmıştır. Benzeri durum insanlarda da geçerli bulunmuştur. Kalsiyumdan ve D vitamininden düşük diyetlerle beslenmede kadmiyumun absorbsiyonu ve dokularda birikimi artmaktadır. Yalnız başına D vitamininden noksan diyetle beslenme durumunda da kadmiyum absorbsiyonu artmaktadır.
Bağırsaklardan absorbsiyonda absorbsiyon mekanizmasında işlevi olan bağlayıcılara (ligands) bağlanma yarışı, kadmiyumla çinko, demir gibi temel elementler arasındaki antagonizmi ortaya koymaktadır. Fakat çok düşük seviyede kadmiyumun temel elementlerin absorbsiyonunu etkileyip etkilemediği bilinmemektedir. Kadmiyumla temel elementler arasındaki etkileşimde diyet faktörü sadece absorbsiyonu değil ayni zamanda kadmiyum toksisitesinde de etkili olmaktadır.
Fare ve sıçanlarda ağız yolu ile verilen kadmiyumun pek az bir kısmı plazentaya geçmektedir. Fakat gebeliğin son döneminde kadmiyum klorür olarak enjekte edilen radyoaktif kadmiyum (115Cd) daha yüksek oranda plazentaya geçer. Gerek sıçanlarda gerekse sığırlarda çok düşük seviyede kadmiyum süte geçebilmektedir. Yumurta için de ayni durum söz konusudur. Enjekte edilen kadmiyumun pek az bir kısmı safra yolu ile sindirim sisteminden atılmaktadır. İdrarla atılım çok düşüktür. İdrardan atılım organizmanın kadmiyum deposu yükseldikçe hızlanmaktadır. Toklularda 60 ppm kadmiyumun yaklaşık % 95’i gaita ile atılmaktadır. Sığırlarda da ayni durum söz konusudur. Sıçanlarda tek doz kadmiyumun bağırsaklardan absorbsiyonu yaklaşık % 0.3 — 2.5 kadardır.
Tüm vücutta alıkonan kadmiyumun biyolojik yarı ömrü sıçanlarda yaklaşık 206 gün bulunmuştur. Farelerde biyolojik yarı ömür 200, serçelerde 99 gündür. Sıçanlarda sürekli alınan kadmiyumun bir yıl sonra % 1’i, ikinci yılda % 0.6-0.9’u organizmada alıkonmaktadır. Bu durum hemen hemen her doz seviyesinde ayni miktardadır. Kadmiyum kandan çok hızlı bir şekilde çekilmekte ve karaciğer, böbrekler, sindirim sistemi mukoza hücreleri, tükürük bezleri, pankreas, hipofiz bezi, börek üstü bezleri, tiroid, dalak, lenf yumruları, testisler, kıl follikülleri, kalp ve ana damarlarda birikmekte fakat zamanla böbrekteki birikim artmaktadır. Araştırıcılar, ağız yolu ile radyoaktif kadmiyum (115Cd) verilmesinden dört gün sonra yumurta tavuklarının % 2.3, kobayların % 1.9, maymunların % 4 oranında verileri kadmiyumu vücutlarında alıkoyduklarını, radyoaktivitenin pik noktasına 45 dakikada eriştiğini, 6 saat sonra normal düzeye indiğini, 96 saat ayni düzeyde kaldığını saptamışlardır. Kadmiyum en çok, sıra ile, iskelette kaslarda, akciğerler, kan ve tüylerde depolanmaktadır. Yumuşak dokularda depolanma daha düşüktür, bunlarda 96 saat sonra en yüksek seviyeye çıkmaktadır. Kuru ağırlığa (KM) göre böbrekler en çok kadmiyum depo eden organlardır. Kadmiyumun yumurtada depolanma oranı düşüktür ve sağlık açısından bir risk oluşturmaz.
Kadmiyum Zehirlenmesi, Yaygınlığı ve Sebepleri (Epidemiyoloji ve Etiyoloji)
Kadmiyumun endüstride yaygın bir şekilde kullanılması çevreye yayılmasını artırmaktadır. En çok yayılma maden cevherlerinin çıkarılması ve eritme işlemleri sırasında olmaktadır. Bunu takiben üretim sürecinde kadmiyum bulaşmış artık ürünlerin çevreye atılması şeklinde de yayılmaktadır. Hava, su ve toprağa yayılan kadmiyum hayvanlar ve insanlar tarafından alınmaktadır. Bazı durumlarda tozlarla yayılma sonucu (pollution) otların kadmiyum oranı normalin 40 katına kadar yükselmektedir. Bitkiler tarafından yüzeyden ve topraktan alınan kadmiyum köklerde birikmektedir. Bazı bitkilerin (yonca gibi) topraktan kadmiyum alma kapasiteleri oldukça yüksektir. Kadmiyum bitkiler tarafından, düşük pH’lı, organik maddeli ve yüksek ısılı topraklardan daha fazla alınmaktadır.
Şehirlerin kanalizasyon artıklarının gübre olarak kullanılması gerek İnsan gerekse hayvan yem maddelerinde kadmiyumun artmasına neden olmaktadır. Tarımda gübre olarak kullanılan süperfosfatlar ve benzeri Ürünler kadmiyum artışına yol açmakta fakat bu artış hiç bir zaman kanalizasyon artıklarının yol açtığı artış seviyesine ulaşmamaktadır. Bitkilerde en yüksek kadmiyum yapraklarda yer alır. Geniş yapraklı sebzelerde kadmiyum 100 ppm’e (KM) kadar yükselmekte fakat bitkide herhangi bir tok sikoza yol açmamaktadır. Buğday ve soyada yaprak ve danelerin kadmiyum oranı ayni düzeydedir. Mısırda danede yapraktan daha düşüktür. Hayvanların tüketimine sunulan yem bitkileri yaklaşık 0. 5 ppm (KM) kadmiyum içerirler. Birleşik devletlerde Florida’da üretilen yem fosfatlarında yaklaşık 6 – 7 ppm kadmiyum bulunduğu saptanmıştır. Hayvan beslenme. sinde yemlere fosfat saplementinin yaklaşık % 1 olduğu kabul edilirse, hayvanın diyetle yaklaşık 0. 06 – 0. 07 ppm/gün kadmiyum alacağı varsa yılmaktadır.
Kadmiyumun organizmadaki yarı ömrü uzun olduğundan, absorblanmasını asgariye indirecek faktörler çok önemlidir. Ağız yolu ile metal bağlayıcıyıcılarla (thionein) kadmiyum veya kadmiyum klorür olarak verildiğinde bağırsak mukozasında benzer şekilde birikmektedir. Thionein’e bağlı kadmiyum, bağırsak mukozasından diğer organlara klorür bileşiğinden daha fazla nakledilmekte ve mukozada daha fazla yıkıma neden olmaktadır.
Kadmiyumla diğer yem maddeleri arasındaki etkileşime gelince; hayvanlarda hudut seviyede veya noksan çinko alımında kadmiyum doku çinko seviyesinin düşmesine ve çinko noksanlığının hızlanmasına yol açmaktadır. Yüksek seviyede diyet çinkosu kadmiyumun zehir etkisini azaltmakta veya etkisizleştirmektedir. Bakır noksan sıçanlarda kadmiyum canlı ağırlık kazancının düşmesine ve düşük hemoglobin yoğunluğuna yol açmaktadır. Bakır ve çinko saplementi yapıldığında ise durum tamamı ile normale dönmektedir. Bakır ve demir noksan piliçlerde demir, bakır ve çinko saplementi 25’ten 400 ppm’e kadar olan kadmiyumun zararlı etkisini önlemektedir. Sıçanlarda, kadmiyumun B6 vitamini (pyridoxol) noksanlığına yol açması demir ve çinko saplementi ile önlenebilmektedir. Bıldırcınlarda C vitamininin kadmiyumun toksik etkisini bariz şekilde azalttığı gözlenmiştir. Kalsiyumdan noksan beslenen sıçanlarda kadmiyum böbreklerde hipertrofiye, giomerulus ve tubuluslarda dejenerasyona, kemik dokusu kortikalinde (dış bölgesinde) incelmeye, osteositlerde ve epifizlerdeki kıkırdak dokusu mukopolisakkarid asitlerinde azalmaya yol açmaktadır. Karaciğer ve böbrek kadmiyum yoğunluğu yükselmektedir. Ağızdan tüple günde 10 mg kadmiyum verilen sıçanlarda damar ve ağız yolu ile verilen radyoaktif kalsiyumla (47Ca) yapılan bir çalışmada gaita ve idrarla kalsiyum atılımının yükseldiği gözlenmiştir. Diyet demir seviyesi sınır düzeyde olduğunda kadmiyumun böreklere geçişi hızlanmaktadır.
Ağız yolu ile düşük seviyede kronik kadmiyum zehirlenmesi bağırsak villilerindeki emilmeyi sağlayan (absorbtive) hücrelerde yıkıma, kan basıncının yükselmesine, kalpte hipertrofiye ve akciğerlerde fibrozise yol açmaktadır. Enzim faaliyetlerinde değişikliğe, amino asitlere örneğin histidine ve DNA’e bağlanarak oksidadif fosforilasyon ve hücre çoğalmasında olumsuz etkilere neden olmaktadır. Ağız yolu ile 5 ug/kg vücut ağırlığında kadmiyumun sürekli alınması fizyolojik etkiye neden olacak doz kabul edilmekle birlikte çinko, bakır, demir gibi diyette bulunan yem maddelerinin yoğunluğu ile etkileşim söz konusu olduğundan, kadmiyum zehirlenmesi eşik dozun saptanması güçlük yaratmaktadır. Ananın kadmiyuma maruz kalması döllerde demir, bakır, çinko metabolizmasını olumsuz etkilemektedir. Böbreklerde düşük seviyede kadmiyum birikimi çinko ve bakırın böbreklerde metal bağlayıcılar bölgesinin daralmasına dolayısıyla işlevinin azalmasına yol açmaktadır.
İnsanlarda uzun süre kadmiyuma maruz kalanlarda hedef organlar akciğerler ve böbreklerdir. Akciğerlerde yıkım daha ziyade maden ocakları ve rafinerilerde çalışan işçilerde gözlenmektedir. Bunlarda da akciğerlerde yıkımdan daha önce böbreklerin işlevlerinde bozukluklar göze çarpar. Dolayısıyla böbrekler, gerek ağız gerekse solunum yolu ile olan kadmiyum zehirlenmesi yıkımın başladığı ilk organdır.
Kadmiyum bulaşmış yem maddelerini tüketen yaşlı Japon kadınlarında bazen kemik erimesi (osteomalacia) bulguları (itai-itai hastalığı) gözlenmektedir. İsveç’te erkek işçilerde böbrek taşları yaygınken, kadınlarda osteomalacia görülmüştür. Bu durum erkek işçilerin kadın işçilerden daha fazla kalsiyum tüketmelerine bağlanmaktadır.
Deneysel çalışmaların sonuçları kadmiyumun akciğerlerde karsinojenik rol oynadığını doğrulamaktadır. Bazı kadmiyum bileşiklerinin fare ve sıçanların testis ve prostatlarında enjeksiyon bölgesinde tümör oluşumuna neden olduğu gözlenmiştir. Fakat yapılan deneysel çalışmaların hepsinden aynı sonuç elde edilememiştir.
Kadmiyuma maruz kalan hayvanlarda diyet ve depo demir oranları hudut veya düşük düzeyde ise anemi şekillenmesi olasılığı vardır.
Kadmiyum Zehirlenmesi Tanı ve Tedavi Nasıl Yapılır?
Sağaltım için mutlaka Veteriner Hekim ‘inize başvurun. Burada yazılan tedaviler bilgi amaçlıdır. Burada verilen bilgilerle tedavi edilmeye çalışılan hastanın oluşabilecek olumsuz tüm sonuçlar için hiçbir sorumlukluk kabul edilmez.
Tubular proteinurie (böbrekten protein atılması) kadmiyum zehirlenmesi ilk ortaya çıkan durumdur. Böbreklerde ilk fonksiyon bozukluğu düşük molekül ağırlıklı proteinlerin idrarla atılmasıdır. Yüksek oranda kadmiyuma maruz kalmalarda idrarda amino asit, şeker ve fosfat (aminoacidurla, giucosurla ve phosphaturla) birlikte görülmektedir.
Kadmiyuma maruz kalanlarda diğer bir bulgu da kan basıncının yükselmesidir. Fakat kronik kadmiyum zehirlenmesi yüksek kan basıncına yol açma mekanizması tam olarak anlaşılamamıştır. Köpekler ve sıçanlarla yapılan denemelerin hepsinde yüksek kan basıncı sağlanamamışsa da kadmiyum zehirlenmesi kan basıncının yükselmesinde üstün bir rolü olduğu kabul edilmektedir.
Hangi yolla olursa olsun kadmiyum alımının yüksek olduğu anlaşılır anlaşılmaz derhal buna engel olunmalıdır. Bunun nedeni kadmiyumun biyolojik yarı ömrünün çok uzun olmasından toksik etkinin uzun sürmesi ve organizmadan atılımını hızlandıracak bir yolun bilinmemesidir. Farelere 300 ppm kadmiyum içeren içme suyunun 10 gün süre ile verilmesinden sonra 180 gün süre ile muhtelif aralıklarla karaciğer ve böbrek kadmiyumu analizi yapılmış, 20 gün süreyle karaciğer kadmiyumunun sabit kaldığı, 40 ve 180. günlerde düşüş gösterdiği gözlenmiştir. Böbrekte 10 gün süreyle artış gözlenmiş fakat 180. günde bir fark gözlenmemiştir.
Kadmiyum zehirlenmesinden sonra şelatlarla tedavi hemen uygulandığında iyi sonuç vermektedir. Fakat zamanla şelat tedavisi etkisini kaybetmektedir. Bunun nedeni, zaman geçtikçe kadmiyumun dokulardaki metal bağlayıcılara bağlanmış olması ve şelatlar hücre dışında yer alırken kadmiyumun hücre içerisinde bulunmasıdır. Askorbik asit, D vitamini, şelatlı çinko, cysteine, gluthatione ve çinko, demir, selenyum saplementi bir dereceye kadar kadmiyum zehirlenmesi için önlem olabilmektedir. Ancak kadmiyuma maruz kalınmadan önce bunların organizmadaki oranlarının yükseltilmesi daha iyi sonuç vermektedir.
Kaynakça
Çiftlik Hayvanlarının Beslenme Hastalıkları (Nutritional Diseases), Doç. Dr. Ş. Kaya Göksoy, TDV Yayın Matbaacılık, Ankara 2003, 195-200.
