Gunnar Nordberg
Ocurrencia y usos
El cadmio (Cd) tiene muchas similitudes químicas y físicas con el zinc y ocurre junto con el zinc en la naturaleza. En minerales y menas, el cadmio y el zinc generalmente tienen una proporción de 1:100 a 1:1,000.
El cadmio es altamente resistente a la corrosión y ha sido ampliamente utilizado para la galvanoplastia de otros metales, principalmente acero y hierro. Los tornillos, las tuercas, las cerraduras y diversas piezas para aeronaves y vehículos de motor se tratan con frecuencia con cadmio para resistir la corrosión. Hoy en día, sin embargo, solo el 8% de todo el cadmio refinado se usa para revestimientos y revestimientos. Los compuestos de cadmio (30% del uso en países desarrollados) se usan como pigmentos y estabilizadores en plásticos, y el cadmio también se usa en ciertas aleaciones (3%). Las baterías portátiles pequeñas recargables que contienen cadmio, utilizadas, por ejemplo, en teléfonos móviles, comprenden un uso de cadmio en rápido aumento (el 55% de todo el cadmio en los países industrializados en 1994 se utilizó en baterías).
El cadmio se encuentra en varias sales inorgánicas. Lo más importante es estearato de cadmio, que se utiliza como estabilizador térmico en plásticos de cloruro de polivinilo (PVC). Sulfuro de cadmio y sulfoseleniuro de cadmio se utilizan como pigmentos amarillos y rojos en plásticos y colores. El sulfuro de cadmio también se utiliza en fotocélulas y células solares. Cloruro de cadmio actúa como fungicida, ingrediente en baños de galvanoplastia, colorante para pirotecnia, aditivo para soluciones de estañado y mordiente en tintura y estampación de textiles. También se utiliza en la producción de ciertas películas fotográficas y en la fabricación de espejos y revestimientos especiales para tubos de vacío electrónicos. Óxido de cadmio es un agente de galvanoplastia, un material de partida para estabilizadores térmicos de PVC y un componente de aleaciones de plata, fósforos, semiconductores y esmaltes de vidrio y cerámica.
El cadmio puede representar un peligro ambiental, y muchos países han introducido acciones legislativas destinadas a disminuir el uso y la posterior propagación ambiental del cadmio.
Metabolismo y acumulación
La absorción gastrointestinal del cadmio ingerido es del 2 al 6% en condiciones normales. Las personas con bajas reservas de hierro en el cuerpo, reflejadas en bajas concentraciones de ferritina sérica, pueden tener una absorción de cadmio considerablemente mayor, hasta el 20 % de una dosis dada de cadmio. También se pueden absorber cantidades significativas de cadmio a través de los pulmones a partir de la inhalación de humo de tabaco o de la exposición ocupacional al polvo de cadmio atmosférico. La absorción pulmonar del polvo de cadmio respirable inhalado se estima en 20 a 50%. Después de la absorción a través del tracto gastrointestinal o los pulmones, el cadmio se transporta al hígado, donde se inicia la producción de una proteína de bajo peso molecular que se une al cadmio, la metalotioneína.
Se considera que alrededor del 80 al 90% de la cantidad total de cadmio en el cuerpo está unido a la metalotioneína. Esto evita que los iones de cadmio libres ejerzan sus efectos tóxicos. Es probable que pequeñas cantidades de cadmio unido a metalotioneína abandonen constantemente el hígado y se transporten al riñón a través de la sangre. La metalotioneína con el cadmio unido a ella se filtra a través de los glomérulos hacia la orina primaria. Al igual que otras proteínas y aminoácidos de bajo peso molecular, el complejo metalotioneína-cadmio se reabsorbe posteriormente desde la orina primaria hacia las células tubulares proximales, donde las enzimas digestivas degradan las proteínas absorbidas en péptidos y aminoácidos más pequeños. Los iones de cadmio libres en las células resultan de la degradación de la metalotioneína e inician una nueva síntesis de metalotioneína, uniendo el cadmio y protegiendo así a la célula de los iones de cadmio libres altamente tóxicos. Se considera que la disfunción renal ocurre cuando se excede la capacidad de producción de metalotioneína de las células tubulares.
El riñón y el hígado tienen las concentraciones más altas de cadmio, y juntos contienen alrededor del 50 % de la carga corporal de cadmio. La concentración de cadmio en la corteza renal, antes de que ocurra el daño renal inducido por cadmio, es generalmente unas 15 veces la concentración en el hígado. La eliminación del cadmio es muy lenta. Como resultado de esto, el cadmio se acumula en el cuerpo y las concentraciones aumentan con la edad y la duración de la exposición. Con base en la concentración de órganos a diferentes edades, la vida media biológica del cadmio en humanos se ha estimado en el rango de 7 a 30 años.
Toxicidad aguda
Inhalación de compuestos de cadmio en concentraciones superiores a 1 mg Cd/m3 en el aire durante 8 horas, o en concentraciones más altas durante períodos más cortos, puede provocar neumonitis química y, en casos graves, edema pulmonar. Los síntomas generalmente ocurren dentro de 1 a 8 horas después de la exposición. Son similares a los de la gripe y similares a los de la fiebre de los humos metálicos. Los síntomas más graves de neumonitis química y edema pulmonar pueden tener un período de latencia de hasta 24 horas. La muerte puede ocurrir después de 4 a 7 días. Exposición a cadmio en el aire en concentraciones superiores a 5 mg Cd/m3 es más probable que ocurra cuando las aleaciones de cadmio se funden, sueldan o sueldan. La ingestión de bebidas contaminadas con cadmio en concentraciones superiores a 15 mg Cd/l provoca síntomas de intoxicación alimentaria. Los síntomas son náuseas, vómitos, dolores abdominales ya veces diarrea. Las fuentes de contaminación de alimentos pueden ser ollas y sartenes con glaseado que contenga cadmio y soldaduras de cadmio utilizadas en máquinas expendedoras de bebidas frías y calientes. En animales, la administración parenteral de cadmio en dosis superiores a 2 mg Cd/kg de peso corporal provoca necrosis de los testículos. No se ha informado tal efecto en humanos.
Toxicidad crónica
Se ha informado intoxicación crónica por cadmio después de una exposición ocupacional prolongada a vapores de óxido de cadmio, polvo de óxido de cadmio y estearatos de cadmio. Los cambios asociados con el envenenamiento crónico por cadmio pueden ser locales, en cuyo caso involucran el tracto respiratorio, o pueden ser sistémicos, como resultado de la absorción de cadmio. Los cambios sistémicos incluyen daño renal con proteinuria y anemia. La enfermedad pulmonar en forma de enfisema es el síntoma principal de una fuerte exposición al cadmio en el aire, mientras que la disfunción y el daño renal son los hallazgos más destacados después de una exposición a largo plazo a niveles más bajos de cadmio en el aire del lugar de trabajo o a través de alimentos contaminados con cadmio. La anemia hipocrómica leve se encuentra con frecuencia entre los trabajadores expuestos a altos niveles de cadmio. Esto puede deberse tanto al aumento de la destrucción de glóbulos rojos como a la deficiencia de hierro. La decoloración amarilla de los cuellos de los dientes y la pérdida del sentido del olfato (anosmia) también se pueden observar en casos de exposición a concentraciones muy altas de cadmio.
El enfisema pulmonar se considera un posible efecto de la exposición prolongada al cadmio en el aire en concentraciones superiores a 0.1 mg Cd/m3. Se ha informado que la exposición a concentraciones de alrededor de 0.02 mg Cd/m3 por más de 20 años puede causar ciertos efectos pulmonares. El enfisema pulmonar inducido por cadmio puede reducir la capacidad de trabajo y puede ser la causa de invalidez y acortamiento de la vida. Con la exposición prolongada a cadmio de bajo nivel, el riñón es el órgano crítico (es decir, el órgano afectado primero). El cadmio se acumula en la corteza renal. Se ha estimado previamente que las concentraciones que superan los 200 µg de Cd/g de peso húmedo causan disfunción tubular con disminución de la reabsorción de proteínas de la orina. Esto causa proteinuria tubular con aumento de la excreción de proteínas de bajo peso molecular como
α,α-1-microglobulina (proteína HC), β-2-microglobulina y proteína fijadora de retinol (RTB). Sin embargo, investigaciones recientes sugieren que el daño tubular puede ocurrir a niveles más bajos de cadmio en la corteza renal. A medida que avanza la disfunción renal, los aminoácidos, la glucosa y los minerales, como el calcio y el fósforo, también se pierden en la orina. El aumento de la excreción de calcio y fósforo puede alterar el metabolismo óseo, y los trabajadores del cadmio informan con frecuencia de cálculos renales. Después de una exposición prolongada a niveles medios a altos de cadmio, los glomérulos del riñón también pueden verse afectados, lo que lleva a una disminución de la tasa de filtración glomerular. En casos severos puede desarrollarse uremia. Estudios recientes han demostrado que la disfunción glomerular es irreversible y dependiente de la dosis. Se ha informado osteomalacia en casos de intoxicación crónica grave por cadmio.
Para prevenir la disfunción renal, manifestada por β-2-microglobulinuria, particularmente si la exposición ocupacional a vapores y polvo de cadmio es probable que dure 25 años (a 8 horas de trabajo por día y 225 días de trabajo por año), se recomienda que la la concentración promedio de cadmio respirable en el lugar de trabajo debe mantenerse por debajo de 0.01 mg/m3.
Se ha producido una exposición excesiva al cadmio en la población general a través de la ingestión de arroz y otros alimentos contaminados, y posiblemente del agua potable. La enfermedad itai-itai, un tipo doloroso de osteomalacia, con múltiples fracturas que aparecen junto con disfunción renal, ha ocurrido en Japón en áreas con alta exposición a cadmio. Aunque la patogenia de la enfermedad de itai-itai todavía está en discusión, en general se acepta que el cadmio es un factor etiológico necesario. Cabe destacar que el daño renal inducido por cadmio es irreversible y puede empeorar incluso después de que haya cesado la exposición.
Cadmio y cáncer
Hay pruebas sólidas de las relaciones dosis-respuesta y un aumento de la mortalidad por cáncer de pulmón en varios estudios epidemiológicos en trabajadores expuestos a cadmio. La interpretación se complica por las exposiciones simultáneas a otros metales que se sabe o se sospecha que son cancerígenos. Sin embargo, las observaciones continuas de trabajadores expuestos a cadmio no han arrojado evidencia de una mayor mortalidad por cáncer de próstata, como se sospechó inicialmente. La IARC en 1993 evaluó el riesgo de cáncer por la exposición al cadmio y concluyó que debería considerarse carcinógeno humano. Desde entonces, ha surgido evidencia epidemiológica adicional con resultados un tanto contradictorios y, por lo tanto, la posible carcinogenicidad del cadmio sigue sin estar clara. Sin embargo, está claro que el cadmio posee fuertes propiedades cancerígenas en experimentos con animales.
Medidas de Seguridad y Salud
La corteza renal es el órgano crítico con la exposición a cadmio a largo plazo a través del aire o los alimentos. La concentración crítica se estima en alrededor de 200 µg Cd/g de peso húmedo, pero puede ser menor, como se indicó anteriormente. Para mantener la concentración de la corteza renal por debajo de este nivel incluso después de una exposición de por vida, la concentración promedio de cadmio en el aire del lugar de trabajo (8 horas por día) no debe exceder los 0.01 mg Cd/m3.
Los procesos de trabajo y las operaciones que puedan liberar vapores o polvo de cadmio a la atmósfera deberían estar diseñados para mantener los niveles de concentración al mínimo y, si es factible, estar cerrados y provistos de ventilación por extracción. Cuando es imposible mantener una ventilación adecuada (p. ej., durante la soldadura y el corte), se deben llevar respiradores y se deben tomar muestras del aire para determinar la concentración de cadmio. En áreas con peligros de partículas voladoras, salpicaduras de productos químicos, calor radiante, etc. (p. ej., cerca de tanques y hornos de galvanoplastia), los trabajadores deben usar equipo de seguridad adecuado, como protección para los ojos, la cara, las manos y los brazos y ropa impermeable. Se deben proporcionar instalaciones sanitarias adecuadas y se debe alentar a los trabajadores a que se laven antes de las comidas y se laven bien y se cambien de ropa antes de salir del trabajo. Se debe prohibir fumar, comer y beber en las áreas de trabajo. El tabaco contaminado con polvo de cadmio de los lugares de trabajo puede ser una vía de exposición importante. Los cigarrillos y el tabaco de pipa no deben llevarse en la sala de trabajo. El aire de escape contaminado debe filtrarse, y las personas a cargo de los colectores de polvo y los filtros deben usar respiradores mientras trabajan en el equipo.
Para asegurarse de que no se produzca una acumulación excesiva de cadmio en el riñón, los niveles de cadmio en la sangre y en la orina deben controlarse periódicamente. Los niveles de cadmio en la sangre son principalmente una indicación de la exposición de los últimos meses, pero se pueden utilizar para evaluar la carga corporal unos años después de que haya cesado la exposición. Un valor de 100 nmol Cd/l de sangre entera es un nivel crítico aproximado si la exposición es regular durante períodos prolongados. Los valores de cadmio en la orina se pueden usar para estimar la carga corporal de cadmio, siempre que no haya ocurrido daño renal. La OMS ha estimado que 10 nmol/mmol de creatinina es la concentración por debajo de la cual no debería producirse una disfunción renal. Sin embargo, investigaciones recientes han demostrado que la disfunción renal ya puede ocurrir con alrededor de 5 nmol/mmol de creatinina.
Dado que los niveles en sangre y orina mencionados son niveles en los que se ha observado la acción del cadmio en el riñón, se recomienda aplicar medidas de control siempre que las concentraciones individuales de cadmio en orina y/o en sangre superen los 50 nmol/l en sangre entera o
3 nmol/mmol de creatinina respectivamente. Se deben realizar exámenes médicos previos al empleo a los trabajadores que estarán expuestos a polvo o vapores de cadmio. Las personas con trastornos respiratorios o renales deben evitar este tipo de trabajo. El examen médico de los trabajadores expuestos a cadmio debe realizarse al menos una vez al año. En los trabajadores expuestos al cadmio durante períodos prolongados, se deben realizar regularmente mediciones cuantitativas de ß-2-microglobulina u otras proteínas relevantes de bajo peso molecular en la orina. Las concentraciones de ß-2-microglobulina en la orina normalmente no deben exceder los 34 µg/mmol de creatinina.
Tratamiento del envenenamiento por cadmio
A las personas que hayan ingerido sales de cadmio se les debe hacer vomitar o lavarles el estómago; las personas expuestas a la inhalación aguda deben retirarse de la exposición y recibir oxigenoterapia si es necesario. No existe un tratamiento específico para el envenenamiento crónico por cadmio y se debe confiar en el tratamiento sintomático. Por regla general está contraindicada la administración de agentes quelantes como BAL y EDTA ya que son nefrotóxicos en combinación con el cadmio.