Cadmium
Cadmium
Synonym(e)
Kadmium
Englischer Begriff
cadmium
Definition
Cadmium (chemisches Symbol: Cd) ist ein dem Zink chemisch verwandtes, giftiges Übergangsmetall (Übergangsmetalle) mit der Ordnungszahl 48. Es gehört zu den für den Menschen nicht essenziellen Ultraspurenelementen.
Struktur
Cadmium liegt als zweiwertiges Kation vor. Im Blutplasma ist Cd vorwiegend an Albumin und α2-Makroglobuline, in Zellen zum großen Teil an Metallothionein (MT) gebunden. In seinem Ionenradius ist Cd dem Calcium ähnlich.
Molmasse
Relative Atommasse: 112,411.
Synthese – Verteilung – Abbau – Elimination
Cadmium wird hauptsächlich über die Nahrung, nur zu einem geringen Teil über Trinkwasser und die Atemluft aufgenommen. Die Resorptionsrate beträgt 5 %, sie erhöht sich bei Calcium-, Eisen- und Proteinmangel auf 15–20 %. Im Blut liegt Cd an Erythrozyten und Lymphozyten gebunden vor, der Anteil im Plasma ist gering. In der Leber, die etwa 15 % des Körpercadmiums enthält, induziert Cd die Synthese des MT und wird von diesem gebunden. MT übt neben der Speicher- eine Schutzfunktion aus, indem es freies Cd bindet. Als MT-Komplex gelangt Cd zur Niere als dem Hauptspeicherorgan (50 % der Körperlast). Dort wird Cd-MT glomerulär filtriert, tubulär rückresorbiert und in den Tubuluszellen gespeichert, was zu einer Akkumulation in der Nierenrinde führt. Resorbiertes Cd wird renal, der Rest über den Stuhl ausgeschieden. Tolerierbare Aufnahme pro Tag: 1 μg/kg KG.
Halbwertszeit
Zweiphasige Ausscheidungskinetik: schnell 75–128 Tage, langsam 10–30 Jahre.
Funktion – Pathophysiologie
Eine physiologische Funktion des Cadmiums ist für den Menschen nicht bekannt, dagegen hat es als Umweltgift Bedeutung. Cadmiumquellen sind Industrieemissionen, belastete Böden und Nahrungsmittel, Düngemittel, Farben, Glasuren, Akkumulatoren, Batterien, Zusätze zu Kunststoffen, Tabakrauch. In Abhängigkeit vom Aufnahmeweg, der aufgenommenen Menge und der Widerstandsfähigkeit des Organismus treten bei erhöhter Zufuhr akute und/oder chronische Intoxikationen mit verschieden schweren klinischen Symptomen auf, die bei akuter Belastung bis zum Tod führen können. Im Vordergrund stehen Nephrotoxizität (Proteinurie, Reduzierung der glomerulären Filtration), Wirkungen auf das Gefäßsystem (Bluthochdruck) und kanzerogene Wirkungen (Lungenkrebs nach Inhalation). In Japan wurden bei hoher Belastung Störungen des Knochenstoffwechsels (Itai-Itai-Krankheit) beobachtet.
Untersuchungsmaterial – Entnahmebedingungen
Blut, Urin, Haare.
Probenstabilität
Blut und Urin: 20 °C, 4–8 °C 28 Tage, −20 °C 1 Jahr.
Präanalytik
Analytik
Elektrothermische Atomabsorptionsspektrometrie, potenziometrische Strippinganalyse.
Konventionelle Einheit
μg/L, μg/d, μg/g, μg/g Kreatinin.
Internationale Einheit
nmol/L, nmol/d, nmol/g.
Umrechnungsfaktor zw. konv. u. int. Einheit
nmol/L (d, g) = 8,896 × μg/L (d, g), μg/L (d, g) = 0,1124 × nmol/L (d, g).
Referenzbereich – Erwachsene (Nichtraucher).
Referenzbereich – Kinder
Blut: <0,3 μg/L. Urin: <0,2 μg/L. Haare: <0,25 μg/g (Literatur s. Erwachsene).
Indikation
Verdacht auf akute oder chronische Cadmiumbelastung oder -vergiftung.
Interpretation
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Die Cadmiumwerte sind stark von der geographischen Region und der Umweltbelastung abhängig. Im Alter nehmen die Werte leicht zu. Raucher haben bis zu 5-fach höhere Werte als Nichtraucher.
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Cadmium im Blut dient der Erfassung der aktuellen (akuten) Belastung, Cadmium im Urin der Beurteilung der Gesamtkörperlast (chronische Belastung). Bei Überschreiten einer Blutkonzentration von 2 μg/L oder der HBM-I-Werte (Human-Biomonitoring-Wert) im Urin sind Kontrolluntersuchungen angezeigt, die zusätzlich den Eisenstoffwechsel und die Nierenfunktion mit erfassen sollen. Cadmium und Eisen werden über denselben Transporter resorbiert, weshalb bei Eisenmangelanämie eine verstärkte Cadmiumresorption eintreten kann. Eine eingeschränkte Nierenfunktion könnte eine verstärkte Cadmiumspeicherung erklären.
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Cadmium im Haar ist als Belastungsindikator nicht geeignet und nur als Zusatzuntersuchung bei gering erhöhten Blut- und Urinwerten zu empfehlen. Es wird die Cadmiumaufnahme während der Wachstumsphase des Haares angezeigt, und es bestehen keine Zusammenhänge mit der Konzentration im Blut und Urin.
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BLW-Wert (Urin): nicht festgelegt (BAT-Liste in DFG 2017).
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BAR-Wert (Blut): 1 μg/L; BAR-Wert (Urin): 0,8 mg/L (BAT-Liste in DFG 2017).
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HBM-I-Werte (Urin): Kinder und Jugendliche 0,5 μg/L, Erwachsene 1 μg/L; HBM-II-Werte (Urin): Kinder und Jugendliche 2 μg/L, Erwachsene 4 μg/L (Umweltbundesamt 2011).
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PTWI-Wert: 7 μg Cd/kg KG.
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Grenzwert im Trinkwasser: 3 μg Cd/L. (Trinkwasser-VO 2016).
Diagnostische Wertigkeit
Diagnose einer übermäßigen Aufnahme, einer Belastung oder einer Vergiftung durch Cadmium.
Literatur
Arndt T (2012) Problematik, Klinik und ausgewählte Beispiele der Spurenelementanalytik – Cadmium. Toxichem Krimtech 36:127–132
DFG (2017) Ständige Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe. Mitteilung 53. MAK- und BAT-Liste 2017. Wiley-VCH, Weinheim
Geipel D (2003) Urbane und rurale Schwermetallbelastung in Haaren und Knochen vergangener Jahrhunderte. Dissertation HHU Düsseldorf
Kommission Human-Biomonitoring des Umweltbundesamtes (2011) Aktualisierung der Stoffmonographie Cadmium – Referenz- und Human-Biomonitoring(HBM)-Werte. Bundesgesundheitsbl Gesundheitsforsch Gesundheitsschutz 54:981–996CrossRef
Trinkwasser-VO (2016) Trinkwasserverordnung in der Fassung der Bekanntmachung vom 10.03.2016. https://www.gesetze-im-internet.de/bundesrecht/trinkwv_2001/gesamt.pdf. zugegriffen am 14.08.2017