Toxicidad por cadmio

El cadmio (Cd) es un metal que se encuentra principalmente en las menas de zinc en forma de sulfuro de cadmio (CdS). Esta asociación se debe a su afinidad química y su tendencia a coexistir con el zinc en los depósitos minerales. El sulfuro de cadmio se presenta naturalmente y es la principal fuente mineral de donde se extrae el cadmio junto con el zinc.
Las exposiciones humanas significativas al cadmio ocurren frecuentemente en ambientes industriales, particularmente en actividades como la producción de baterías de níquel-cadmio, la galvanoplastia, la soldadura por fusión y la soldadura blanda. Estas actividades conllevan la manipulación y procesamiento de metales que contienen cadmio, donde se generan polvos y humos que contienen óxidos de cadmio.
En el lugar de trabajo, las principales vías de exposición al cadmio son la inhalación de polvo que contiene óxidos de cadmio o humos provenientes de procesos como la soldadura o fundición de metales que contienen cadmio. La absorción de cadmio por inhalación puede ser significativa, especialmente dependiendo del tamaño de las partículas inhaladas. Se ha observado que más del 50% del cadmio inhalado puede ser absorbido a través de los pulmones.
En contraste, la absorción de cadmio a través del tracto digestivo es limitada, ya que el cadmio absorbido por esta vía es menor en comparación con la absorción pulmonar.
Muchas plantas tienen la capacidad de absorber cadmio del medio ambiente, pero debido a su baja biodisponibilidad y las concentraciones generalmente bajas en los alimentos, la ingestión de alimentos raramente constituye una fuente significativa de exposición al cadmio para los humanos. Sin embargo, hay excepciones notablemente importantes, como la contaminación de suelos agrícolas por vertidos de residuos industriales que contienen cadmio. Un ejemplo de esto ocurrió cuando residuos de minería que contenían cadmio se vertieron en canales de riego de campos de arroz, resultando en un brote de enfermedades renales conocidas como cuadros renales.
Los pacientes afectados por enfermedades renales relacionadas con la exposición al cadmio a menudo muestran osteomalacia, una condición que debilita los huesos y puede llevar a fracturas dolorosas.
Actualmente, se considera que una de las fuentes más comunes de exposición ambiental al cadmio es el tabaco. El cadmio presente en el suelo es absorbido por las plantas de tabaco, y el consumo de tabaco expone directamente los pulmones a altas concentraciones de este metal. Comparativamente, los fumadores regulares tienen aproximadamente el doble de la concentración total de cadmio en sus cuerpos en comparación con las personas no fumadoras.
FISIOPATOLOGÍA
El cadmio (Cd), un metal divalente, se encuentra comúnmente en forma de ion Cd2+ en sales como el sulfuro de cadmio (CdS) y el óxido de cadmio (CdO). Esta forma iónica le permite interactuar con diversas moléculas biológicas en el organismo humano. Similar a otros metales divalentes, el cadmio tiene una afinidad particular por grupos sulfhidrilo presentes en proteínas y enzimas. Esta interacción puede llevar a la inhibición de estas biomoléculas, resultando en estrés oxidativo, apoptosis celular o necrosis.
Para adaptarse y sobrevivir en un entorno donde los metales son omnipresentes, los mamíferos han desarrollado varios sistemas antioxidantes protectores. Uno de los sistemas más estudiados en relación con el cadmio es la metalotioneína, una proteína intracelular rica en cisteínas. La metalotioneína se encuentra especialmente en el hígado y el riñón, y actúa como un potente antioxidante que puede unirse al cadmio ionizado.
La metalotioneína tiene una alta capacidad para captar iones de metales pesados como el cadmio, formando complejos estables que reducen su toxicidad. Esta capacidad se debe a la alta concentración de cisteínas en la estructura de la metalotioneína, que son capaces de coordinar el cadmio y otros metales pesados de manera efectiva. Además de su papel en la detoxificación de metales, la metalotioneína también está implicada en la regulación del equilibrio de zinc y cobre dentro de las células.
MANIFESTACIONES CLÍNICAS
La toxicidad por cadmio puede manifestarse de varias maneras, siendo una de las más peligrosas la neumonitis química aguda. Esta condición se desarrolla principalmente en individuos expuestos a altas concentraciones de humos de cadmio, como soldadores y trabajadores de fundición. La neumonitis por cadmio se caracteriza por un inicio rápido de síntomas, generalmente dentro de las 12 horas después de la exposición.
Los síntomas iniciales incluyen fiebre por humos metálicos, que se presenta con fiebre, malestar general, mialgias y leucocitosis. A diferencia de la fiebre por humos metálicos que típicamente remite en unos pocos días, la neumonitis por cadmio puede progresar a una fase más severa. Los pacientes pueden desarrollar disnea (dificultad para respirar), hemoptisis (expectoración de sangre), edema pulmonar y una marcada dificultad respiratoria. En la radiografía de tórax, se pueden observar infiltrados alveolares bilaterales difusos, indicativos de inflamación y daño pulmonar grave.
El mecanismo exacto por el cual el cadmio induce neumonitis no está completamente claro, pero se cree que involucra una combinación de efectos irritantes directos sobre los tejidos pulmonares y una respuesta inflamatoria exacerbada. La exposición aguda a altas concentraciones de humos de cadmio puede llevar rápidamente a un deterioro clínico significativo, haciendo crucial una intervención médica inmediata y la interrupción de la exposición para minimizar el daño pulmonar.
La exposición al cadmio conlleva riesgos significativos para la salud renal, siendo la insuficiencia renal una de las manifestaciones más problemáticas. Similar al plomo, el cadmio tiene la capacidad de dañar los túbulos proximales del riñón, lo que puede resultar en un síndrome de Fanconi. Este síndrome se caracteriza por la pérdida de sustancias útiles como glucosa, aminoácidos, fosfatos y bicarbonato a través de la orina, debido al deterioro funcional de los túbulos proximales.
El cadmio absorbido por el organismo se une principalmente a la metalotioneína, una proteína que actúa como un amortiguador para reducir la toxicidad del metal. Sin embargo, a medida que la exposición continúa y se satura la capacidad de unión de la metalotioneína, el cadmio libre puede acumularse en el riñón. La semivida del cadmio en el riñón puede ser de décadas, lo que subraya la naturaleza crónica y persistente de su toxicidad renal.
A diferencia de las manifestaciones agudas pulmonares que pueden aparecer rápidamente, los síntomas renales de toxicidad por cadmio pueden tener una latencia considerable, frecuentemente de 10 años o más. Los signos clínicos de enfermedad renal debidos al cadmio no son específicos y pueden incluir alteraciones del metabolismo óseo, como osteoporosis y formación de cálculos ureterales debido a la disfunción del metabolismo del calcio.
Además, la exposición crónica al cadmio puede contribuir al desarrollo de hipertensión y anemia, ambos como consecuencia de la toxicidad renal subyacente. La hipertensión puede surgir debido a la retención de sodio y agua, mientras que la anemia puede ser el resultado de la interferencia del cadmio en la producción de eritropoyetina, una hormona clave para la formación de glóbulos rojos.
DIAGNÓSTICO
Ninguna prueba de laboratorio puede ayudar a diagnosticar la neumonitis por cadmio, de modo que los médicos deben apoyarse en la sospecha clínica o en los infiltrados alveolares en la radiografía de tórax en un trabajador que acude con síntomas gripales.
El diagnóstico de la toxicidad renal por la exposición crónica al cadmio se apoya sobre todo en una concentración de cadmio en la orina de 24 horas estandarizada a gramos de creatinina en un laboratorio certificado con experiencia en la realización de pruebas de detección de metales pesados.
En los no fumadores no expuestos, los valores del cadmio deben ser de una media de unos 0,08 µg por gramo de creatinina. Las concentraciones de 7 µg de cadmio por gramo de creatinina y mayores exigen la retirada del lugar de trabajo. En los pacientes con concentraciones superiores a los 3 µg cadmio por gramo de creatinina, están indicadas una evaluación médica y unas pruebas renales.
Se ha descrito la disfunción renal en pacientes con concentraciones bajas, y la mejor prueba para evaluar la función renal es la medida de las concentraciones urinarias de β2-microglobulina, que sirve como marcador temprano útil de toxicidad; las concentraciones superiores a los 300 µg de cadmio por gramo de creatinina deben hacer sospechar una enfermedad renal temprana.
TRATAMIENTO
Debido a las similitudes entre la neumonitis por cadmio y la fiebre por humos metálicos, cualquier paciente que acuda con síntomas gripales después de trabajar con cadmio calentado debe ser ingresado para su observación.
Si se desconoce el metal que el paciente estaba fundiendo o cortando, cualquier signo clínico o radiográfico de edema pulmonar no cardiógeno debe llevar al ingreso hospitalario para la administración de oxígeno complementario y el soporte respiratorio.
No hay tratamientos eficaces para la toxicidad renal causada por el cadmio. No se recomienda el tratamiento quelante.
PRONÓSTICO
Los pacientes con neumonitis por cadmio pueden sobrevivir con un tratamiento intensivo, pero los casos graves pueden originar supervivientes muy afectados con una enfermedad pulmonar restrictiva persistente.
Debido a su larga semivida en el riñón, la lesión renal causada por el cadmio es gran parte irreversible a no ser que se detecte pronto cuando la carga corporal sea baja (cadmio urinario < 10 µg por gramo de creatinina).
Fuente y lecturas recomendadas
Goldman, L., & Schafer, A. I. (Eds.). (2020). Goldman-Cecil Medicine (26th ed.). Elsevier.
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