The physiological determinants of low-level urine cadmium: an assessment in a cross-sectional study among schoolchildren

Abstract

BackgroundRecent studies in children have reported associations of urinary cadmium (U-Cd), used as biomarker of Cd body burden, with renal dysfunction, retarded growth and impaired cognitive development in children. Little is known, however, about factors influencing U-Cd in children and likely to act as confounders.MethodsIn a cross-sectional study involving 249 schoolchildren (mean age, 5.72 years; 138 boys), we measured the urine concentrations of cadmium, zinc, lead, albumin, alpha1-microglobulin (A1M), retinol-binding protein, β2-microglobulin and club cell protein (CC16). Determinants of U-Cd expressed per creatinine or adjusted to specific gravity were identified by multiple regression analyses.ResultsGirls and boys had similar median concentrations of U-Cd (0.22 and 0.24 μg/L, 0.33 and 0.35 μg/g creatinine, respectively). When models were run without including creatinine or specific gravity among independent variables, urinary zinc, urinary A1M and age emerged as the strongest predictors of U-Cd expressed per g creatinine or adjusted to SG. When adding creatinine among predictors, urinary creatinine emerged as an additional strong predictor correlating negatively with U-Cd per g creatinine. This strong residual influence of diuresis, not seen when adding specific gravity among predictors, linked U-Cd to U-A1M or U-CC16 through secondary associations mimicking those induced by Cd nephrotoxity.ConclusionsIn young children U-Cd largely varies with diuresis, zinc metabolism and urinary A1M. These physiological determinants, unrelated to Cd body burden, may confound the child renal and developmental outcomes associated with low-level U-Cd.

Chumbo e cádmio em unhas das mãos como biomarcadores de exposição subcrônica na biomonitorização de pré-escolares

“…A reserva de ferro no corpo pode influenciar na absorção do cádmio no organismo, sendo que enquanto alguns estudos apontam que a deficiência do primeiro proporcionará o aumento da absorção do segundo, outros encontraram baixos níveis do elemento em pessoas anêmicas(ATSDR, 2012a;2012b). Já a exposição dérmica ao elemento, quando ocorre, é lenta e necessita do contato com soluções concentradas de cádmio, durante várias horas (ATSDR, 2012b).Após absorvido, o cádmio será distribuído no corpo e, conforme mencionado anteriormente, a maior carga corpórea está localizada no fígado e nos rins, sendo o segundo o principal local de armazenamento e alvo do elemento após exposições prolongadas(ATSDR, 2012b;WANG et al, 2017). A maior parcela de pessoas expostas em ambiente não-ocupacional está exposta ao elemento em função principalmente da dieta, sendo que o cádmio pode ser encontrado em todos os tecidos de adultos de países industrializados(ATSDR, 2012b).…”

“…De maneira semelhante, os níveis do elemento no fígado tendem a aumentar significativamente com a idade até atingir entre 20-25 anos e, após essa idade, sofre leves aumentos (ATSDR, 2012b).Durante a gravidez, a placenta pode reter certo nível do cádmio, acumulando uma concentração cerca de dez vezes maior do que a encontrada no sangue materno, o que acaba reduzindo a exposição do feto ao elemento(ATSDR, 2012b). No leite materno, os níveis de cádmio são cerca de 5-10% do encontrado no sangue materno, provavelmente devido às ligações da metalotioneína com o cádmio nas células sanguíneas, o que acaba por inibir a transferência do elemento do sangue (ATSDR, 2012).Conforme mencionado anteriormente, a excreção do cádmio ocorre lentamente pela urina e pelas fezes, em proporções semelhantes, sendo que sua meia vida chega a variar entre 15 e 30 anos(ATSDR, 2012b;WANG et al, 2017;CHEN et al, 2018). Além do fígado e dos rins, a carga corpórea do elemento inclui músculos, pele e ossos (ATSDR, 2012b).…”

“…Além da associação a câncer de pulmão, o cádmio também é nefrotóxico e pode causar desordens fisiológicas (KIM et al, 2018; LIU et al 2018a).Existem evidências de que o cádmio causa danos às células ao produzir espécies ativas de oxigênio, causando danos na fita simples e destruição do ácido nucléico. Dentre os efeitos sistêmicos por longa exposição ao elemento, quando a via de exposição se dá pela ingestão, o elemento afetará principalmente os rins e os ossos(ATSDR, 2012a;WASEEM, 2016;WANG et al, 2017; KIM et al, 2018b;LIU et al, 2018b). Já se inalado, irá acometer os pulmões e os rins(ATSDR, 2012a;WASEEM, 2016;WANG et al, 2017).…”

“…Dentre os efeitos sistêmicos por longa exposição ao elemento, quando a via de exposição se dá pela ingestão, o elemento afetará principalmente os rins e os ossos(ATSDR, 2012a;WASEEM, 2016;WANG et al, 2017; KIM et al, 2018b;LIU et al, 2018b). Já se inalado, irá acometer os pulmões e os rins(ATSDR, 2012a;WASEEM, 2016;WANG et al, 2017). Os principais desfechos observados são: lesões de túbulo renal, danos glomerulares, diminuição da mineralização dos ossos e aumento de fraturas, redução das funções pulmonares e enfisema(ATSDR, 2012a;WASEEM, 2016;WANG et al, 2017).Em baixas doses por longo período de exposição, o elemento pode causar apoptose celular no fígado e nos rins, doença cardiovascular, disfunção reprodutiva, diabetes e osteoporose.…”

“…Os principais desfechos observados são: lesões de túbulo renal, danos glomerulares, diminuição da mineralização dos ossos e aumento de fraturas, redução das funções pulmonares e enfisema(ATSDR, 2012a;WASEEM, 2016;WANG et al, 2017).Em baixas doses por longo período de exposição, o elemento pode causar apoptose celular no fígado e nos rins, doença cardiovascular, disfunção reprodutiva, diabetes e osteoporose. Em crianças, devido à bioacumulação do metal, exposições em baixos níveis podem ocasionar desfechos em longo prazo, especialmente na composição e desenvolvimento dos ossos(ATSDR, 2012a;WASEEM, 2016;WANG et al, 2017).Pesquisas vêm sugerindo que a exposição ao cádmio em países industrializados pode causar toxicidade já nos primeiros anos de vida, sendo que, relativo à dieta de crianças expostas à baixas doses de cádmio foram encontradas associações entre os níveis de cádmio na urina e disfunção renal, retardamento do crescimento e problemas no desenvolvimento cognitivo(DE BURBURE et al, 2006;CIESIELSKI et al, 2012;KIPPLER et al, 2012; GARDNER et al, 2013;RODRÍGUEZ-BARRANCO et al, 2014;WANG et al, 2017).1.2.3 Efeitos Tóxicos PelaInteração entre Chumbo e Cádmio Com o avanço da tecnologia, diversas ferramentas estatísticas vêm possibilitando mensurar os componentes de exposições agregadas, como as exposições múltiplas no ambiente e em amostras biológicas, e possibilitando entender melhor o impacto à saúde que elas trazem (HAMRA e BUCKLEY, 2018). O termo mistura pode estar relacionado a um conjunto de compostos ou classes químicas, ou ainda, no conceito do expossoma, descrever todas as exposições que um ser humano sofre (HAMRA e BUCKLEY, 2018).…”