بیانگر اثر مستقیم کادمیوم بر اسکلت از طریق فعال شدن استئوکلاست میباشد (ویلسون و همکاران، ۱۹۹۶).
مکانیسم دوم:
بیانگر اثر غیر مستقیم کادمیوم بر استخوان از طریق آسیب به بافت کادمیوم میباشد. انباشته شدن کادمیوم در کلیه باعث اختلال در فعالیت آنزیمی میشود که به طور مستقیم و غیر مستقیم در تبدیل ۲۵-هیدروکسی ویتامین D به فرم فعال (آن ۲۵-۱ دهیدروکسی ویتامینD) دخالت میکند. ایجاد حالت شکنندگی در استخوان ناشی از بیماری ایتای ایتای از نشانههای این اختلال میباشد (جکولیت و همکاران،۲۰۰۶).
مکانیسم سوم:
کاهش جذب رودهای کلسیم میباشد که کادمیوم از طریق اتصال به پروتئین اتصال یابنده با کلسیم باعث اختلال در جذب کلسیم میشود (اسکوت و همکاران، ۲۰۰۸).
مکانیسم چهارم:
افزایش دفع ادراری کلسیم (همینو و همکاران، ۲۰۰۹).
کادمیوم از طریق کاهش ترشح پاتورمون و افزایش ترشح کلسیتونین موجب کاهش بازجذب کلیوی کلسیم و افزایش دفع ادراری آن میشود (اسکوت و همکاران، ۲۰۰۸).
مکانیسم پنجم:
اختلال در ذخیره کلسیم در استخوان
مکانیسم شش:
اختلال در تولید کلاژن استخوان (برژوکا و همکاران، ۲۰۰۱).
۲-۴-۷ اثر کادمیوم بر پراکسیداسیون لیپید
یون کادمیوم از طریق کانالهای کلسیمی Ca2+ میتواند وارد سلول شود (شکل ۲-۲). این یونها موجب کاهش فعالیت آنزیمهای گلوتاتیون پراکسیداز، کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز شده، در نتیجه تجمع رادیکالهای آزاد افزایش یافته و منجر به افزایش سطح پراکسیداسیون چربی شده که خود موجب کاهش سیالیت غشاء میگردند. در ادامه نفوذپذیری غشاء نسبت به یونهایی از قبیل Ca2+ افزایش یافته و اختلال در غشاء تشدید شده و در نهایت موجب آپاپتوزیس و نکروزیس و اختلال در فرآیند ترمیم DNA میگردد (سیمونیان و کویل ، ۱۹۹۶).
لارگلی و همکاران (۲۰۰۸) گزارش نمودند که کادمیوم موجب تغییراتی در غلظت برخی از ترکیبات لیپیدی از قبیل اسیدهای چرب آزاد، تریگلیسریدها، فسفولیپیدها و کلسترول تام سرم و بافتها میشود و موجب نوسان تراکم لیپوپروتئین کلسترولی و افزایش کلسترول خون و افزایش چربی خون میگردد. غشای سلولی به عنوان یک محل اصلی برای عمل کادمیوم میباشد و این پراکسیداسیون ناشی از کادمیوم به عنوان ساز و کار مهم آسیب به کبد و کلیه میباشد (جوزوک و همکاران، ۲۰۰۳). از آنجایی که اساس سمیت کادمیوم به دلیل اثر متقابل با برخی عناصر ضروری میدانند و از این اثرات متقابل میتوان برای محافظت در برابر سمیت کادمیوم استفاده کرد (بولات و همکاران، ۲۰۰۸).

شکل ۲-۲ مکانیسم ورود کادمیوم به درون سلول از طریق کانالهای کلسیمی در غشا
۲-۵ دریافت مزمن کادمیوم
سطح کادمیوم مادهخشک نشخوارکنندگانی که با مواد دانهای بدست آمده از گیاهان رشد یافته در خاکهای غنی از کادمیوم یا آبیاری شده با لجن فاضلاب خوراک مصرفی تا ۱۳ میلیگرم برکیلوگرم میرسد. در این مطالعه کاهش عملکرد گزارش نشد و حتی در بعضی موارد افزایش عملکرد وجود داشت. بزهای تغذیه شده با ۵/۲۸ میلیگرم بر کیلوگرم کلریدکادمیوم هیچگونه تغییر معنیداری در رشد، مصرف خوراک یا وزن اندامها نشان ندادند (کومبز و همکاران، ۱۹۸۳). در گاوهای هلشتاین تغذیه شده با جیره حاوی ۱۰ میلیگرم بر کیلوگرم کلریدکادمیوم تولید شیر تحت تاثیر قرار نگرفت (شارما و همکاران، ۱۹۷۹). جیره حاوی ۴۰ میلیگرم کادمیوم بر کیلوگرم ماده خشک، مصرف خوراک را در گوسالهها تحت تاثیر قرار نداد اما دریافت ۱۶۰ میلیگرم کادمیوم بر کیلوگرم ماده خشک، مصرف خوراک را تحت تاثیر قرار داد (پاول و همکاران، ۱۹۶۴). اندازهگیریهای دقیق سمیت مانند بررسی آسیبهای کلیه یا دفع پروتئین به ادرار در نشخوارکنندگان هنوز صورت نپذیرفته و بنابراین اثر پایینترین سطح عوارض جانبی دقیقاً تعیین نشده است، اما به نظر میرسد ۱۰ میلیگرم کادمیوم بر کیلوگرم ماده خشک قابل تحمل بوده و اختلالی در رشد و سلامتی عمومی در نشخوارکنندگان ایجاد نمیکند (لیمبروپلوس و همکاران، ۲۰۰۱). چندین آزمایش در رابطه با اثرات کلرید کادمیوم در آب گوسفندان انجام شده است. در یکی از آزمایشات ۳ میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن کادمیوم منجر به کاهش در وزن بیضهها، کاهش حجم اسپرم و اختلال در سلولهای سرتولی، لولههای منیساز و اسپرماتوسیتهای اولیه و ثانویه شد. ۶/۲ میلیگرم بر کیلوگرم وزن بدن کادمیوم داده شده در آب به میشهای شیرده منجر به آسیبهای بافتی در کلیه، کبد و غدههای پستانی میشود (لیمبرپولوس و همکاران، ۲۰۰۱).
در غیر نشخوارکنندگان، خوکهای تغذیه شده با ۱۰ میلیگرم کلریدکادمیوم بر کیلوگرم جیره نرخ رشد طبیعی داشتند، اما ۵۰ میلیگرم کلریدکادمیوم بر کیلوگرم جیره سبب پیشرفت کم خونی شد (شارما و همکاران، ۱۹۷۹). نشانههای عملکردی از مسمومیت کادمیوم در موشهای صحرایی و موش مانند افزایش فشار خون در کمترین سطح یعنی ۱ میلیگرم بر کیلوگرم مشاهده شد هر چند که بیشتر مطالعات این تغییرات را در این سطح گزارش نکردهاند. نشانههای آسیب در کلیه یا دیگر بافتها در ۵ میلیگرم بر کیلوگرم موجود در جیره غذایی رخ داد، اما نرخ کاهش رشد در حدود ۳۰ میلیگرم بر کیلوگرم در جیره غذایی یا ۳۰ میلیگرم در لیتر در آب مشاهده شد (آژانس مواد سمی و ثبت بیماری، ۱۹۹۹). در میمونها جیره حاوی ۳ میلیگرم بر کیلوگرم کادمیوم سبب هیچ گونه آسیبهای بافتی بعد از ۹ سال مشاهده نشد، اما سطح ۱۰ میلیگرم بر کیلوگرم منجر به کاهش وزن بدن گردید (ماسائوکا و همکاران، ۱۹۹۴). در مطالعهای دیگر میمون رزوس که با ۵ میلیگرم بر کیلوگرم کادمیوم وزن بدن در روز تغذیه شده بود، اختلال در عملکرد کلیهها و افزایش دفع کل پروتئین از طریق ادرار را نشان داده البته افزایش دفع پروتئین زمانی پیش آمد که آنها به طور همزمان از کمبود پروتئین رنج میبردند (پراساد و ناس ، ۱۹۹۵). سگهای تغذیه شده با کلریدکادمیوم در سطوح ۱، ۳، ۱۰و ۳۰ میلیگرم بر کیلوگرم در مدت ۳ ماه از نظر بالینی عادی بودند و هیچگونه شواهد آسیب بافتی در کبد و کلیه آنها وجود نداشت (لوزو و لورک ، ۱۹۷۷). هر چند که سگهای تغذیه شده با ۵۰ میلیگرم بر کیلوگرم کلریدکادمیوم برای مدت ۸ سال آتروفی و عدم تولید توبول کلیوی داشتند و این رخدادها با کاهش عملکرد کلیوی همراه بود (هامادا و همکاران، ۱۹۹۴). در ماهیها نرخ رشد شاخص مناسبی از مسمومیت مزمن نمیباشد. قزلآلای رنگین کمان ماده هنگامی که در معرض سطوح بالای کادمیوم در آب قرار میگیرد رشد طبیعی دارد اما توسعه سیستم تولیدمثلی آنها شدیداً مختل شده و تمام تخمهای تولید شده نابارور هستند (برون و همکاران،۱۹۹۴).
۲-۶ عوامل اثر گذار بر سمیت
سمیت کادمیوم بوسیله وضعیت تغذیه و شرایط فیزیولوژیک حیوان تحت تاثیر قرار میگیرد. در بلدرچین ژاپنی، کمبود روی، آهن، مس، کلسیم و پروتئین سمیت کادمیوم را بیشتر و افزایش تجمع آن در بافتها را موجب میشود. در جوندگان، وضعیت فیزیولوژیکی که منجر به افزایش جذب آهن میشود (مانند سرعت نرخ رشد یا بارداری) جذب کادمیوم و سمیت آن را نیز بیشتر میکند (اسکافر و همکاران، ۱۹۹۰). در انسانها، زنان بالغ کادمیوم را نسبت به مردان بیشتر جذب میکنند، تا حدی به این دلیل است که کم خونی در زنان شیوع بیشتری دارد (کودهاری و همکاران، ۲۰۰۱). سن عامل موثری در جذب بیشتر کادمیوم در موش میباشد، حیوانات مسنتر نسبت به جوانترها مقدار کادمیوم بیشتری جذب میکنند (فولکز و همکاران،۱۹۹۱). در شرایط وجود آسیبهای کلیوی ناشی از عوامل غیر مرتبط با سمیت کادمیوم، مانند دیابت و کهولت سن، انتظار میرود که حساسیت بیشتری به نفروتوکسیسیتی بوسیله کادمیوم مشاهده گردد (بوچت و همکاران، ۱۹۹۰). روی به وسیله القای متالوتیونین و کاهش تجمع کادمیوم در سلول از مسمومیت سلولی محافظت میکند (کاجی و همکاران، ۱۹۸۸). سطوح بالای روی جیره مانع از اثرات کادمیوم در تولید تخممرغ در مرغان تخمگذار میشود (نولان و برون ، ۲۰۰۰). مصرف بالای ویتامین E و سیستئین پیشرفت مسمومیت کادمیوم در مرغهای در حال رشد را کاهش میدهد (گوپتا و کار ، ۱۹۹۹). در موجودات آبزی سمیت کادمیوم با افزایش شوری آب کاهش مییابد. کمپلکس یون کادمیوم با کلرید و سطوح بالا
ی کلسیم در آب دریا جذب کادمیوم را کاهش میدهد (انگل و فولر ، ۱۹۷۹). در نتیجه حیوانات در محیط آب شور بیشتر کادمیوم خود را از غذا دریافت میکنند، در حالیکه حیوانات آب شیرین عمده کادمیوم را هم از غذا و هم از آب دریافت مینمایند (روشهای جهانی ایمنی مواد شیمیایی، ۱۹۹۲b).
2-7 سطوح بافت
عمدهترین محل تجمع کادمیوم در کلیه میباشد و بعد از آن تجمع این عنصر در کبد، بیضهها، پانکراس و طحال رخ میدهد. کادمیوم در سطوح بالا در ماهیچه و استخوان تجمع نمییابد. تفاوت عمدهای در مقدار کادمیوم تجمع یافته در بافتهای مختلف وجود ندارد. سطوح بافتی با افزایش مدت زمان در معرض قرارگیری افزایش مییابد، وقتی که سطح کادمیوم در جیره بالا باشد، سطوح بافتی به تدریج به ثبات میرسد. به عنوان مثال در اردک تغذیه شده با ۲۰ میلیگرم بر کیلوگرم کادمیوم، کادمیوم ماهیچه از ۰۰۶/۰ به ۰۲۵/۰ در ۳۰ روز ابتدایی افزایش یافت و سپس در طول ۳۰ روز بعدی مقدار آن به ۰۷۷/۰ افزایش پیدا کرد، بیشتر از این مقدار نشد (وایت و همکاران، ۱۹۷۸). رسیدن به ثبات معمولاً در ماهیچه رخ میدهد، اما تجمع کادمیوم در کلیه و کبد در طول مدت زمان افزایش مییابد. اگر چه افزایش ابتدایی سطوح کادمیوم سبب تجمع آن میگردد، اما با خروج کادمیوم از خوراک برای یک ماه یا بیشتر، خروج قابل ملاحظه کادمیوم از بافتها مشاهده نمیشود (باکستر و همکاران، ۱۹۸۲). منبع فسفات استفاده شده در جیره حیوانات از جمله منابع آلودگی با کادمیوم میباشد. در یک مطالعه با خوکها، سنگ فسفات حاوی سطح بالای کادمیوم طبیعی (۳/۱۰۰ میلیگرم بر کیلوگرم) در جیرهی رشد و پایانی برای تأمین ۲/۱ میلیگرم بر کیلوگرم کادمیوم گنجانیده شد. خوکهای تغذیه شده با این جیره که در وزن ۹۰ کیلوگرم کشتار شدند سطح قابل تشخیصی از کادمیوم در ماهیچه یا چربی (کمتر از ۳/۰ میلیگرم بر کیلوگرم ماده خشک) نشان ندادند، اما کبد و کلیه آنها به ترتیب حاوی ۳۵/۰ و ۶۸/۱ میلیگرم بر کیلوگرم کادمیوم بود (کینگ و همکاران، ۱۹۹۲). در سطوح واقعی مصرف (کمتر از ۱۰ میکروگرم بر کیلوگرم وزن بدن در روز) شیب رابطه بین مصرف کادمیوم و کادمیوم بافت (وزن تر) برای کورتکس کلیه ۱۱/۰ و برای کبد ۴/۰ است. چندین عامل در جیره میتواند مقدار کادمیومی که در بافتها تجمع مییابد را تغییر دهد. سطوح بالای روی، کلسیم یا سیستئین جیره تجمع را کاهش میدهد (لمفر و همکاران، ۱۹۸۴). در ماهی رسوب کادمیوم معمولاً در کلیه و آبشش بالاترین است، مقدار پایینتری در کبد تجمع مییابد. بیش از ۹۰ درصد کل کادمیوم بدن در قزلآلای رنگین کمان که در معرض سطوح بالای کادمیوم قرار گرفته در این سه بافت یافت شده است. آزمایشهای انجام شده در رابطه با تجمع کادمیوم در ماهیها با استفاده از آبهای با سختی کافی صورت گرفته تا از مسمومیت حاد و مرگ و میر جلوگیری شود (کای و همکاران، ۱۹۸۶).