De nier is het belangrijkste orgaan dat door chronische blootstelling aan cadmium wordt getroffen. Cadmiumnefrotoxiciteit kan optreden na chronische inademing of inslikken. Gegevens uit studies bij mensen suggereren een latentietijd van ongeveer 10 jaar voordat klinische nierschade optreedt, afhankelijk van de intensiteit van de blootstelling. Subtiele veranderingen van de nierfunctie zijn echter beschreven na acute blootstelling bij dieren, en er zijn zeldzame meldingen van niercorticale necrose na acute blootstelling aan hoge doses bij mensen.
Klassiek wordt chronische blootstelling aan cadmium geassocieerd met progressieve disfunctie van de niertubuli. De eerste tekenen van nierafwijkingen treden op bij 2 μg/g creatinine en zijn microscopische tubulaire proteïnurie – de biomarkers zijn β2-microglobuline, ά1-microglobuline. Bij een cadmiumgehalte in de urine van 4 μg/g creatinine zijn enzymen zoals N-acetyl-B-glucosaminidase (NAG) in de urine verhoogd en worden tekenen van glomerulaire beschadiging gezien, waaronder een verhoogd albuminegehalte van de urine en een daling van de glomerulaire filtratiesnelheid. In het eindstadium van cadmiumnefropathie worden glycosurie, calcium- en fosfaatverspilling en een veranderd calciummetabolisme met secundaire effecten op het skelet in de vorm van osteoporose en osteomalacie gezien (Roels et al. 1999; Jarup et al. 2000).
Sommige deskundigen menen dat de microproteïnurie als gevolg van blootstelling aan cadmium niet onveranderlijk progressief is en dat het niveau waarop door cadmium veroorzaakte nefropathie progressief en onomkeerbaar wordt, zelfs na beëindiging van de blootstelling, zich voordoet bij een cadmiumgehalte in de urine van >4 ug Cd/g c reatine of bij waarden van B2-microgloburia van > 1000 µg/g creatinine (Ikeda et al. 2005; Kobayashi et al. 2006). Andere deskundigen zijn van mening dat de niertubulaire disfunctie geassocieerd met cadmium onomkeerbaar is (Iwata et al. 1993). Cadmiumnefropathie is een belangrijke determinant van de mortaliteit bij cadmiumwerkers.
Toxische effecten op de nieren zijn dosisgerelateerd (Mueller et al. 1992). Bij werknemers neemt het risico van klinische nefropathie aanzienlijk toe bij een totale blootstelling via de lucht van meer dan 300 mg/m3 , een cadmiumgehalte in de urine van meer dan 10 µg/g creatinine en een niercortexgehalte van meer dan 200 ppm (Roels et al. 1999).
Er zijn vroege tekenen van nierbeschadiging gemeld bij leden van de algemene bevolking bij urineniveaus tussen 2-4 nmol/mmol creatinine. In de loop der jaren is in een aantal studies gekeken naar de effecten van cadmium op de nieren bij in het milieu blootgestelde personen, waaronder
Deze studies hebben uitgewezen dat zelfs zeer lage cadmiumniveaus schadelijke effecten op de nieren kunnen hebben. De WHO stelt momenteel dat 200 μg/g nat gewicht in de nieren schadelijke veranderingen veroorzaakt bij 10% van de bevolking (Satoh et al. 2002). In het verleden is uit verschillende studies van beroeps- en milieublootgestelde bevolkingsgroepen gebleken dat de drempel voor nierschade zich voordeed bij urinaire cadmiumgehalten van 2-4 nmol/mmol creatinine (Buchet et al. 1990); uit de OSCAR-studie bleek echter dat mensen met een urinair cadmiumgehalte van 1 nmol/mmol creatinine een drievoudig risico op verhoogd ά-1 microglobuline hadden (Jarup et al. 2000). Op dit moment is echter nog niet bekend of deze vroege subklinische veranderingen in nierbiomarkers bij geringe blootstelling aan cadmium in het milieu verband houden met een verdere achteruitgang van de nierfunctie tot klinische niveaus die zorgwekkend zijn (Noonan et al. 2002).
Er wordt hard gewerkt aan de bepaling van de “kritische nierconcentratie” waarbij door cadmium veroorzaakte nierschade optreedt. In recente studies in Japan wordt de levenslang toelaatbare dosis cadmium voor zowel mannen als vrouwen op 2,0 gram geschat (Trzcinka-Ochocka et al. 2004; Watanabe et al. 2004). Er is een zeer kleine veiligheidsmarge tussen het bereiken van de kritische nierconcentratie en de lichaamsbelasting die bij rokers wordt aangetroffen (Satarug and Moore 2004). Recent onderzoek suggereert ook dat blootgestelde kinderen een vatbare populatie zouden kunnen zijn (Trzcinka-Ochocka et al. 2004).
Bij matige, gebruikelijke beroepsmatige blootstellingsniveaus is een verhoogde uitscheiding van hoogmoleculaire-gewichtseiwitten, zoals albumine en transferrine, een vroeg teken van glomerulaire schade door cadmium. Eenmaal begonnen, wordt de glomerulaire schade verondersteld onomkeerbaar te zijn en de mate van schade is dosisafhankelijk (Jarup 2002). De glomerulaire filtratiesnelheid (GFR) daalt langzaam maar progressief, wat suggereert dat cadmium de normale leeftijdsgebonden achteruitgang van de nierfunctie versnelt. Klinische uremie komt zelden voor, maar een verminderde filtratiereservecapaciteit kan worden aangetoond bij cadmiumwerkers met een normale GFR en serumcreatinine op de basislijn. Cadmiumblootstelling kan ook de ontwikkeling van glomerulopathie bij diabetici versterken (Buchet et al. 1990).
Voldoende blootstelling aan cadmium kan ook leiden tot een verminderde GFR en chronisch nierfalen, gemanifesteerd door:
- aminoacidurie,
- glucosurie,
- hypercalcurie,
- hyperfosfaturie,
- polyurie, en
- verminderde buffercapaciteit voor zuren (Jarup 2002).
Nierstenen komen vaker voor bij aan cadmium blootgestelde bevolkingsgroepen, vooral bij blootgestelde werknemers. Levenslange prevalentiecijfers van 18% tot 44% zijn gevonden, vergeleken met percentages van minder dan 5% bij controlepopulaties. De vorming van stenen is waarschijnlijk het gevolg van door cadmium veroorzaakte nierbeschadiging die leidt tot hypercalciurie en hyperfosfaturie, maar andere factoren die daartoe kunnen bijdragen zijn urinezuuracidose, een verlaagd urinecitraatgehalte en niertubulaire acidose.
