Влияние кадмия на развитие детей и подростков (систематический обзор)

Введение. Кадмий широко распространён в окружающей среде в результате промышленной деятельности, использования агрохимикатов, курения. Дети и подростки, находящиеся в процессе развития, являются экосенситивной группой населения, а показатели их физического и психического развития — высокоинформативными индикаторами экологического воздействия.

Цель обзора — изучение влияния воздействия кадмия на физическое и психическое развитие детей и подростков.

Поиск и подбор источников. Был проведён поиск литературы, находящейся в свободном доступе, с использованием поисковых систем PubMed, Science Direct и elibrary. Поиск осуществлялся по ключевым словам: «воздействие кадмия на физическое и психическое развитие детей», а также «воздействие кадмия на отдельные показатели детей». Первоначальный поиск позволил выделить 7861 публикацию, после независимой оценки двумя экспертами остались 24 полнотекстовые публикации. Критериями включения были оригинальные данные о влиянии кадмия на показатели развития детей и подростков при любом пути поступления его в организм, математически доказанная связь уровня кадмия в окружающей среде или биологических средах организма с показателями развития, учёт возможности смещения данных (Risk of BIAS).

Результаты анализа отобранных статей. Анализ тематики публикаций позволил установить ограниченный набор показателей для оценки физического и психического развития (не были использованы показатели зубной зрелости, полового созревания мальчиков, развития речи, игровой деятельности). Большинство исследований свидетельствует о влиянии внутриутробного воздействия кадмия на массу тела новорождённых. Негативное влияние кадмия на интеллектуальное развитие начинало определяться в старшем дошкольном и школьном возрасте и было обнаружено в большинстве исследований. По остальным показателям получены противоречивые данные. Большинство исследователей не выявили половых различий в физическом и психическом развитии при воздействии кадмия.

Заключение. Необходимы дополнительные комплексные рандомизированные мультицентровые исследования физического и психического развития детей при воздействии кадмия, проводимые по единому протоколу.

Участие авторов:
Бобрищева-Пушкина Н.Д. — концепция и дизайн исследования, сбор материала, редактирование;
Кузнецова Л.Ю. — сбор материала, написание текста;
Мозганов М.Ю. — сбор материала;
Арасланова А.Н. — сбор материала и обработка данных;
Кордина А.А. — сбор материала и обработка данных, статистическая обработка;
Онищенко Г.Г. — концепция исследования, редактирование окончательного текста.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила: 26.05.2023 / Принята к печати: 26.09.2023 / Опубликована: 30.10.2023

1. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological Profile for Cadmium. Available at: https://wwwn.cdc.gov/TSP/ToxProfiles/ToxProfiles.aspx?id=48&tid=15

2. Jaishankar М., Tseten Т., Anbalagan Т., Blessy B.Т., Beeregowda К.N. Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdiscip. Toxicol. 2014; 7(2): 60–72. https://doi.org/10.2478/intox-2014-0009

3. Янин Е.П. Кадмий в пылевых выбросах промышленных предприятий и его роль в загрязнении производственной и окружающей среды. Медицина труда и промышленная экология. 2006; (9): 1–5. https://elibrary.ru/kfartn

4. Виноградова А.А., Котова Е.И., Топчая В.Ю. Атмосферный перенос тяжелых металлов в районы севера европейской территории России. География и природные ресурсы. 2017; (1): 108–16. https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2017-1(108-116) https://elibrary.ru/yixifb

5. Морозова Т.С., Лицуков С.Д. Аккумуляция кадмия в почве и растениях озимой пшеницы под влиянием удобрений. Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2016; (4): 91–7. https://elibrary.ru/yulron

6. Морозова Т.С., Колесниченко Е.Ю. Агроэкологическая оценка систематического применения удобрений на накопление кадмия и свинца в черноземе типичном. Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2019; (4): 226–35. https://elibrary.ru/stqgeu

7. Слабко Ю.И., Лопатина А.А. Аккумуляция кадмия в почве и растениях сои под влиянием минеральных удобрений. Вестник КрасГАУ. 2016; (2): 19–23. https://elibrary.ru/vqvzqp

8. Martin S., Griswold W. Human health effects of heavy metals. Environ. Sci. Tech. Briefs Citizens. 2009; 15: 1–6.

9. Singh R., Gautam N., Mishra A., Gupta R. Heavy metals and living systems: An overview. Ind. J. Pharmacol. 2011; 43(3): 246–53. https://doi.org/10.4103/0253-7613.81505

10. European Food Safety Authority (EFSA). Scientific opinion. Marine biotoxins in shellfish – Saxitoxin group. Scientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food Chain; 2009. Available at: https://aesan.gob.es/en/CRLMB/docs/docs/metodos_analiticos_de_desarrollo/EFSA_Journal_2009_Marine_biotoxins_shellfish_Saxitoxin_group.pdf

11. Järup L., Akesson A. Current status of cadmium as an environmental health problem. Toxicol. Pharmacol. 2009; 238(3): 201–8. https://doi.org/10.1016/j.taap.2009.04.020

12. Хисматуллин Д.Р., Чигвинцев В.М. Оценка доз вредных веществ, поступающих с пищевой продукцией, на примере кадмия с использованием метода Монте-Карло. В кн.: Фундаментальные и прикладные аспекты анализа риска здоровью населения – 2022. Сборник трудов конференции. Пермь; 2022: 178–83. https://elibrary.ru/nonxci

13. Фираго А.Л., Еремейшвили А.В. Оценка содержания тяжелых металлов в пищевых продуктах, используемых в питании детей. Ярославский педагогический вестник. 2011; 3(3): 55–9. https://elibrary.ru/pjbjtl

14. Caserta D., Graziano A., Monte G.L., Bordi G., Moscarini M. Heavy metals and placental fetal-maternal barrier: a mini-review on the major concerns. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2013; 17(16): 2198–206.

15. Chen Z., Myers R., Wei T., Bind E., Kassim P., Wang G., et al. Placental transfer and concentrations of cadmium, mercury, lead, and selenium in mothers, newborns, and young children. J. Exp. Sci. Environ. Epidemiol. 2014; 24(5): 537–44. https://doi.org/10.1038/jes.2014.26

16. Parent A.S., Franssen D., Fudvoye J., Gerard A., Bourguignon J.P. Developmental variations in environmental influences including endocrine disruptors on pubertal timing and neuroendocrine control: Revision of human observations and mechanistic insight from rodents. Front. Neuroend. 2015; 38: 12–36. https://doi.org/10.1016/j.yfrne.2014.12.004

17. Sisk C.L, Foster D.L. The neural basis of puberty and adolescence. Nature Neurosci. 2004; 7(10): 1040–7. https://doi.org/10.1038/nn1326

18. Spear L.P. The adolescent brain and age-related behavioral manifestations. Neurosci. Biobehav. Reviews. 2000; 24(4): 417–63. https://doi.org/10.1016/s0149-7634(00)00014-2

19. Островская С.С. Пренатальное воздействие кадмия. Биомедицинская и биосоциальная антропология. 2016; (2): 196–9. https://elibrary.ru/urtjmy

20. Лужецкий К.П., Устинова О.Ю., Вандышева А.Ю., Вековшинина С.А. Нарушения физического развития у детей, проживающих в условиях низкоуровнего загрязнения атмосферного воздуха и питьевой воды металлами на примере Пермского края. Гигиена и санитария. 2017; 96(1): 70–5. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-1-70-75 https://elibrary.ru/ygfblr

21. Al-Saleh I., Shinwari N., Mashhour A., Rabah A. Birth outcome measures and maternal exposure to heavy metals (lead, cadmium and mercury) in Saudi Arabian population. Int. J. Hygiene Environ. Health. 2014; 217(2–3): 205–18. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2013.04.009

22. Jeong K.S., Park H., Ha E.H., Hong Y.C., Ha M., Park H., et al. Performance IQ in children is associated with blood cadmium concentration in early pregnancy. J. Trace Elem. Med. Biol. 2015; 30: 107–11. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2014.11.007

23. Bank-Nielsen P.I., Long M., Bonefeld-Jørgensen E.C. Pregnant inuit women’s exposure to metals and association with fetal growth outcomes: ACCEPT 2010–2015. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2019; 16(7): 1171. https://doi.org/10.3390/ijerph16071171

24. NIHR; PROSPERO. Effects of cadmium exposure on child and adolescents development; 2022. Available at: https://www.crd.york.ac.uk/prospero/display_record.php?RecordID=340920

25. Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA); 2023. Available at: http://www.prisma-statement.org/

26. RoB 2 tool. A revised Cochrane risk of bias tool for randomized trials; 2019. Available at: https://www.riskofbias.info/welcome/rob-2-0-tool

27. Robins E tool (Risk of Bias in Non-randomized Studies - of Exposures); 2022. Available at: https://www.riskofbias.info/welcome/robins-e-tool

28. Cheng L., Zhang B., Zheng T., Hu J., Zhou A., Bassig B.A., et al. Critical windows of prenatal exposure to cadmium and size at birth. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2017; 14(1): 58. https://doi.org/10.3390/ijerph14010058

29. Everson T.M., Punshon T., Jackson B.P., Hao K., Lambertini L., Chen J., et al. Cadmium-associated differential methylation throughout the placental genome: epigenome-wide association study of two US birth cohorts. Environ. Health Perspect. 2018; 126(1): 017010. https://doi.org/10.1289/EHP2192

30. Gustin K., Tofail F., Vahter M., Kippler M. Cadmium exposure and cognitive abilities and behavior at 10 years of age: A prospective cohort study. Environ. Int. 2018; 113: 259–68. https://doi.org/10.1016/j.envint.2018.02.020

31. Kim W., Jang Y., Lim Y.H., Kim B.N., Shin C.H., Lee Y.A., et al. The effect of prenatal cadmium exposure on attention-deficit/hyperactivity disorder in 6-year-old children in Korea. J. Prev. Med. Public Health. 2020; 53(1): 29–36. https://doi.org/10.3961/jpmph.19.175

32. Kippler M., Engström K., Mlakar S.J., Bottai M., Ahmed S., Hossain M.B., et al. Sex-specific effects of early life cadmium exposure on DNA methylation and implications for birth weight. Epigenetics. 2013; 8(5): 494–503. https://doi.org/10.4161/epi.24401

33. Ma C., Iwai-Shimada M., Nakayama S.F., Isobe T., Kobayashi Y., Tatsuta N., et al. Association of prenatal exposure to cadmium with neurodevelopment in children at 2 years of age: The Japan Environment and Children’s Study. Environ. Intl. 2021; 156: 106762. https://doi.org/10.1016/j.envint.2021.106762

34. Igra A.M., Vahter M., Raqib R., Kippler M. Early-life cadmium exposure and bone-related biomarkers: a longitudinal study in children. Environ. Health Perspect. 2019; 127(3): 37003. https://doi.org/10.1289/EHP3655

35. Reynolds P., Canchola A.J., Duffy C.N., Hurley S., Neuhausen S.L., Horn-Ross P.L., et al. Urinary cadmium and timing of menarche and pubertal development in girls. Environ. Res. 2020; 183: 109224. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.109224

36. Cao Y., Chen A., Radcliffe J., Dietrich K.N., Jones R.L., Caldwell K., et al. Postnatal cadmium exposure, neurodevelopment, and blood pressure in children at 2, 5, and 7 years of age. Environ. Health Perspect. 2009; 117(10): 1580–6. https://doi.org/10.1289/ehp.0900765

37. Еремейшвили А.В., Фираго А.Л. Эколого-биологический мониторинг микроэлементного статуса, развития и состояния здоровья детей в возрасте от 1 до 3 лет промышленного города (на примере г. Ярославля). Современные наукоемкие технологии. 2010; (7): 186–90. https://elibrary.ru/mlkqwn

38. Kippler M., Tofail F., Hamadani J.D., Gardner R.M., Grantham-McGregor S.M., Bottai M., et al. Early-life cadmium exposure and child development in 5-year-old girls and boys: a cohort study in rural Bangladesh. Environ. Health Perspect. 2012; 120(10): 1462–8. https://doi.org/10.1289/ehp.1104431

39. Горобец П.Ю. Раннее выявление нарушений нервно-психического развития детей при хронической субинтоксикации тяжелыми металлами: Автореф. дисс… канд. мед. наук. М.; 2005.

40. Lee M.J., Chou M.C., Chou W.J., Huang C.W., Kuo H.C., Lee S.Y., et al. Heavy metals’ effect on susceptibility to attention-deficit/hyperactivity disorder: implication of lead, cadmium, and antimony. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2018; 15(6): 1221. https://doi.org/10.3390/ijerph15061221

41. Чернобровкина М.А., Сенькевич О.А., Ковальский Ю.Г., Ступак В.С. Влияние элементного статуса детей 7–8 лет, проживающих в Хабаровском крае, на их физическое и когнитивное развитие. Вопросы детской диетологии. 2021; 19(4): 31–9. https://doi.org/10.20953/1727-5784-2021-4-31-39 https://elibrary.ru/hryqkf

42. Sioen I., Den Hond E., Nelen V., Van de Mieroop E., Croes K., Van Larebeke N., et al. Prenatal exposure to environmental contaminants and behavioural problems at age 7–8 years. Environ. Int. 2013; 59: 225–31. https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.06.014

43. Rodríguez-Carrillo A., Mustieles V., D’Cruz S.C., Legoff L., Gil F., Olmedo P., et al. Exploring the relationship between metal exposure, BDNF, and behavior in adolescent males. Int. J. Hyg. Environ. Health. 2022; 239: 113877. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2021.113877

44. Saxena R., Gamble M., Wasserman G.A., Liu X., Parvez F., Navas-Acien A., et al. Mixed metals exposure and cognitive function in Bangladeshi adolescents. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2022; 232: 113229. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.113229

45. Ермоленко Г.В. Особенности функционирования ведущих адаптационных систем и психофизиологический статус подростков, проживающих в условиях химического загрязнения окружающей среды: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. М.; 2007.

46. Punshon T., Li Z., Brian P., Jackson W., Parks T., Romano M., et al. Placental metal concentrations in relation to placental growth, efficiency and birth weight. Environ. Int. 2019; 126: 533–42. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.01.063

47. Shih Y.H., Chen H.Y., Christensen K., Handler A., Turyk M.E., Argos M. Prenatal exposure to multiple metals and birth outcomes: an observational study within the National Children’s Study Cohort. Environ. Int. 2021; 147: 106373. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.106373

48. Vigeh M., Yokoyama K., Matsukawa T., Shinohara A., Shariat M., Ohtani K. Effects of hair metals on body weight in Iranian children aged 20 to 36 months. Iran. J. Public Health. 2017; 46(8): 1018–27.

49. Ashrap P., Sánchez B.N., Téllez-Rojo M.M., Basu N., Tamayo-Ortiz M., Peterson K.E., et al. In utero and peripubertal metals exposure in relation to reproductive hormones and sexual maturation and progression among girls in Mexico City. Environ. Res. 2019; 177: 108630. https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.108630