Effets synergiques de métaux lourds sur des cultures primaires d'hépatocytes de rat

Synergic effects of heavy metals in primary cultures of rat hepatocytes

Département de chimie Université du Québec à Montréal C. P. 8888, Suce «A» Montréal CANADA, H3C 3P8

Résumé

Le but de l'étude était d'examiner la possibilité d'interactions synergiques entre les métaux lourds qui peuvent être retrouvés comme contaminants de l'eau. A cette fin. des cultures primaires d'hépatocytes de rats ont été mises à profit la détection des effets toxiques parce qu'elles représentent un système cible pertinent.

Les cellules furent exposées au plomb (Pb), au cuivre (Cu) et au cadmium (Cd) seuls ou en mélanges binaires de Cd-Pb ou Cd-Cu. Les concentrations de métaux sélectionnés se sont situées entre 100 ppb et 5 ppm et le temps d'incubation de 20 h. La cytotoxicité a été suivie par la libération par les cellules de lactique (LDH) dans le milieu extracellulaire ainsi que par l'incorporation d'arginine tritiée([³H] Arg) dans les protéines. Il a été observé, en accord avec des études antérieures, que le Cd était le plus cytotoxique des métaux. En effet, à des concentrations aussi basses que 100 200 ppb, il y a eu un accroissement marqué de l'activité LDH dans le milieu extracellulaire ainsi qu 'une réduction significative de la quantité de tritium protéique. Quand le Pb fut ajouté au Cd, la cytotoxicité mesurée fut comparable à celle observée avec le Cd seul. Au contraire, quand le Cu fut appliqué en mélange avec le Cd, les effets qui ont résulté furent plus importants que ce qui pouvait être anticipé à partir de la sommation des toxicités individuelles. La potentialisation de la toxicité du Cd fut détectable même à des niveaux non cytotoxiques de Cu. Ceci a été confirmé tant avec les données sur la libération de LDH que sur la synthèse protéique.

La présente étude montre l'applicabilité du modèle «hépatocyte» pour la détection d'effets synergiques d'agents fréquemment retrouvés comme contaminants toxiques des écosystèmes aquatiques. De plus, les résultats obtenus ouvrent la porte à l'examen des mécanismes d'action en jeu comme étape ultérieure dans la mise à profit de ce modèle cellulaire.

Abstract

The aim of our study was to investigate the possibility of synergic interactions between heavy metals that can be found as contaminants in water. For this purpose primary cultures of rat hepatocytes were selected because they represent a pertinent target system.

The cells were exposed to lead (Pb), copper (Cu) and cadmium (Cd) alone or to binary mixtures of Cd-Pb and Cd-Cu. The metal concentrations used ranged between 100 ppb and 5 ppm and the incubation time was 20 h. Cytotoxic effects were monitored through the release of lactate dehydrogenase (LDH) in the extracellular medium and the incorporation of tritiated arginine ([³H ] Ag) into proteins.

It was found, in agreement with previous studies. that Cd was the most cytotoxic metal. Indeed, at concentrations as low as 100-200 ppb, there was marked increase in extracellular LDH activity and a significant reduction amount of tritium in the protein fraction. When Pb was added to Cd, the cytoxicity measured was comparable to that seen with Cd alone. In contrast, when Cu was mixed with Cd, the resulting effects were more important than could be anticipated from the summation of the individual toxicities. Potentiation toxicity was even detectable at noncytotoxic Cu levels. This was confirmed woth both LDH release and protein sysnthesis data.

The present study demonstrates the applicability of the hepatocyte model for the detection of synergic effects of agents frequently encountered as toxic contaminants in aquatic ecosystems. In addition, the results obtained lead to the examination of the mechanisms involved as a subsequent step in the utilization of this cellular model.