Les biomarqueurs immunotoxicologiques suite à l'exposition aux métaux lourds chez les animaux domestiques

Abstract

الهدف من هذا البحث هو تقليد التعرض للملوثات البيئية و تقييم التسمم المزمن بالمعادن الثقيلة. 15 نعجة من سلالة اولاد جلال قسمت الى 3 مجموعات لخمسة حيوانات. مجموعة تتلقى جرعات الرصاص Pb 2.5 مغ/كغ و مجموعة تتلقى جرعات الكدميوم Cd 2 مغ/كغ و المجموعة الثالثة تتلقى مزيج من المعدنين (2.5 مغ/كغ Pb و 2 مغ/كغ Cd). املاح المعادن الثقيلة (نترات الرصاص 159 مغ و كروريد الكدميوم 162 مغ) حضرت على شكل كبسولات تاخذ عبر الفم. التجربة اجريت على ثلاث مراحل- المرحلة الاولى كانت للتاقلم و جعل الحيوانات مرجع للحالة الطبيعية -المرحلة الثانية كانت لاخذ الجرعات لمدة 17 اسبوع و المرحلة الثالثة كانت للاسترداد و الانتعاش بعد التوقف عن التسمم. خلال المراحل الثلاثة تم اخذ عينات الدم واجراء مختلف التحاليل. البحث عن نسبة المعادن الثقيلة و العناصر الاساسية زنك و نحاس في الدم باستعمال مقياس الطيف الضوئي بالامتصاص الذري. المعلمات الدموية (Hgb و Hct) و الكيمياء الحيوية (الانزيمات الكبدية AST-ALT و البروتين الكلي TP و مؤشر الكلى كرياتنين CRT) تم قياسها اليا باجهزة خاصة. دراسة الانسجة تمت بالتقنية التقليدية للتشريح المرضي. قياس كميات المعادن الثقيلة و العناصر الاساسية Fe-Ca-Cu-Zn في عينات العلف تمت باستعمال مقياس الطيف الضوئي بالامتصاص الذري. قبل البدء في التعرض للمعادن الثقيلة كانت كل المؤشرات الحيوية لحيوانات التجربة طبيعية و عادية، نسبة Pb في الدم كانت اقل من 4 مكغ/ل و نسبة Cd اقل من 0.3 مكغ/ل. مباشرة بعد اخذ جرعات المعادن اخذت نسبها في الدم بالارتفاع فكانت نسبة Pb تتراوح بين 57±135 مكغ/ل و 264±569 مكغ/ل في مجموعة Pb وفي مجموعة Pb+Cd النسب تتراوح بين 75±192 مكغ/ل 294±445 مكغ/ل. في الاسبوع التاسع نسبة Pb كانت اعلى في المجموعة التي تلقت مزيج المعدنين. اما نسبة Cd فكانت تتراوح بين 0.81±1.4 مكغ/ل و 6±44 مكغ/ل في مجموعة Cd و في مجموعة Pb+Cd فالنسبة كانت بين 1.2±205 مكغ/ل و 10±47 مكغ/ل. هذا البحث العلمي اكد تاثير هذين المعدنين على كل المؤشرات الحيوية حيث تم ملاحظة انخفاض في مستوى المعلمات الدموية و كذا ارتفاع في انزيمات الكبد و مؤشر الكلى، كما تمت ملاحظة اصابة الخلايا الكبدية و الكلوية. نسبة العناصر الاساسية تاثرت كذلك حيث لوحظ انخفاض في نسبها الدموية مما يرجح وجود تفاعلات تنافسية مع المعادن الثقيلة. اتضح كذلك على ان كل مؤشرات التسمم. اختبار ANOVA اكد وجود تاثير الزمن او نوع الجرعة او الاثنان معا على كل المؤشرات الحيوية. تم ايضا ملاحظة تفاعلات بين المعدنين Pb و Cd مما ادى الى تاثير اقوى للتسمم. الوصف الكمي لحركية الرصاص داخل اجسام الحيوانات باستخدام التحليل الغير المجزئ اعتمادا على معادلات رياضية و من خلال حساب المعلمات السمية Cl - t1/2- MRT- AUC الفردية ثم المتعلقة بالمجموعة، يمكننا ان نقدر درجة تعرض الاغنام للتسمم عند المجموعتين. فتاكد ان الرصاص يبقى طويلا في اجسام الحيوانات و ان طرحه ضعيف جدا. تاكد ايضا ان حركية Pb تاثرت بوجود معدن اخر حيث غير وجود Cd مجرى بعض المعلمات السمية. كان Cd مصدر تغيير بالنسبة للعلاقة بين جرعة Pb و تركيزه في الدم و كذا العلاقة بين تركيز هذا المعدن في الدم و التقدير الكمي للتعرض. Afin de mimer une exposition environnementale à des doses infratoxiques de Pb (2.5 mg/kg pv) ou/et de Cd (2 mg/kg pv), 15 brebis de la race (Ouled Djellel) ont fait l'objet de l'expérimentation. Les animaux ont été répartis aléatoirement en 03 groupes de sujets selon la nature du traitement: un lot Pb, un lot Cd et un lot co-exposé (Pb+Cd). Le schéma expérimental a été conduit en trois périodes: -une période pré-exposition de 4 semaines: les brebis servaient de témoins durant cette période; -une période d'exposition de 17 semaines: les sujets ont reçu par voie orale des doses uniques et journalières de sels métalliques sous forme de gélules, 159 mg de nitrates de Pb (Pb(NO3)2) et 162 mg de chlorure de Cd (CdCl2, 2.5 H2O); -une période de récupération, étalée sur trois mois et demi aprés arrêt des traitements. La quantification des ETM a été réalisée par spectrophotométrie à absorption atomique à four graphite et à flamme, respectivement pour (Pb - Cd) et (Zinc (Zn) - Cuivre (Cu)). Une étude toxicocinétique par approche non compartimentale du Pb a été réalisée à l'aide du logiciel utilisant un programme d'analyse de régression linéaire adapté << PK Solver>> version 2.0. La méthode linéaire trapézoïdale a été choisie. Les paramètres hématologiques (Hémoglobine: Hgb et Hématocrite: Hct), biochimiques, transaminases (ALT: alanine aminotranferase, AST: aspartate aminotranferase), protides totaux, créatinine CRT et profils électrophorétiques ont été déterminés par automates. La méthode classique a été utilisée pour l'histopathologie. Enfin, la spectrophotométrie à absorption atomique a été utilisée pour la détermination du Pb et du Cd et des éléments essentiels (Zn, Cu, Ca et Fe) dans l'aliment. Les niveaux du Pb et du Cd dans l'aliment sont non détectables. Avant les traitements les plombémies et les cadmiémies étaient inférieures à la limite de détection, 4µg/l pour Pb et 0.3 µg/l pour Cd. Une augmentation des concentrations sanguines en ETM a été observée dés le début de l'exposition. Les plombémies sont situées entre 135±57µg/l à 569±264 µg/l pour le groupe Pb et entre 192±75µg/l et 445±294µg/l pour le groupe co-exposé. A la 9 éme semaine, les moyennes des plombémies étaient plus élevées chez le lot Pb+Cd. Les cadmiémies ont évolué de 1.4±0.81 µg/l à 44±6 µg/l chez le groupe Cd et de 2.5±1.2 µg/l à 47±10 µg/l chez le groupe co-exposé. Nos résultats confirment les effets néfastes des deux ETM au niveau hématologique par une diminution des taux de l'Hgb et de l'Hct et au niveau hépatique et rénal par une augmentation des niveaux sérique de l'ALT, L'AST et de la CRT.Des aspects lésionnels au niveau du fois et du rein ont été constatés. Une altération de l'homéostasie du Zn et du Cu a été observée suggérant des interactions avec le Pb et le Cd. Les indicateurs de toxicité étaient corrélés aux concentrations sanguines croissantes en ETM en fonction de la durée de l'exposition. ANOVA a révèlé au moins un effet, soit temps ou traitement pour tous les paramètres. Une interaction synergique à effet toxique entre les deux ETM (Pb et Cd) a été constatée. L'analyse non compartimentale a permis la description quantitative de la cinétique du Pb. A travers le calcul des paramètres toxicocinétiques d'abord individuels, puis relatifs au lot, nous avons pu apprécier le degré d'exposition des brebis dans les deux lots, notamment par le calcul des AUC, MRT, t 1/2 et Cl. Ces paramètres ont montré que le Pb demeure longtemps dans l'organisme, que son élimination est très faible et que le Cd a constitué une source de variabilité de la relation dose-concentration et concentration-exposition. Ce travail ouvre des perspectives pour des études plus approfondies, notamment dans l'identification d'indicateurs d'exposition et d'effets plus sensibles, plus spécifiques et plus précoces. The aim of the study was to highlight the toxic effects after lead and lead-camium repeated oral exposure in ewes. An experiment was conducted using "Ouled Djellel" ewes during three periods: before exposure: where ewes are considered as controls, during exposure and after exposure. Fifty ewes were randomly divided in three groups of five; the lead group received lead nitrate at 2.5 mg of Pb/kg/day, the Cd group received Cd chloride at 2 mg of Cd/kg/day and the Pb+Cd group received Pb nitrate at 2.5 mg of Pb/kg/day + 2 mg of Cd/kg/day orally during 17 weeks. Metallic salts were enclosed in gelatin capsules. Lead and cadmium levels were measured by graphite furnace with deuterium background correction in pyrolytic heated graphite tube. Flame atomic absorption spectrometry (PerkinElmer Analyst,100) was used for performing zinc and copper analysis in plasma. Total serum protein, alanine aminotransferase (ALT), aspartate aminotransferase (AST), electrophoretic protien profile and serum creatinin levels were measured by using Automatic biochemistry analyzer. Histopathological study was performed using conventional technique. Before, during and after receiving treatement, all groups were tested for their blood Pb and Cd levels, hematological and biochemical parameters, essential elements (Zink: Zn and Cooper: Cu) levels were also tested. Pb and Cd contents of the diet were below the detection limits. Before exposure, blood Pb and Cd levels were below the detection limit of 4µg/l for Pb and 0.3µg/l for Cd. Blood levels of Pb during 17 weeks of exposure varied from 135±57µg/l to 569±264µg/l for the Pb group and from 192±75µg/l to 445±294µg/l for the co-exposed group. At 9th week, mean blood Pb levels of lead-cadmium group were more elevated than the ones of the lead group. Blood levels of Cd varied from 1.4±0.81µg/l to 44±6µg/l in Cd group and from 2.5±1.2µg/l to 47±10µg/l in co-exposed group. The rates of hematocrit and hemoglobin decreased for all treated groups. The transaminases (ALT?AST) and creatinine reaveled elevated levels at the end of exposure. Histopathology sowed liver and kidney lesions. Altered Zn and Cu homeostasis was noted. Toxicity indicators were correlated with increasing blood levels of Pb and Cd depending on the duration of exposure. ANOVA revealed at least one effect (time or treatment) in all tested marks. Non-compartmental estimation of toxicokinetic parameters has allowed a quantitative descriptive analysis of Pb fate in ewes bodys. <<PK Solver>> software 2.0 (Linear Trapezoidal method) was used for non-compartmental analysis of plasma data after intravenous constant infusion input. Through the calculation of the toxicokinetic parameters, first individual, then relating to the group, the degree of ewes exposure was assessed. Determination of AUC,MRT, t1/2 and Cl showed that Pb persists longtime in the body and its elimination is very low. Cd was a source of variability in dose-concentration relationship and concentration-exposure relationship. This research opens up prospects for further studies, including the development of exposure and effect biomarkers more sensitive, more specific and earlier.