Evaluación in vitro de los efectos producidos por el plomo, el cadmio y su mezcla binaria en eritrocitos de tres especies de aves silvestres

Resumen

". Entre los contaminantes ambientales persistentes más importantes, desde el punto de vista toxicológico, se encuentran algunos metales pesados como el mercurio, el cadmio y el plomo. Su toxicidad y su ubicuidad en la naturaleza les confieren una elevada peligrosidad. Particularmente, la intoxicación aguda por plomo es una de las principales causas de muerte en aves, a la que hay que añadir los efectos crónicos relacionados con la exposición continuada a bajas dosis. El cadmio, por el contrario, no suele ser la causa directa de cuadros de mortandad, pero sí tiene importantes consecuencias en la supervivencia y reproducción de las aves como consecuencia de exposiciones crónicas. Ambos metales se distribuyen por los tejidos a través de la sangre en el interior de los eritrocitos, siendo numerosas las referencias relacionadas con los efectos de estos metales en estas células. Así, estos metales se han relacionado con la alteración de la homeostasis del calcio y el potasio, con cambios en la composición de las membranas celulares, con alteraciones de la fragilidad osmótica y mecánica de la membrana, con la inducción del fenómeno de estrés oxidativo, con alteraciones en la actividad de la enzima colinesterasa, con la inhibición de la síntesis del grupo hemo, con interferencias en el intercambio de gases y con alteraciones del metabolismo energético. Algunos de estos efectos pueden también estar relacionados con la inducción de la muerte celular programada, la cual ha sido observada tras la exposición a estos metales. Si bien gran parte de los efectos producidos individualmente por cada uno de estos metales son bien conocidos, la información sobre los posibles efectos interactivos de la exposición conjunta es aún muy escasa. En la bibliografía son abundantes los estudios experimentales in vivo en los que utilizan aves silvestres con el objetivo de evaluar la toxicidad de estos metales. Sin embargo, la utilización de estas especies para la realización de ensayos in vivo ha generado una gran controversia, tanto por razones éticas como científicas. Así, en nuestro país, actualmente no está permitido el uso de animales silvestres con fines científicos y se debe potenciar el desarrollo de métodos alternativos a la experimentación animal. Por tanto, se hace imprescindible ampliar el conocimiento sobre los efectos que la exposición a estos metales pesados, tanto individualmente como mezclados, pueden inducir a nivel celular in vitro. En el presente estudio se han utilizado eritrocitos procedentes de Ánade real (Anas platyrhynchos), Búho real (Bubo bubo) y Busardo ratonero (Buteo buteo). Tras la obtención de las correspondientes curvas dosis-respuesta se ha evaluado el tipo de interacción que presentan estos metales en las diferentes especies tras la exposición a mezclas binarias. También se ha evaluado la capacidad de acumulación de metales que tienen los eritrocitos tras la exposición a los mismos. Se han evaluado las alteraciones morfológicas inducidas por la exposición a estos metales, así como los efectos de ambos metales sobre distintos parámetros relacionados con los sistemas antioxidantes (superóxido dismutasa, catalasa, glutatión peroxidasa, glutatión S-transferasa y glutatión reducido) y con el fenómeno de estrés oxidativo (peroxidación lipídica). Además, se ha estudiado el efecto de estos metales sobre las enzimas colinesterasas presentes en la membrana del eritrocito. Por último, se ha evaluado el tipo de muerte celular que aparece en los eritrocitos de estas especies tras la exposición in vitro a plomo y/o cadmio. En relación a las curvas dosis-respuesta, aparecieron diferencias interespecíficas en relación a la toxicidad de estos metales, siendo especialmente llamativa la elevada toxicidad del cadmio en Busardo ratonero. El plomo presentó una marcada afinidad para acumularse en los eritrocitos de las especies utilizadas, mientras que el cadmio presentó ciertas limitaciones para acumularse, tal y como ha sido descrito en eritrocitos humanos. En relación a los mecanismos antioxidantes, en general y salvo excepciones, se observó un descenso en la actividad y en los niveles de éstos en eritrocitos de Ánade real tras la exposición a metales, mientras que en eritrocitos de aves rapaces se observó un aumento de los mismos. Variaciones en ambos sentidos se han descrito en la bibliografía tanto en estudios in vivo como en estudios in vitro con eritrocitos y otros cultivos celulares. Al igual que en otros estudios, los niveles de peróxidos lipídicos fueron mayores tras la exposición a plomo y/o cadmio en los eritrocitos de las tres especies. Esto podría indicar un daño de membrana, fenómeno observado en el estudio con microscopía electrónica. Además, el aumento de la actividad de las enzimas colinesterasas observado en eritrocitos de rapaces podría ser podría ser signo también de un daño estructural de la membrana. Por último, los estudios con fluorocromos para evaluar el proceso de muerte celular y los estudios de microscopía indican que la muerte celular programada es el principal tipo de muerte celular observada tras la exposición a plomo y/o cadmio. Aunque también se ha observado un aumento de lisis o necrosis, siendo evidente este tipo de muerte celular en las concentraciones más altas de metales. Respecto a la exposición a la mezcla de metales, el antagonismo se observó como el tipo de interacción más frecuente, aunque también se han obtenido resultados compatibles con otros tipos de interacción e, incluso, efectos que no se han descrito en la exposición individual. Finalmente consideramos que los eritrocitos de aves constituyen un excelente material para la investigación in vitro de los efectos de estos metales en estas células. Aunque estos estudios in vitro no necesariamente simulan la misma respuesta biológica que la obtenida in vivo, los resultados obtenidos pueden ser considerados como indicadores de los posibles efectos de estos metales en los eritrocitos de las especies estudiadas. Así, los resultados en relación a los sistemas antioxidantes y a la producción de peróxidos lipídicos parecen indicar el posible uso potencial de algunos de estos parámetros como biomarcadores de estrés oxidativo tras la exposición a plomo y/o cadmio.