Effects of cadmium on cardiac metallothionein induction and ischemia-reperfusion injury in rats

Myocardial ischemia-reperfusion injury is associated with an imbalance between the formation and the scavenging of reactive oxygen species. In this context, the protective role of the antioxidant metallothionein, a thiol-rich protein that is induced in different organs in response to heavy metals and oxidative conditions, has mainly been investigated in metallothionein-knockout mice or metallothionein-overexpressing mice. The aim of this study was to evaluate whether the administration of cadmium has a protective effect against cardiac ischemia-reperfusion injury and whether this is associated with induction of in vivo cardiac metallothionein. Forty-eight hours after an injection of 0, 1, or 2 mg/kg cadmium, isolated perfused rat hearts were submitted to 30 min of total global ischemia and 30 min of reperfusion.   The ischemia-reperfusion sequence was associated with a significant decrease in cardiac metallothionein levels. Pretreatment with cadmium at a dose of 2 mg/kg (i) prevented this decrease and (ii) improved the postischemic recuperation of the coronary flow, the ventricular developed pressure, and therefore, the global postischemic functional recovery. These results showed that pretreatment of rats with 2 mg/kg cadmium induced cardioprotection against ischemia-reperfusion injuries, perhaps through an in vivo metallothionein induction that may be related to a metal activation of antioxidant systems.

Les lésions d’ischémie-reperfusion myocardiques sont associées à un déséquilibre entre la formation et la neutralisation des espèces réactives de l’oxygène. Dans ce contexte, le rôle protecteur d’antioxydants tels que la métallothionéine, une protéine riche en thiols qui est induite dans divers organes en réponse à la présence de métaux lourds et à des conditions oxydatives, a principalement été examiné chez des souris surexprimant ou n’exprimant pas la métallothionéine. La présente étude a eu pour but d’évaluer si l’administration de cadmium a un effet protecteur contre les lésions d’ischémie-reperfusion cardiaque chez les rats (pendant l’induction de métallothionéine cardiaque in vivo). Vingt-quatre heures après l’injection de 0, 1 ou 2 mg/kg de cadmium, on a soumis des cœurs isolés, perfusés de rats à une ischémie globale totale de 30 min, suivie d’une reperfusion de 30 min. La séquence ischémie-reperfusion a été associée à une diminution importante des taux de métallothionéine cardiaque. Le prétraitement au cadmium à une dose de 2 mg/kg : (i) a empêché cette diminution et (ii) a amélioré le rétablissement du débit coronaire post-ischémique, la pression développée ventriculaire et, par conséquent, la récupération fonctionnelle post-ischémique. Les résultats ont montré que le prétraitement des rats avec 2 mg/kg de cadmium, probablement par une induction de métallothionéine in vivo, à eu un effet cardioprotecteur contre les lésions d’ischémie-reperfusion. Ces résultats pourraient être associés à une activation des systèmes antioxydants par les métaux.