Method Article

评估环境污染物发育毒性的当前技术和模型

DOI:

10.3791/64981

March 3rd, 2023

In This Article

Abstract

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文章讨论:

Ding, J. et al. 使用茜素红染色检测斑马鱼幼虫中化学诱导的骨质流失。可视化实验杂志。(178),e63251 (2021)。

Huang, Y. et al. 使用免疫荧光检测斑马鱼胚胎心脏中 PM2.5 诱导的 DNA 损伤。可视化实验杂志。(168),e62021 (2021)。

江, Q. X., Xu, X. H., DeWitt, JC, Zheng, YX. 使用鸡胚胎作为评估发育心脏毒性的有力工具。可视化实验杂志。(169),e62189 (2021)。

Song, Y., Li, R., Li, L., Ouyang, F., Men, X. 评估杀虫剂对独居蜜蜂幼虫的影响。可视化实验杂志。(176),e62946 (2021)。

Discussion

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在发育阶段,动物极易受到环境污染的影响。妊娠关键阶段的化学品暴露已被证明会导致先天性畸形和自然流产。因此,了解潜在毒物的作用方式,将有利于预防或治疗自然流产或环境污染物引起的先天性疾病。然而,由于与这些实验相关的复杂性、乏味性和过高的成本,使用传统动物模型研究环境化学品发育毒性的机制具有挑战性。在这本方法集中,来自不同研究领域的作者采用了新技术和替代模型来研究环境化学品的发育毒性。

众所周知,心脏是胚胎发生过程中最早形成的器官之一,而这个器官特别容易受到环境的伤害。研究估计表明,先天性心脏病除了是婴儿死亡的主要原因外,还约占所有已知出生缺陷的三分之一1。不幸的是,传统的动物模型要么太费力,要么不敏感,无法检测心脏发育毒性作用。该方法集中的两篇论文使用斑马鱼和鸡胚胎研究了环境细颗粒物 (PM2.5)、全氟烷基物质和多氟烷基物质 (PFAS)、柴油机尾气 (DE) 和纳米材料对心脏发育的不利影响 2,3。利用免疫荧光测定技术的原理,在接触PM2.5 2的可提取有机物(EOM)后,在斑马鱼胚胎的心脏中始终检测到氧化性DNA损伤的标志物8-羟基-2'脱氧酶(8-OHdG)和DNA双链断裂的敏感标志物H2AX 2。同样,使用相同的免疫荧光和组织化学技术在分离的心脏组织中也清楚地证明了心肌细胞DNA损伤和右心室壁厚度3。

斑马鱼模型还可用于研究骨骼形态发生。据广泛报道,铅暴露会导致这种化学物质在整个发育阶段在骨骼中积聚,从而导致骨骼损伤。Ding等人使用茜素红标记骨骼结构,并证明铅暴露显着减少了斑马鱼幼虫的骨矿化,表明铅暴露是骨骼发育过程中骨质流失的危险因素4

农药以其在环境中的高持久性而闻名。农药的无处不在是传粉媒介丰富性和多样性的风险因素,传粉媒介在现代全球农业的生态系统服务中发挥着至关重要的作用。Song 等人提出了一种新的浸泡方法,以研究毒死蜱(一种非常流行的杀虫剂)对独居蜂 Osmia excavata5 幼虫的毒性作用。他们使用 O. excavata 幼虫确定了毒死蜱的 LD50 值,并发现毒死蜱暴露以剂量依赖性方式显着降低了羽化率。

不良结果途径 (AOP) 框架强调分子原因并使替代测试模型更易于利用6,是 21 世纪毒理学 (Tox21) 的重要组成部分6。根据Leist等人的说法,AOP通过关键事件(KE)在分子起始事件(MIE)和不良不良结果(AO)之间建立联系,如关键事件关系(KER)7所定义。因此,AOP框架可以促进将动物研究的分子和机制数据转化为终点,以用于安全性评估6。本方法集中的文章提供了一套强大的技术和模型,用于研究环境污染物引起各种发育毒性的分子机制。我们希望此次收集对环境污染物的风险评估大有裨益。

Disclosures

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专利申请(CN111024935A)涵盖了作者研究的商业应用。

Acknowledgements

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通讯作者实验室的研究工作由国家自然科学基金(资助号:81972999、81870239 和 82171689)和江苏省高等院校优先学术项目发展资助。

References

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  2. Using immunofluorescence to detect PM2.5-induced DNA damage in zebrafish embryo hearts. Journal of Visualized Experiments. (168), e62021(2021).">Huang, Y., et al. Using immunofluorescence to detect PM2.5-induced DNA damage in zebrafish embryo hearts. Journal of Visualized Experiments. (168), e62021(2021).
  3. Using chicken embryo as a powerful tool in assessment of developmental cardiotoxicities. Journal of Visualized Experiments. (169), e62189(2021).">Jiang, Q. X., et al. Using chicken embryo as a powerful tool in assessment of developmental cardiotoxicities. Journal of Visualized Experiments. (169), e62189(2021).
  4. Using Alizarin Red staining to detect chemically induced bone loss in zebrafish larvae. Journal of Visualized Experiments. (178), e63251(2021).">Ding, J., et al. Using Alizarin Red staining to detect chemically induced bone loss in zebrafish larvae. Journal of Visualized Experiments. (178), e63251(2021).
  5. Evaluating the effect of pesticides on the larvae of the solitary bees. Journal of Visualized Experiments. (176), e62946(2021).">Song, Y., et al. Evaluating the effect of pesticides on the larvae of the solitary bees. Journal of Visualized Experiments. (176), e62946(2021).
  6. The adverse outcome pathway: A multifaceted framework supporting 21(st) century toxicology. Current Opinion in Toxicology. 9, 1-7 (2018).">Ankley, G. T., Edwards, S. W. The adverse outcome pathway: A multifaceted framework supporting 21(st) century toxicology. Current Opinion in Toxicology. 9, 1-7 (2018).
  7. Adverse outcome pathways: Opportunities, limitations and open questions. Archives of Toxicology. 91 (11), 3477-3505 (2017).">Leist, M., et al. Adverse outcome pathways: Opportunities, limitations and open questions. Archives of Toxicology. 91 (11), 3477-3505 (2017).

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Developmental ToxicityEnvironmental PollutantsAlizarin Red StainingBone LossZebrafish LarvaePM2 5DNA DamageChicken EmbryoDevelopmental CardiotoxicitiesSolitary BeesPesticide EffectImmunofluorescenceJournal Of Visualized Experiments

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