Name: 使用卡内哈布迪炎酶研究有毒物质的跨代和多代效应 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-29T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: 了解使用秀丽隐杆线虫研究持久性化学物质跨代和多代效应的实验方案。该方法为环境毒理学和药物合成中的风险评估提供重要见解。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<ol><li>Yu, Z., Zhang, J., Hou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+time-dependent+stimulation+of+sodium+halide+salts+on+redox+reactants%2C+energy+supply+and+luminescence+in+Vibrio+fischeri%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hazardous+Materials%22%5BJournal%5D)">The time-dependent stimulation of sodium halide salts on redox reactants, energy supply and luminescence in Vibrio fischeri.</a> Journal of Hazardous Materials. 342, 429-435 (2018).</li>
<li>Li, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+nicotine+exposure+induces+dysfunction+of+mouse+endothelial+progenitor+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+and+Therapeutic%22%5BJournal%5D)">Long-term nicotine exposure induces dysfunction of mouse endothelial progenitor cells.</a> Experimental and Therapeutic. 13, 85-90 (2017).</li>
<li>Yu, Z. Y., Chen, X. X., Zhang, J., Wang, R., Yin, D. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transgenerational+effects+of+heavy+metals+on+L3+larva+of+Caenorhabditis+elegans+with+greater+behavior+and+growth+inhibitions+in+the+progeny%5BTitle%5D)+AND+%22Ecotoxicology+and+Environmental+Safety%22%5BJournal%5D)">Transgenerational effects of heavy metals on L3 larva of Caenorhabditis elegans with greater behavior and growth inhibitions in the progeny.</a> Ecotoxicology and Environmental Safety. 88C, 178-184 (2013).</li>
<li>Chen, R., Yu, Z., Yin, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-generational+effects+of+lindane+on+nematode+lipid+metabolism+with+disturbances+on+insulin-like+signal+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Multi-generational effects of lindane on nematode lipid metabolism with disturbances on insulin-like signal pathway.</a> Chemosphere. 210, 607-614 (2018).</li>
<li>Van Norman, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+matter+of+mice+and+men%3A+ethical+issues+in+animal+experimentation%5BTitle%5D)+AND+%22International+Anesthesiology+Clinics%22%5BJournal%5D)">A matter of mice and men: ethical issues in animal experimentation.</a> International Anesthesiology Clinics. 53 (3), 63-78 (2015).</li>
<li>Pereira, C. M. S., Everaert, G., Blust, R., De Schamphelaere, K. A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multigenerational+effects+of+nickel+on+Daphnia+magna+depend+on+temperature+and+the+magnitude+of+the+effect+in+the+first+generation%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Toxicology+and+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Multigenerational effects of nickel on Daphnia magna depend on temperature and the magnitude of the effect in the first generation.</a> Environmental Toxicology and Chemistry. 37 (7), 1877-1888 (2018).</li>
<li>Morimoto, J., Simpson, S. J., Ponton, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+and+trans-generational+effects+of+male+and+female+gut+microbiota+in+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22Biology+Letters%22%5BJournal%5D)">Direct and trans-generational effects of male and female gut microbiota in Drosophila melanogaster.</a> Biology Letters. 13, 20160966(2017).</li>
<li>Coimbra, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+effects+of+clofibric+acid+in+zebrafish+%28Danio+rerio%29%3A+A+multigenerational+study%5BTitle%5D)+AND+%22Aquatic+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Chronic effects of clofibric acid in zebrafish (Danio rerio): A multigenerational study.</a> Aquatic Toxicology. 160, 76-86 (2015).</li>
<li>Sugi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genome+editing+in+C.+elegans+and+other+nematode+species%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">Genome editing in C. elegans and other nematode species.</a> International Journal of Molecular Sciences. 17, 295(2016).</li>
<li>Leung, M. C. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Caenorhabditis+elegans%3A+an+emerging+model+in+biomedical+and+environmental+toxicology%5BTitle%5D)+AND+%22Toxicological+Science%22%5BJournal%5D)">Caenorhabditis elegans: an emerging model in biomedical and environmental toxicology.</a> Toxicological Science. 106 (1), 5-28 (2008).</li>
<li>Yu, Z. Y., Jiang, L., Yin, D. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavior+toxicity+to+Caenorhabditis+elegans+transferred+to+the+progeny+after+exposure+to+sulfamethoxazole+at+environmentally+relevant+concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Sciences-China%22%5BJournal%5D)">Behavior toxicity to Caenorhabditis elegans transferred to the progeny after exposure to sulfamethoxazole at environmentally relevant concentration.</a> Journal of Environmental Sciences-China. 23 (2), 294-300 (2011).</li>
<li>Kim, S. W., Kwak, J. I., An, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multigenerational+study+of+gold+nanoparticles+in+Caenorhabditis+elegans%3A+transgenerational+effect+of+maternal+exposure%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Multigenerational study of gold nanoparticles in Caenorhabditis elegans: transgenerational effect of maternal exposure.</a> Environmental Science & Technology. 47, 5393-5399 (2013).</li>
<li>Klosin, A., Casas, E., Hidalgo-Carcedo, C., Vavouri, T., Lehner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transgenerational+transmission+of+environmental+information+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Transgenerational transmission of environmental information in C. elegans.</a> Science. 356, 320(2017).</li>
<li>Yu, Z. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trans-generational+influences+of+sulfamethoxazole+on+lifespan%2C+reproduction+and+population+growth+of+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Ecotoxicology+and+Environmental+Safety%22%5BJournal%5D)">Trans-generational influences of sulfamethoxazole on lifespan, reproduction and population growth of Caenorhabditis elegans.</a> Ecotoxicology and Environmental Safety. 135, 312-318 (2017).</li>
<li>Buisset-Goussen, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+chronic+gamma+irradiation%3A+a+multigenerational+study+using+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Radioactivity%22%5BJournal%5D)">Effects of chronic gamma irradiation: a multigenerational study using Caenorhabditis elegans.</a> Radioactivity. 137, 190-197 (2014).</li>
<li>Zhao, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multigenerational+exposure+to+dietary+zearalenone+%28ZEA%29%2C+anestrogenic+mycotoxin%2C+affects+puberty+and+reproductionin+female+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Reproductive+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Multigenerational exposure to dietary zearalenone (ZEA), anestrogenic mycotoxin, affects puberty and reproductionin female mice.</a> Reproductive Toxicology. 47, 81-88 (2014).</li>
<li>Yang, Z., Wang, J., Tang, L., Sun, X., Xue, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transgenerational+comparison+of+developmental+and+reproductive+toxicities+in+zearalenone+exposed+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Asian+Journal+of+Ecotoxicology%22%5BJournal%5D)">Transgenerational comparison of developmental and reproductive toxicities in zearalenone exposed Caenorhabditis elegans.</a> Asian Journal of Ecotoxicology. 11 (4), 61-68 (2016).</li>
<li>Brenner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+genetics+of+Caenorhabditis+dlegans%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">The genetics of Caenorhabditis dlegans.</a> Genetics. 77, 71-94 (1974).</li>
<li>Emmons, S., Klass, M., Hirsch, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+analysis+of+the+constancy+of+DNA+sequences+during+development+and+evolution+of+the+nematode+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">An analysis of the constancy of DNA sequences during development and evolution of the nematode Caenorhabditis elegans.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 76, 1333-1337 (1979).</li>
<li>Van Gilst, M. R., Hadjivassiliou, H., Yamamoto, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Caenorhabditis+elegans+nutrient+response+system+partially+dependent+on+nuclear+receptor+NHR-49%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">A Caenorhabditis elegans nutrient response system partially dependent on nuclear receptor NHR-49.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (38), 13496-13501 (2005).</li>
<li>Cobb, E., Hall, J., Palazzolo, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Induction+of+metallothionein+expression+after+exposure+to+conventional+cigarette+smoke+but+not+electronic+cigarette+%28ECIG%29-generated+aerosol+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Physiology%22%5BJournal%5D)">Induction of metallothionein expression after exposure to conventional cigarette smoke but not electronic cigarette (ECIG)-generated aerosol in Caenorhabditis elegans.</a> Frontiers in Physiology. 9, 426(2018).</li>
<li>Livak, K. J., Schmittgen, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+relative+gene+expression+data+using+real-time+quantitative+PCR+and+the+2-%CE%94%CE%94CT+method%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCT method.</a> Methods. 25 (4), 402-408 (2001).</li>
<li>Hill, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+flexibility+in+the+convergent+evolution+of+hermaphroditism+in+Caenorhabditis+Nematodes%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Cell%22%5BJournal%5D)">Genetic flexibility in the convergent evolution of hermaphroditism in Caenorhabditis Nematodes.</a> Developmental Cell. 10, 531-538 (2006).</li>
<li>Cabreiro, F., Gems, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Worms+need+microbes+too%3A+microbiota%2C+health+and+aging+in+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22EMBO+Molecular+Medicine%22%5BJournal%5D)">Worms need microbes too: microbiota, health and aging in Caenorhabditis elegans.</a> EMBO Molecular Medicine. 2013, 1300-1310 (2013).</li>
<li>Breider, F., von Gunten, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+total+N-nitrosamine+concentrations+in+aqueous+samples+via+UV-photolysis+and+chemiluminescence+detection+of+nitric+oxide%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Quantification of total N-nitrosamine concentrations in aqueous samples via UV-photolysis and chemiluminescence detection of nitric oxide.</a> Analytical Chemistry. 89 (3), 1574-1582 (2017).</li>
</ol>

作者感谢国家水体污染控制与治理科技重大专项（2017ZX07201004）和国际科学 &amp;中国科技合作计划（编号：2016YFE0123700）

为了成功实施所述实验方案，应考虑以下建议。整个实验操作应在无菌环境中进行。操作不当可能导致E. coli菌株污染，例如真菌和螨类可能阻碍C. elegans的正常生长，从而影响实验结果。在描述培养C. elegans的部分中，应通过肉眼或显微镜观察C. elegans在NGM琼脂上的生长情况。当C. elegans在琼脂表面的覆盖面积超过75%，或培养时间超过一周时，应进行新一轮的接种，以避免C. elegans过度生长或种群衰退。在进行同步化处理前，应使用显微镜观察C. elegans的生长状态，并在线虫卵在琼脂上广泛分布时继续后续操作。此外，若使用溶剂（如二甲基亚砜[DMSO]），其储备液中的浓度应低于1%，以确保最终浓度不超过0.5%（v/v），避免溶剂本身产生不良影响。在跨代效应（TG）研究中，暴露时间应超过24小时，以确保覆盖下一代胚胎形成阶段，同时暴露时间应控制在96小时内，以便后续进行世代分离。在测定寿命和繁殖力时，应使用少量线虫（通常不超过20条）；而在测定生化和基因调控指标时，则应使用大量线虫（...

化学品的应用与废物管理在很大程度上依赖于其在特定浓度下效应的信息。值得注意的是，时间是效应与浓度之间另一个关键因素。也就是说，化学品——尤其是实际环境中低浓度的化学品——需要一定时间才能引发可测量的效应1。因此，研究人员在动物实验中设置不同长度的暴露持续时间，甚至覆盖整个生命周期。例如，小鼠暴露于尼古丁30、90或180天以研究其毒性效应2。然而，此类暴露时长仍不足以阐明污染物（如持久性有机污染物[POPs]）在环境中跨多代生物所造成的长期效应。因此，关于跨代效应的研究正受到越来越多的关注。
代际效应研究主要包括两个方面。第一个是跨代效应（TG）研究，可有效检验亲代接触化学物质是否会对子代产生任何影响3。第二个是多代效应研究，该研究更为系统，同时考虑暴露效应和残留效应。一方面，多代暴露（MGE）效应用于说明动物对长期不利环境的适应性反应；另一方面，多代残留（MGR）效应用于揭示暴露后的长期残留影响，因为母体暴露会伴随胚胎对第一代子代的暴露以及生殖系对第二代子代的暴露，从而使第三代子代成为完全未暴露的第一代4。
尽管哺乳动物（例如小鼠）在毒性研究中，特别是与人类相关的研究中是常用的模式生物，但其在代际效应研究中的应用非常耗时、昂贵且存在伦理问题5。因此，一些其他生物提供了替代选择，包括甲壳类动物Daphnia magna6、昆虫Drosophila melanogaster7以及斑马鱼Danio rerio8。然而，这些生物要么与人类的相似性较低，要么在研究中需要特定的设备。
秀丽隐杆线虫 是一种小型自由生活的线虫（体长约1 mm），具有较短的生活周期（在 20 &#176;C)9该线虫与人类共享许多保守的生物学通路，因此已被广泛用于阐明各种应激因素或有毒物质的影响。10值得注意的是，99.5%的线虫为雌雄同体，这使得该生物在研究世代效应（例如重金属和磺胺类药物的跨代效应）方面极为适用。3,11，金纳米颗粒和重金属的多代暴露效应12 和温度13，磺胺类药物的多代残留效应14以及伽马辐射的多代暴露（MGE）和多代残留（MGR）效应15 和林丹4此外，在化学物质（如玉米赤霉烯酮）对小鼠发育和繁殖的影响方面也发现了类似的结果。 秀丽隐杆线虫16,17这将有助于将这种小型动物的效应外推至人类。
无论是跨代（TG）还是多代（MG）效应研究，均耗时较长，且需要精心的设计与操作。值得注意的是，前述研究在生命阶段的选择、暴露条件以及世代分离方法上存在差异。这些差异阻碍了研究结果之间的直接比较，也限制了对结果的进一步解读。因此，建立统一的实验方案以指导跨代和多代效应研究显得尤为必要，同时有助于揭示不同毒物或污染物在长期效应中的共性规律。本实验方案的总体目标是展示利用秀丽隐杆线虫（C. elegans）研究跨代和多代效应的清晰操作流程，为关注毒物或污染物长期效应的研究人员提供便利。

<table><tbody><tr><td>&amp;nbsp;琼脂粉</td><td>OXOID, Thermo Fisher Scientific, UK</td><td>9002-18-0</td><td></td></tr><tr><td>79nnHT 实时荧光定量 PCR 系统</td><td>&amp;nbsp;Applied Biosystems&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>96 孔无菌微孔板</td><td>Costar?Corning?America</td><td></td><td></td></tr><tr><td>高压灭菌器</td><td>Tomy, Tomy Digital Biology, Japan</td><td></td><td></td></tr><tr><td>生物安全柜</td><td>LongYue, 上海龙跃仪器设备有限公司, 中国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>氯化钙</td><td>国药集团化学试剂有限公司, 中国</td><td>10043-52-4</td><td></td></tr><tr><td>离心机&amp;nbsp; 5417R</td><td>Eppendorf, 艾本德（上海）国际贸易有限公司, 德国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>离心管</td><td>Axygen, 爱杰金生物科技（杭州）有限公司, 美国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>胆固醇</td><td>国药集团化学试剂有限公司, 中国</td><td>57-88-5</td><td></td></tr><tr><td>二甲基亚砜</td><td>VETEC, 西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司, 美国</td><td>67-68-5</td><td></td></tr><tr><td>磷酸氢二钠</td><td>国药集团化学试剂有限公司, 中国</td><td>7558-79-4</td><td></td></tr><tr><td>乙醇</td><td>国药集团化学试剂有限公司, 中国</td><td>64-17-5</td><td></td></tr><tr><td>滤器</td><td>Thermo, Thermo Fisher Scientific, 美国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>培养箱</td><td>YiHeng17, 上海一恒科学仪器有限公司, 中国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>接种环</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>K&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;HPO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;&amp;bull;3H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>国药集团化学试剂有限公司, 中国</td><td>16788-57-1</td><td></td></tr><tr><td>牛皮纸</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>微孔板读板仪</td><td>Boitek, 博腾仪器有限公司, 美国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MgSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;&amp;bull;7H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>国药集团化学试剂有限公司, 中国</td><td>10034-99-8</td><td></td></tr><tr><td>显微镜 XTL-BM-9TD</td><td>BM, 上海 BM 光学仪器制造有限公司, 中国&amp;nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>培养皿</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>移液器</td><td>Eppendorf, 艾本德（上海）国际贸易有限公司, 德国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>氯化钾</td><td>国药集团化学试剂有限公司, 中国</td><td>7447-40-7</td><td></td></tr><tr><td>磷酸二氢钾</td><td>国药集团化学试剂有限公司, 中国</td><td>7778-77-0</td><td></td></tr><tr><td>Qiagen RNeasy 试剂盒</td><td>Qiagen Inc., Valencia, CA, 美国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>QuantiTect SYBR Green RT-PCR 试剂盒</td><td>Qiagen Inc., Valencia, CA, 美国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RevertAid 第一链 cDNA 合成试剂盒</td><td>Thermo Scientific, Wilmington, DE, 美国</td><td></td><td></td></tr><tr><td>氯化钠</td><td>国药集团化学试剂有限公司, 中国</td><td>7647-14-5</td><td></td></tr><tr><td>氢氧化钠</td><td>国药集团化学试剂有限公司, 中国</td><td>1310-73-2</td><td></td></tr><tr><td>次氯酸钠溶液</td><td>阿拉丁, 上海阿拉丁生化科技股份有限公司, 中国</td><td>7681-52-9</td><td></td></tr><tr><td>胰蛋白胨</td><td>OXOID, Thermo Fisher Scientific, 英国</td><td>73049-73-7</td><td></td></tr><tr><td>酵母提取物</td><td>OXOID, Thermo Fisher Scientific, 英国</td><td>119-44-8</td><td></td></tr></tbody></table>

使用 caenorhabditis elegans 研究毒物的跨代与多代效应

Using Caenorhabditis elegans for Studying Trans- and Multi-Generational Effects of Toxicants

了解化学品的毒性信息对其应用和废物管理至关重要。对于低浓度化学品而言，其长期效应在评估环境和人类健康影响方面尤为重要。在揭示长期影响方面，近期研究中关于化学品跨代效应的发现提供了新的见解。本文描述了利用自由生活的线虫Caenorhabditis elegans研究化学品多代效应的实验方案。主要介绍两个方面：（1）跨代效应（TG）研究；（2）多代效应研究，后者进一步分为多代暴露（MGE）和多代残留效应（MGR）研究。跨代效应研究具有较强的可靠性，其主要目的是确定亲代接触化学品后是否会对后代产生任何残留影响。在完成对亲代表型的检测后，使用次氯酸钠溶液杀死亲代，保留后代，以便于对后代进行效应评估。该方法用于判断当亲代暴露于污染物时，其后代是否受到影响。多代暴露与多代残留效应研究则系统性地用于评估连续多代暴露是否会导致后代在多代过程中产生适应性反应。通过精细的挑取和转移操作区分不同世代，以利于对每一代进行效应测量。我们还整合了多种实验方案，用于检测运动行为、繁殖能力、寿命、生化指标以及基因表达的变化。此外，本文还列举了一些示例实验，以说明跨代和多代效应研究的具体实施。

本文介绍了利用秀丽隐杆线虫（C. elegans）进行跨代（TG）、多代暴露（MGE）和多代残留效应（MGR）研究化学物质对后代影响的实验方案。我们以自身研究结果为例进行说明：一项研究展示了重金属对运动行为的跨代效应3；另外两项研究则展示了磺甲氧唑和林丹对繁殖能力及生化与遗传指标的多代暴露和多代残留效应4,14。
重金属对运动行为的TG效应 秀丽隐杆线虫
研究了镉（Cd）、铜（Cu）、铅（Pb）和锌（Zn）对线虫亲代（F0）经母体暴露后及其子代（T1）体部弯曲频率（B...

持久性化学物质的跨代和多代效应对于评估其对环境和人类健康的长期影响至关重要。我们提供了利用自由生活的线虫Caenorhabditis elegans研究跨代和多代效应的新型详细方法。

使用 Caenorhabditis elegans 研究毒物的跨代与多代效应

化学品毒性的相关信息在其应用和废物管理中至关重要。对于低浓度化学品而言，其长期效应在评估其对环境和人类健康的影响时尤为重要。近年来，通过多代研究揭示化学品的长期影响，为相关领域提供了新的见解。本文介绍了利用自由生活的线虫秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）研究化学品多代效应的实验方案。研究涵盖两个方面：（1）跨代效应（trans-generational, TG）和（2）多代效应（multi-generational effect），后者进一步分为多代暴露（multi-generational exposure, MGE）和多代残留效应（multi-generational residual, MGR）研究。跨代效应研究目的明确，旨在确定亲代暴露于化学品后是否会对后代产生残留影响。在完成对亲代表型的检测后，使用次氯酸钠溶液杀死亲代，保留后代，以便准确测量后代的效应。该方法用于判断当亲代暴露于污染物时，其未直接暴露的后代是否受到影响。多代暴露与多代残留效应研究则系统地评估持续多代暴露是否会导致后代在多代过程中产生适应性反应。通过精细的挑取与转移操作区分不同世代，以确保每一代的效应可被准确测量。我们还整合了多种检测方法，用于评估运动行为、繁殖能力、寿命、生化指标及基因表达的变化。文中还列举了若干示例实验，以说明跨代与多代效应研究的具体实施。

本方案将有助于研究在环境中可长期存在的蛋白质的跨代和多代效应。我们采用了一种自由生活的线虫，其中99.5%为雌雄同体，以节省研究跨代和多代效应所需的时间与精力。该技术可用于评估内源性药物的长期影响，因为本方案中使用的线虫在许多保守的机制或通路上与人类具有相似性。该方法可为药物合成和环境管理领域提供有益见解，因为这些领域需要了解化学品潜在危害的反馈信息。该方法也可应用于大型溞（Daphnia magna），以更侧重于研究其对水生生物的毒性作用；同时可应用于黑腹果蝇（Drosophila melanogaster），以进一步探究化学品对性别方面的影响。他或她可能会认为，研究跨代效应既耗时又耗力。不要被第一印象吓到，遵循本方案将为您带来丰硕的成果。培养大肠杆菌时，用移液器从细菌悬液中吸取200微升，加入装有50毫升LB培养基的锥形瓶中；或者使用接种环从NGM琼脂平板上挑取少量单菌落，转移至LB培养基中。培养秀丽隐杆线虫时，在显微镜下计数先前制备的堆叠NGM琼脂平板上的线虫数量。当数量接近 2,000 时，使用无菌枪头切割六分之一的 NGM 琼脂，并将其转移至新制备的带有细菌菌苔的 NGM 琼脂平板上。将 NGM 琼脂平板倒置于 22 摄氏度的培养箱中，用于后续培养。约 36 小时后，线虫将发育为产卵期。使用 2 毫升无菌水将每块 NGM 琼脂上的抱卵线虫及新产生的卵冲洗至无菌离心管中。将离心管置于试管架上静置 30 分钟，使线虫沉降，然后用移液器弃去 85% 的上清液。判断线虫是否已充分抱卵以进行同步化，这一步骤至关重要。否则，年龄同步化操作将前功尽弃。将沉淀与七倍体积的次氯酸钠溶液混合，每两分钟摇动离心管一次，共摇动五至八次，以裂解幼虫和成虫线虫。在20摄氏度下以700 × g离心三分钟，随后用移液器弃去上清液。用五倍体积的无菌水重悬沉淀，以洗涤同步化年龄的卵。在20摄氏度下以700 × g离心3分钟。用无菌水重复洗涤两次。接下来，向试管中加入一体积的无菌水，以重悬同步化年龄的卵。用移液器将五十微升卵悬液分别接种到每个含有细菌菌苔的新NGM琼脂平板上。将NGM琼脂平板正面朝上置于20°C培养箱中30分钟，使水分蒸发或被细菌菌苔吸收。然后，将NGM琼脂平板倒置，用于后续培养，并标记此时间作为产卵时间。产卵时间后36小时，线虫发育至L3幼虫阶段。用2 mL无菌水将每块NGM琼脂平板上的线虫冲洗至离心管中。静置30分钟后，用K培养基替换85%的上清液，以消化线虫肠道内的食物，持续两小时。随后弃去上清液。用K培养基将线虫悬浮液调整至每100微升约含200条线虫，用于后续实验。为避免边缘效应，在96孔无菌微孔板的中央区域，将100微升配制好的对照液或化学溶液分别加入10个孔中，共设六组重复。向60个孔中每孔加入100微升配制好的线虫K培养基。标记时间为T0。进行24至96小时的暴露处理。暴露结束后，用移液器从每组的五个孔中收集线虫，放入六个1.5毫升离心管中。静置线虫30分钟，然后用移液器弃去上清液。用1毫升无菌水清洗管底的线虫。让线虫沉降30分钟。弃去上清液，取底部线虫用于检测暴露的亲代（标记为F0）的指标。收集每组中其余五个孔中的线虫，按前述方法进行沉降和清洗。接下来，向每支试管中加入 100 微升无菌水，以重悬线虫，并将线虫悬液均匀转移至三块新制备的含细菌菌苔的 NGM 琼脂平板上。将线虫在 36 小时内培养至产卵期，并如前所述进行年龄同步化。将同步化的卵在含细菌菌苔的 NGM 琼脂平板上孵育 36 小时后，将线虫冲洗至六个离心管中。用一毫升无菌水沉降并清洗后，取底部的线虫用于标记为 T1 的子代进行指示性测量。将 99 毫升温热的 NGM 琼脂与 1 毫升对照溶液或化学溶液混合。根据文稿制备含细菌悬液的琼脂后，在生物安全柜中，将培养皿的上盖移开，使细菌菌层暴露于紫外光下照射 15 分钟。用移液器将同步化年龄的卵接种到经紫外处理的琼脂表面。将亲代（F0）暴露的起始时间标记为第0天。在20摄氏度下孵育琼脂3天。随后，利用成熟的线虫对F0代进行效应测定。同时，在第3天，使用一端固定有人造纤维丝并弯成环状的玻璃棒挑取F0代成熟线虫，并将其转移至经紫外线处理的新NGM琼脂表面。在第四天，从NGM琼脂中挑出并弃除成熟的F0代线虫。在第六天，使用已暴露三天的F1代成熟线虫进行指标测定。本方案中，镉、铜、铅和锌对线虫体弯曲频率的跨代效应显示，亲代（F0）经产前暴露后其抑制效应小于其子代（T1）。磺胺甲噁唑对线虫寿命和繁殖力的多代残留效应显示，在生殖系暴露条件下繁殖力受到显著影响，且毒性效应在T3至T6代未暴露世代中持续存在。林丹对线虫生化和遗传指标的多代暴露及多代残留效应显示出致肥胖作用，并伴有胰岛素信号调控的紊乱。此外，sgk-1 与 akt-1 信号通路之间的变化表明，来自不同暴露世代的线虫表现出不同的耐受与回避响应策略。每次操作前应检查线虫的存活状态，并相应调整后续步骤。其他效应，例如化学物质的致肥胖效应，可被纳入研究，以进一步阐明肥胖在多代之间日益普遍的原因。基于该方法，还可进一步探索相关机制，例如代际间可遗传的表观遗传信号。氯溶液具有强氧化性，应避免皮肤直接接触。

using-caenorhabditis-elegans-for-studying-trans-multi-generational

Research

科研

JoVE Journal

Environment

环境

使用卡内哈布迪炎酶研究有毒物质的跨代和多代效应

本视频介绍了一种短期生存实验方法，用于检测某种处理的急性毒性，或检测某种遗传品系对有毒条件的耐受性。...

C. elegans 存活率检测：一种短期毒性测试

C. elegans 通常在接种了 E. coli 的固体琼脂平板或液体培养基中培养。为了防止细菌代谢产物对毒理学和营养学研究造成干扰，我们采用了一种无菌液体培养基...

培养 秀丽隐杆线虫 在无菌液体培养基中培养及通过微粒轰击法创建转基因蠕虫

我们描述了在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis...

利用线虫 Caenorhabditis elegans 对生殖系化学毒性进行综合评估

本文介绍了一种利用模式动物秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis...

测量化学品对生物生长与繁殖的影响 秀丽隐杆线虫

本文中，我们介绍线虫Caenorhabditis...

秀丽隐杆线虫——一种多功能的模式生物 体内 研究宿主-微生物相互作用的模型

接触环境毒物可能对发育产生急性影响，并带来长期后果。本文提供了详细的实验方案，以说明利用有效的实验室模型研究双酚A早期胚胎暴露影响的策略。我们提供了繁殖力和行为学检测方法，以监测毒物暴露生物检测的有效性。...

胚胎期暴露于低剂量毒物的长期行为与生殖影响

已开发出一种定量方法，通过自动分析秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis...

一种通过自动化表型分析预测化学毒性的高通量检测方法 秀丽隐杆线虫

本文介绍了一种在秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis...

Caenorhabditis elegans 作为发现抗多聚谷氨酰胺介导神经毒性的生物活性化合物的模型系统

将年轻的成年秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis...

检测杀虫剂对秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）神经元的影响

评估测量寿命和健康寿命的低成本方法 秀丽隐杆线虫

了解使用秀丽隐杆线虫研究持久性化学物质跨代和多代效应的实验方案。该方法为环境毒理学和药物合成中的风险评估提供重要见解。

使用 Caenorhabditis elegans 研究毒物的跨代与多代效应

探索更多视频