Method Article

環境汚染物質の発生毒性を評価するための現在の技術とモデル

DOI:

10.3791/64981

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March 3rd, 2023

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1Suzhou Medical College, Soochow University, 2Jiangsu Key Laboratory of Preventive and Translational Medicine for Geriatric Diseases, Soochow University, 3Toxicology, Risk Assessment, and Research Division, Texas Commission on Environmental Quality

In This Article

Abstract

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議論された記事:

Ding, J. et al. ゼブラフィッシュの幼生の化学的に誘発された骨量減少を検出するためにアリザリンレッド染色を使用する.視覚化された実験のジャーナル。(178)、E63251(2021)。

Huang, Y. et al. ゼブラフィッシュ胚の心臓におけるPM2.5誘発DNA損傷を検出するための免疫蛍光法の使用.視覚化された実験のジャーナル。(168)、E62021(2021)。

Jiang, Q. X., Xu, X. H., DeWitt, J. C., Zheng, Y. X. 発生心毒性の評価における強力なツールとしてニワトリ胚を使用する.視覚化された実験のジャーナル。(169)、E62189(2021)。

Song, Y., Li, R., Li, L., Ouyang, F., Men, X. 孤独なミツバチの幼虫に対する農薬の影響の評価.視覚化された実験のジャーナル。(176)、E62946(2021)。

Discussion

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動物は発達段階では、環境汚染の影響を非常に受けやすいです。妊娠の重要な段階での化学物質への曝露は、先天性奇形や自然流産につながることが示されています。したがって、潜在的な毒物の作用機序を理解することは、自然流産や環境汚染物質によって引き起こされる先天性疾患の予防または治療に有益です。しかし、従来の動物モデルを使用して環境化学物質の発生毒性を支えるメカニズムを研究することは、これらの実験に関連する複雑さ、退屈さ、および過剰なコストのために困難です。この方法コレクションでは、さまざまな研究分野の著者が、環境化学物質の発生毒性を研究するために新しい技術と代替モデルを採用しています。

心臓は胚形成中に形成される最も早い臓器の1つであり、この臓器は特に環境による侮辱を受けやすいことが知られています。研究の推定によると、先天性心疾患は、乳児死亡の主な原因であることに加えて、既知の先天性欠損症の約 3 分の 1 を占めています1。残念ながら、従来の動物モデルは、心臓の発達毒性の影響を検出するには手間がかかりすぎるか、鈍感です。この方法コレクションからの2つの論文は、ゼブラフィッシュとニワトリの胚を使用して、周囲の微粒子状物質(PM2.5)、パーフルオロアルキル物質(PFAS)およびポリフルオロアルキル物質(PFAS)、ディーゼル排気ガス(DE)、およびナノマテリアルが心臓の発達に及ぼす悪影響を調査しています2,3。免疫蛍光アッセイ技術の原理を利用して、酸化的DNA損傷のマーカーである8-ヒドロキシ-2'デオキシゲナーゼ(8-OHdG)とDNA二本鎖切断の高感度マーカーであるH2AXが、PM2.5から抽出可能な有機物(EOM)にさらされた後、ゼブラフィッシュ胚の心臓で一貫して検出されます 2。同様に、心筋細胞のDNA損傷と右心室壁の厚さも、同じ免疫蛍光および組織化学技術を使用して単離された心臓組織で明確に実証されています3。

ゼブラフィッシュモデルは、骨格の形態形成を研究するためにも使用できます。鉛への曝露により、この化学物質が発達段階を通じて骨格に蓄積し、骨の損傷につながることが広く報告されています。Dingらは、アリザリンレッドを使用して骨構造を標識し、鉛曝露がゼブラフィッシュ幼虫の骨石灰化を大幅に減少させることを実証し、鉛曝露が骨格発達中の骨量減少の危険因子であることを示しています4。

農薬は、環境中での残留性が高いことでよく知られています。農薬の遍在的な使用は、現代の世界農業の生態系サービスにおいて重要な役割を果たしている花粉媒介者の豊富さと多様性の危険因子です。Songらは、非常に人気のある殺虫剤であるクロルピリホスの有毒効果を調査するための新しい浸漬法を発表しました。彼らは、幼虫を使用してクロルピリホスのLD50値を同定しました O. excavata、クロルピリホス曝露が用量依存的に羽化率を大幅に低下させることを発見しました。

分子原因を強調し、代替試験モデルを利用しやすくする有害結果経路 (AOP) フレームワーク6 は、21 世紀の毒物学 (Tox21) 6 の重要な要素です。Leistらによると、AOPは、キーイベント関係(KER)7で定義されるように、キーイベント(KE)を介して、分子開始イベント(MIE)と望ましくない有害転帰(AO)との間の関連を確立します。したがって、AOPフレームワークは、動物研究からの分子および機構データを安全性評価で使用するためのエンドポイントへの変換を容易にすることができます6。この方法コレクションの記事は、環境汚染物質がさまざまな発生毒性を引き起こす分子メカニズムを調査するための強力な一連の技術とモデルを提供します。この収集が環境汚染物質のリスク評価に大きな役立つことを願っています。

Disclosures

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著者の研究の商業的応用は、特許出願(CN111024935A)の対象となります。

Acknowledgements

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責任著者の研究室での研究作業は、中国国立自然科学基金会(助成金番号:81972999、81870239、および82171689)および江蘇省高等教育機関の優先学術プログラム開発によって資金提供されています。

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Changing landscape of congenital heart disease. Circulation Research. 120 (6), 908-922 (2017).">Bouma, B. J., Mulder, B. J. Changing landscape of congenital heart disease. Circulation Research. 120 (6), 908-922 (2017).
  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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