التي تعتمد على ملوحة سمية الفحص من الفضة Nanocolloids عن طريق الميداكا البيض
Summary
Embryonic stages are the most susceptible to xenobiotics. Although chemical toxicity depends on salinity, no method exists to test the salinity dependence of toxicity to aquatic organisms. Here, we describe a new and high-throughput method for determining the salinity dependence of toxicity to aquatic embryos.
Abstract
الملوحة هي من أهم خصائص البيئة المائية. للكائنات المائية أنها تحدد موائل المياه العذبة والمياه المالحة، ومياه البحر. في كثير من الأحيان يتم إجراء اختبارات السمية للمواد الكيميائية وتقييم المخاطر البيئية على الأحياء المائية في المياه العذبة، ولكن سمية المواد الكيميائية للكائنات المائية يعتمد على درجة الحموضة، ودرجة الحرارة، والملوحة. لا توجد طريقة، ومع ذلك، لاختبار الاعتماد ملوحة السمية بالنسبة للكائنات المائية. هنا، كنا الميداكا (Oryzias latipes) لأنها يمكن أن تتكيف مع المياه العذبة والمياه المالحة، ومياه البحر. تركيزات مختلفة من متوسطة تربية جنين (ERM) (1X، 5X، 10X، 15X، 20X، و30X) كانوا يعملون لاختبار سمية الجسيمات nanocolloidal الفضة (الرسائل الوطنية الثانية) لالميداكا البيض (1X ERM و30X ERM ديك الضغوط الأسموزية أي ما يعادل على المياه العذبة ومياه البحر، على التوالي). في لوحات ستة جيدا البلاستيكية، تعرضت 15 بيضة الميداكا في ثلاث نسخ إلى الرسائل الوطنية الثانية في 10 ملغم / لتر و# 8722؛ (1) في تركيزات مختلفة من إدارة مخاطر المؤسسات في الرقم الهيدروجيني 7 و 25 درجة مئوية في الظلام.
كنا المجهر تشريح وميكرومتر لقياس معدل ضربات القلب في 15 ثانية والعين قطر يوم 6 و طول الجسم الكامل للاليرقات على الفقس اليوم (القسم 4). وقد لوحظت الأجنة حتى الفقس أو 14 يوما. نحن ثم عد معدل الفقس كل يوم لمدة 14 يوما (المادة 4). لنرى تراكم الفضة في الأجنة، استخدمنا إضافة بالحث البلازما الطيفي لقياس تركيز الفضة من الحلول اختبار (القسم 5) والأجنة dechorionated (المادة 6). وسمية الرسائل الوطنية الثانية لأجنة الميداكا زيادة الواضح مع زيادة الملوحة. هذا الأسلوب الجديد يسمح لنا لاختبار سمية المواد الكيميائية في درجات الملوحة المختلفة.
Introduction
منذ إنشاء منظمة التعاون الاقتصادي والمبادئ التوجيهية للاختبار التنمية (OECD) للمواد الكيميائية الاختبار في عام 1979، تم نشر 38 المبادئ التوجيهية للاختبار في القسم 2 من المبادئ التوجيهية، تأثيرات على الأنظمة الحيوية 1. جميع الكائنات الحية المائية اختبارها كانت من موائل المياه العذبة، وهي محطات المياه العذبة؛ الطحالب. اللافقاريات مثل الغار والهاموش. والأسماك مثل الميداكا، الزرد، وتراوت قوس قزح. بالمقارنة مع بيئات المياه المالحة، وبيئات المياه العذبة أكثر المتضررين مباشرة من الأنشطة الاقتصادية والصناعية الإنسان. ولذلك، فقد تم ترتيب أولوية بيئات المياه العذبة لاختبار لأنهم أكثر عرضة من التلوث.
في المناطق الساحلية، بما في ذلك مصبات الأنهار، الملوحة تختلف بين أوضاع المياه ومياه البحر المالحة، وغالبا ما لوثت هذه المناطق حسب النشاط الصناعي 2. تتميز المناطق الساحلية والأراضي الرطبة المرتبطة بها التي كتبها hالتنوع البيولوجي البيئي IGH والإنتاجية. ولذلك يجب أن النظم الإيكولوجية الساحلية تكون محمية من التلوث الكيميائي. ومع ذلك، هناك كان محدودا البحوث السمية البيئية في موائل المياه ومياه البحر المالحة.
Sakaizumi 3 درس التفاعلات السامة بين ميثيل الزئبق والملوحة في البيض الميداكا اليابانية، ووجدت أن زيادة الضغط الاسموزي لمحلول الاختبار تعزيز سمية ميثيل الزئبق. . Sumitani آخرون 4 يستخدم البيض الميداكا للتحقيق سمية العصارة المكب. وجدوا أن معادلة الاسموزية للالعصارة إلى البيض هو المفتاح لإحداث تشوهات خلال مرحلة التطور الجنيني. وبالإضافة إلى ذلك، ذكرت Kashiwada 5 أن الجسيمات النانوية البلاستيك (39.4 نانومتر في القطر) تغلغلت بسهولة من خلال المشيمه الميداكا البيض في ظل ظروف شديدة الملوحة (15X الجنين تربية المتوسطة (ERM)).
نموذج سمكة صغيرة نموذجية، والميداكا اليابانية (Oryzias latipes </eم>) وقد استخدمت في البيولوجيا الأساسية والسمية الإيكولوجية 6. يمكن الميداكا اليابانية يعيشون في ظروف تتراوح من المياه العذبة إلى مياه البحر بسبب كلوريد الخلايا المتقدمة جدا على 7. وهم بالتالي من المحتمل أن تكون مفيدة لاختبار في ظروف مع مجموعة واسعة من الملوحة.
Protocol
Representative Results
Discussion
الميداكا هو أسماك المياه العذبة التي هي متسامح للغاية لمياه البحر. ليس من المعروف جيدا أن الموائل الطبيعية الأصلية لهذه الأسماك والمياه المالحة قبالة الساحل الياباني 6. وبالتالي، الأسماك الميداكا وضعت بشكل جيد خلايا كلوريد 7. هذه الخاصية الفريدة توفر الع…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We are grateful to Ms. Kaori Shimizu and Mr. Masaki Takasu of the Graduate School of Life Sciences, Toyo University, for their technical support. This project was supported by research grants from the Special Research Foundation and Bio-Nano Electronics Research Centre of Toyo University (to SK); by the Science Research Promotion Fund of the Promotion and Mutual Aid Corporation for Private Schools of Japan (to SK); by the New Project Fund for Risk Assessments, from the Ministry of Economy, Trade and Industry (to SK); by a Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research (award 23651028 to SK); by a Grant-in-Aid for Scientific Research (B) and (C) (award 23310026 and 26340030 to SK); and by a Grant-in-Aid for Strategic Research Base Project for Private Universities (award S1411016 to SK) from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology of Japan.
Materials
| Silver nanocolloids | Utopia Silver Supplements | ||
| NaCl | Nacalai Tesque, Inc. | 31319-45 | For making ERM |
| KCl | Nacalai Tesque, Inc. | 28513-85 | For making ERM |
| CaCl2·2H2O | Nacalai Tesque, Inc. | 06730-15 | For making ERM |
| MgSO4·7H2O | Nacalai Tesque, Inc. | 21002-85 | For making ERM |
| NaHCO3 | Nacalai Tesque, Inc. | 31212-25 | For making ERM |
| AgNO3 | Nacalai Tesque, Inc. | 31018-72 | |
| pH meter | HORIBA, Ltd. | F-51S | |
| Balance | Mettler-Toledo International Inc. | MS204S | |
| medaka (Oryzias latipes) orange-red strain | National Institute for Environmental Studies | ||
| medaka flow-through culturing system | Meito Suien Co. | MEITOsystem | |
| Artemia salina nauplii eggs | Japan pet design Co. Ltd | 4975677033759 | |
| aeration pomp | Japan pet design Co. Ltd | non-noise w300 | |
| Otohime larval β-1 | Marubeni Nissin Feed Co. Ltd | Otohime larval β-1 | Artificial dry fish diet |
| dissecting microscope | Leica microsystems | M165FC | |
| micrometer | Fujikogaku, Ltd. | 10450023 | |
| incubator | Nksystem | TG-180-5LB | |
| shaker | ELMI Ltd. | Aizkraukles 21-136 | |
| 6-well plastic plates | Greiner CELLSTAR | M8562-100EA | |
| aluminum foil | AS ONE Co. | 6-713-02 | |
| stopwatch | DRETEC Co. Ltd. | SW-111YE | |
| 3-kDa membrane filter | EMD Millipore Corporation | 0.5-mL centrifugal-type filter | |
| 50-mL Teflon beaker | AS ONE Co. | 33431097 | |
| Custom claritas standard | SPEXertificate | ZSTC-538 | For internal standard |
| Custom claritas standard | SPEXertificate | ZSTC-622 | For external standard |
| ultrapure nitric acid | Kanto Chemical Co. | 28163-5B | |
| hydrogen peroxide | Kanto Chemical Co. | 18084-1B | for atomic absorption spectrometry |
| ICP-MS | Thermo Scientific | Thermo Scientific X Series 2 | |
| hot plate | Tiger Co. | CRC-A300 | |
References
- . . OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2 Effects on Biotic Systems. , (2015).
- . . National Coastal Condition Report. , (2001).
- Sakaizumi, M. Effect of inorganic salts on mercury-compound toxicity to the embryos of the Medaka, Oryzias latipes. J. Fac. Sci. Univ. Tokyo. 14 (4), 369-384 (1980).
- Sumitani, K., Kashiwada, S., Osaki, K., Yamada, M., Mohri, S., Yasumasu, S., et al. Medaka (Oryzias latipes) Embryo toxicity of treated leachate from waste-landfill sites. J. Jpn. Soc. Waste Manage. Exp. 15 (6), 472-479 (2004).
- Kashiwada, S. Distribution of Nanoparticles in the See-through Medaka (Oryzias latipes). EHP. 114 (11), 1697-1702 (2006).
- Iwamatsu, T. . The Integrated Book for the Biology of the Medaka. , (2006).
- Miyamoto, T., Machida, T., Kawashima, S. Influence of environmental salinity on the development of chloride cells of freshwater and brackish-water medaka, Oryzias latipes. Zoo. Sci. 3 (5), 859-865 (1986).
- . . XSERIES 2 ICP-MS Getting Started Guide Revision B – 121 9590. , (2007).
- Kashiwada, S., Ariza, M. E., Kawaguchi, T., Nakagame, Y., Jayasinghe, B. S., Gartner, K., et al. Silver nanocolloids disrupt medaka embryogenesis through vital gene expressions. ES & T. 46 (11), 6278-6287 (2012).
- Iwamatsu, T. Stages of normal development in the medaka Oryzias latipes. Mech. Dev. 121, 605-618 (2004).
- Kataoka, C., Ariyoshi, T., Kawaguchi, H., Nagasaka, S., Kashiwada, S. Salinity increases the toxicity of silver nanocolloids to Japanese medaka embryos. Environ. Sci.: Nano. 2, 94-103 (2014).
- Shannon, R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Cryst. 32, 751-767 (1976).
- Wakamatsu, Y. . Medaka Book, 6.1: Preparation of hatching enzyme. , (2015).
