급성 및 만성 Ecotoxicity 청록색 송사리 Nothobranchius furzeri 의 테스트에 대 한 프로토콜

Summary

이 작품에서는, 우리는 청록색 송사리 Nothobranchius furzeri에 단일 및 결합 된 스트레스의 효과 공부 하는 급성, 만성 및 대가족제 검정을 설명 합니다. 이 프로토콜은 생활 역사 특색 (사망률, 성장, 통치, 무게)와 중요 한 열 최대 공부 하도록 설계 되었습니다.

Abstract

송사리 Nothobranchius furzeri ecotoxicology의 분야에서 신흥 모델 유기 체 이며, 급성 및 만성 ecotoxicity 테스트에 그것의 적용은 입증 되었습니다. 전반적으로, 독성 화합물을 종족의 감도, 또는 이상, 다른 모델의 범위입니다.

이 작품 명. furzeri에 대 한 단일 및 결합 된 스트레스 효과의 급성, 만성, 및 대가족제 생물 검정을 위한 프로토콜을 설명합니다. 짧은 성숙 시간 및 주기,이 척추 모델 4 개월 이내 끝점 성숙 시간과 통치 등의 연구를 수 있습니다. Transgenerational 전체 수명 주기 노출 시험 빠르면 8 개월만에 수행할 수 있습니다. 이 종 가뭄 방지 계란을 생산 하 고 있기 때문에 가능한 오랫동안 유지, 종족의 현장 문화 필요 하지 않습니다 하지만 개인 필요할 때 채용 될 수 있습니다. 프로토콜은 측정 생활 역사 특색 (사망률, 성장, 통치, 무게)와 중요 한 열 최대 설계 되었습니다.

Introduction

전략적으로 선택한 유독 종족의 감도 프로필 유럽 도달 법안 (등록, 평가, 승인, 및 화학 물질의 제한)에 대 한 설명된¹ 되었습니다. 급성 또는 단기 독성 테스트 그들은 종족의 감도의 빠른 알려주지이 목적을 위해 주로 사용 했다. 그러나, 그들의 자연 환경에서 유기 체는 더 이상 기간 동안 노출 하 고 전체 수명 주기 또는 심지어 여러 세대 수 있습니다 영향을 받는²키를 누릅니다. 또한, 오염 된 환경에 있는 유기 체는 일반적으로 노출 이상의 스트레스를 한 번에, 서로 상호 작용 수 있는 시너지 효과³발생할. 따라서, 안전한 농도 계산된에 따라 급성, 단일 스트레스 독성 테스트 이용과 자연 환경에 의해 부과 된 실제 위험을 과소 평가 수 있습니다. 그것은, 그러므로, 또한 유럽 위원회^4,5 와 USEPA (미국에 의해 주 창으로 환경 관련 컨텍스트에서 이용과의 sublethal 농도의 만성 및 대가족제 효과 공부 하는 것이 좋습니다. 미국 환경 보호국)^6,7. 특히 척추 연구, 노동, 돈, 그리고 시간 비용에 높은 척추 동물 무척 추 동물 모형 유기 체에 비해 상대적으로 긴 수명으로 인해 만성 및 대가족제 노출 연구를 수행할 때. 따라서, 그것은 가장 적절 한 물고기 모델 유기 체, 연구 질문에 따라 선택 하는 것이 좋습니다. 또한, 광범위 한 척 추가 있는 종 규정 가장 민감한 종에 따라 적응 수 종에 걸쳐 응답의 보편성을 테스트 하기 위해 사용할 수 있어야. 지금, 새로운, 척추 모델 종 척추 동물^7,8에 만성와 대가족제 노출 수행의 비용을 줄이고 짧은 주기가 특징으로 효율적인 프로토콜을 개발 하는 필요가 있다.

청록색 송사리 Nothobranchius furzeri 는 짧은 성숙 시간과 라이프 사이클 (생성 시간 4 주⁹미만) 때문에 같은 장기 노출 실험에 사용 하는 재미 있는 물고기 모델입니다. 즉, 성숙 시간과 통치 등 생태 관련 끝점 다른 물고기 모델⁷에 비해 짧은 시간 프레임 내에서 공부 될 수 있다. 또한,이 물고기 유지 함으로써 지속적인 문화⁹에 대 한 필요성을 제거 하는 표준 조건 하에서 저장 될 때 몇 년 동안 가능한 가뭄 방지, 휴면 계란 생산. Ecotoxicological 연구에서이 또한 물고기 수 모두 해치 할 정확한 동일한 순간에 서로 다른 시간에 생산 하는 계란의 배치 중 에서도 모든 동물에 대 한 시간 synchrony에 결과 복제를 의미 합니다. GRZ 스트레인 실험실을 사용 하 여 노출 실험을 수행 하는 것이 좋습니다. 이 긴장 실험실 조건 하에서 잘 수행, homozygous (성 염색체)를 제외 하 고는 게놈은 잘 성격 나타낸된^10,11.

Ecotoxicological 연구에서 그것은 시험 농도의 적절 한 범위를 선택 하는 것이 중요입니다. 여러 가지 보완적인 방법을이 끝을 사용할 수 있습니다. 공칭 농도 범위 Nothobranchius guentheri¹²등 관련된 동물의 감도 기반으로 수 있습니다. 또는, 범위는 표준 어 모델, 대부분 유독 (필립 외 에 비해 감도가 zebrafish (Danio rerio)² 의 감도에 근거 할 수 있다 (에서 검토)). 함께, 이러한 옵션을 모두 찾는 실험 범위 명목상 농도 범위를 선택 하 실시 한다. 급성 테스트에 대 한 연구는 toxicant에 노출의 24 시간 후 100% 사망률, 중간 사망률 0% 사망률과 집중 치료에 대 한 목표로 한다. 테스트용 만성, 그것은 찾는 경우 높은 테스트 농도 조건에서 애벌레 사망률이 기준 기간 동안 10%를 초과 하지 않는 확인 하려면 2 주 동안 실험 범위를 실행 하는 것이 좋습니다.

프로토콜은 스트레스 두 개인 및 세포 수준에서의 잠재적인 효과 조사 waterborne 오염 물질에 급성 및 만성 노출 명. furzeri에 수행 하는 기준으로 사용할 수 있습니다. 그것은 또한 높은 생태 관련성, 다른 유독한 화합물을 혼합 또는 오염 및 다른 자연 스트레스 (예: 포식) 간의 대화형 효과 공부에 맞게 멀티 스트레스 연구를 수행 하 사용 될 수 있습니다 또는 anthropogenic 스트레스 (예: 기후 변화로 인해 지구 온난화).

Protocol

여기에 설명 된 모든 방법은 KULeuven의 윤리 위원회에 의해 승인 되었습니다가지고.

1. 화 명 furzeri 의 일반 유지 보수

1. 준비 물고기 14 ° C의 온도에서 매체 (pH 7)와 600 µS/c m (24 ° C)의 전도도에 추가 표준화 된 소금, 정제 타입 II 물을 추가.
2. 표준화 된 조건¹³에서 저장 된 GRZ (Gona-토크쇼-Zhou) 연구소 라인에서 계란을 선택 합니다. (즉 해치 준비), DIII 단계에서 계란을 선택 인식할 수 있는 황금 눈⁹ 의 그리고 부드럽게 존재에 의해 그들 핀셋의 부드러운 쌍을 전송 플라스틱 2 리터 탱크 (탱크 당 더 이상 약 30 알).
   참고: 하기 위해서는 건강 한 시험 생물의 충분 한 수, 필요한 물고기 애벌레의 수로 두 번 많은 계란 해치.
3. 12 ° C에서 물고기 매체의 1 cm를 추가 하 고 물 온도 실내 온도 (24 ° C)⁹점차 수렴 하 게. 물고기는 처음 12 h 이내 해치 것입니다.
4. 24 시간 후 피드는 파묻혀 갓 부 화 Artemianauplii 집중된 투여 (대 한 음식의 양과 주파수에 자세히 Polačik 외. 2016⁹번 식 프로토콜을 참조)에 의해 5 cm에 물 깊이 증가 물고기 매체 추가.
5. 36 h 후 피드는 파묻혀 갓 부 화 Artemia nauplii 의 다른 집중된 투여 하 고 물고기 매체 물 깊이 10 cm를 증가 추가 합니다.
6. 14 h:10 h에서 일정 한 온도 조건 (예: 보육, 기후 실 또는 온수 물 목욕) 물고기 컨테이너를 품 어 빛: 다크 정권.
7. 실험을 시작 하기 전에 복잡 한 물고기 컨테이너 (물고기) 노출 노출 매체의 높은 농도 함께 그들을 작성 하는 것 그것을 떠날 하 여 복합 하룻밤 실제 컨테이너에 유독의 전송을 제한 하려면 실험입니다.
8. 해칭, 후 48 h 노출 실험을 시작 하는 건강 한 부 력 애벌레를 선택 합니다. 무시 하 고 결과적으로 장애인된 부 력 그들의 수영 방광을 채우기 할 수 없었던 소위 배 슬라이더 (지속적으로 바닥에 싱크).

2. 단기 노출 프로토콜

참고: 연구원 치료 당 적어도 20 복제 (별도 항아리에 20 물고기)에 대 한 목표로 한다. 용 매를 사용 하 여 화합물의 재고 솔루션을 준비 하는 경우 모든 권한 치료 뿐만 아니라 용 매 제어는 포함 되어야 합니다. 솔벤트 컨트롤 최고 노출 농도에서 용 매 농도 인 용 매의 양을 포함 해야 합니다.

1. 그들 하 고 적절 한 노출 매체 (다른 toxicant 농도)와 그들을 작성 하는 것에 의해 실험 용기 (0.5 L 유리 항아리)를 준비 합니다. 정확한 농도 얻기 위해 화합물을 추가 합니다.
2. 컨테이너 (개별 모니터링에 대 한 컨테이너 당 1 물고기)에 애벌레 (48 h 후 부 화)를 개별적으로 전송 합니다.
   참고: 물고기 음식과 침략에 대 한 경쟁 등 사회적 상호 작용의 잠재적인 혼란 효과 최소화 하기 위해 개별적으로 노출 됩니다. 그러나, 물고기 실험 동물 사용에 대 한 윤리 기준에 따라에서 시각적으로 상호 작용할 수 있습니다.
3. 최대 2 주 동안이 급성 노출 후속. 그 시간 동안, 물고기 먹이 광고 libitum Artemia nauplii 두 번 하루, 7 일/주를.
4. 새로 고침 매체 매일 수 질을 유지 하 고 복합 저하의 잠재적인 영향을 최소화 합니다. 주요 물 변수 모니터링 (용 존된 산소 수준 80%를 초과 한다, 전도도 해야 600 그리고 700 µS/c m, pH 7.8와 8.2, 고 경도 (CaCO₃)로 사이 350와 450 mg/L, 최적의 양육 조건의 범위 내 명. furzeri ⁹)에 대 한. 전과 후 실제 화합물 농도 결정 하는 매체 물 샘플을 가져가 라.
5. 끝점
   1. 물고기 사망, 스트레스에 대 한 확인 (예: 탈 선 행동: 거꾸로 수영) 또는 질병 매일 (아침, 저녁). Shedd 외 의 게시를 참조 하십시오 (1999) 사망률, 스트레스 또는 질병의 관찰에 대 한 내용은 ¹² .
   2. LC 계산 복용량 응답 곡선 (리츠와 Streibig, 2005)를 사용 하 여 다른 시간 지점에서 사망률에 따라₅₀ 값. Drm 함수를 사용 하 여 R v3.2.3 (연구 개발 핵심 팀, 2016) drc 패키지에서 또는 유사한 통계 접근.

3. 만성 노출 프로토콜

참고: 상태 생선/25 비뚤어진된 섹스 률의 가능성을 최소화 하 고 자연적인 원인으로 인 한 잠재적인 배경 사망률에 맞게 실험의 발병의 최소 목표 (즉. 연령 관련 사망률).

1. (참조 1) 부 화
2. 차 전 (2 일 후-16 일 후 부 화 부 화)
   1. 2.1-2.4에 설명 된 대로 프로토콜을 따라
   2. 실험의 두 번째 단계 동안 매체 주 (없음 다, 아래 참조)에 걸쳐 떨어집니다. 화합물의 비슷한 저하를 허용 하기 위하여 큰 불활성 용기에 1 주일에 대 한 매체의 필요한 양을 저장 합니다.
3. 단계 II (16 일 후 부 화-끝)
   1. 2 L 준비 실험 유리 항아리 complexing에 의해 그들 화합물으로. 정확한 노출 매체와 항아리와 항아리 공기에 쐬는 공기 튜브를 추가. 실험의 나머지 부분에 대 한 이러한 항아리에 개별적으로 집 물고기. 윤리 기준에 맞게 시각적 상호 작용을 허용 합니다.
   2. 주 당 한 번 매체를 새로 고칩니다. 동일한 노출 매체를 포함 하는 새 항아리에 그물과 물고기를 전송. 각 농도 처리에서 화합물의 저하를 모니터링 하는 데 1 주일 동안 매일 물 샘플을 가져가 라. 각 치료 경우 여러 스트레스에 대 한 저하 곡선 테스트 (예: 다른 온도 정권에서 화합물의 독성)를 계산 합니다. 주 당 세 번 abiotic 매개 변수 (pH, 온도, 용 존 % 산소, 전도도)를 측정 합니다.
   3. 2 일 후 부 화 (dph) 23 dph까지, 하루에 두 번, 주 ad libitum Artemia nauplii 당 7 일 물고기를 먹이. 24 dph-37 dph에서에서 다진된 Chironomus 애벌레와 광고 libitumArtemia 다이어트를 보완. 에 38 dph에서 두 번 하루, 7 일 주일 광고 libitum Chironomus 애벌레 냉동 물고기를 먹이.
4. 끝점
   1. 매일 물고기 사망, 스트레스 또는 질병¹²에 대 한 확인 합니다.
   2. 결정 성장, 페 트리 접시에 생선을 전송 하 여 (9 dph-16 dph-21 dph-...) 주간 기준 본문 크기를 측정 하는 그들의 저수지에서 매체 가득 합니다. (고정된 높이)에서 4-5 위에서 물고기의 보정 크기 사진을가 고 디지털 공간 측정 프로그램 (예: ImageJ)를 사용 하 여 그들을 분석.
      참고: 성인 물고기에 대 한 전체 프로세스를 측정 하는 동안 잠긴 모든 물고기를 유지 하 여 처리 스트레스를 최소화 하기 위해 높은 페 트리 접시를 사용 합니다.
   3. 남성 성숙에 대 한 시각적으로 매일 15 dph 이후부터 채색에 대 한 물고기를 검사 합니다. 결혼식 채색 (2 차 성적 특성)의 첫 번째 징후에 대 한 지 느 러 미를 확인 하십시오. 이 표시 됩니다 프록시 남성 성숙으로 첫 날을 사용 합니다.
   4. 커플 비 sexed 물고기 같은 치료 그룹의 남성 또는 주당 3 회 실험 비 남성 30 dph에서 이후 여성 성숙 시간 (첫 번째 계란 입금 일)을 결정 하기 위하여. 이 위해, 3.4.5에 설명 된 산란 프로토콜을 사용 합니다.
   5. 통치에 대 한 몇 가지 성숙한 성숙한 남성과 여성 3 회 / 30 dph 주 이후, 그들의 처리에서 사용 하 여 횡단 계획.
      1. 산란 탱크 (1 L) 기판 산란 보충 남성 수족관에서 노출 매체를 사용 하 여 각 커플에 대 한 준비 (미세 모래 < 500 µ m).
      2. 산란 탱크에 남성과 여성 모두 전송 및 2 시간 동안 산란 하도록 허용. 인간의 활동 또는이 프로세스 동안 산란 컨테이너 주위 방해를 최소화 합니다.
      3. 그 후, 부드럽게 물고기 다시 전송 그들의 원래 주택 컨테이너 산란 기판에 달걀을 소용돌이 물의 불필요 한 혼합 없이.
      4. 500 µ m 메쉬 위에 산란 기질을 붓는 의해 계란을 필터링. 계란을 계산 하 고 그들을 전송 (사용 하 여 부드러운 핀셋) 접시^9,14에서 축축한 물 이끼를.
      5. 매일 죽은 계란을 제거 합니다. 후 주, 물개는 페 트리 필름 밀봉 된 접시와 온도에 저장 제어 28 ° C에서 인큐베이터와 14시 10분 h 빛: 다크 DIII 단계 (즉, 약 3 주 후 해치 준비)을 즉시 개발 주기. 장기 보관을 위해 따라 계란 휴면 단계를 입력 하 고 가능한 여러 년 남아 지속적인 암흑에서 17 ° C에 계란을 저장. 14:10 h 28 ° C 조건 실험, 휴면이 계란에서 모집 물고기 전송 휴면 계란 빛: 다크 DIII 단계로 개발 수 있도록 약 3 주에 대 한 주기.
   6. 성인 물고기의 중요 한 열 최대 (CTmax) (¹⁵성능 측정)를 측정 합니다.
      1. 0.33 ° C/min의 일정 한 속도로 열 물 목욕을 사용 하 고 물을 지속적으로 순환 됩니다. 각 개별 물고기에 대 한 몇 가지 1 L aquaria을 추가 합니다.
         참고: 물 목욕에서 공간 제약을 감안할 때, 그것은 여러 시리즈에서 일 필요가 있다. 시리즈 중 조건에서 잠재적인 차이 계정에 임의의 요소로 ' 시리즈'를 포함 하 여 통계 분석을 수행할 때 취해야 한다.
      2. 수족관에 물에는 물고기 (일반적으로 28 ° C)의 실험적인 양육 온도 도달 했습니다 때 수족관에 물고기를 추가 하 여 재판을 시작 합니다. 디지털 온도계 (0.1 ° C 스케일)를 사용 하 여 모든 5 분 1 L aquaria CTmax 목욕의 온도 모니터링 합니다.
      3. 물고기 dorso ventrally 수직 위치를 유지 하거나 무 겁 게^16,17꿈 틀 시작 때 재판을 종료. 중요 한 최대 온도 1 L 수족관에서 온도 측정 합니다. 물고기는 그것의 실험 주택 복구에 대 한 다시 전송.
   7. 건조 모리 아 티와 무게 보트에 전송 하 여 실험의 마지막 날에는 생선의 무게 (0.1 mg 정확도)를 측정 합니다. 참고: 모든 생선 창 자에서 음식 무게 표준화에 마지막 수 유 후 4 시간 측정 한다.
   8. 0.1%를 사용 하 여 물고기를 안락사 Tricaine.

4. Transgenerational 노출 프로토콜

주: 명. furzeri에 오염 물질의 transgenerational 효과 측정 하는 1 세대에 대 한 위에서 설명한 만성 노출 프로토콜을 따릅니다.

1. 매주 두 번, 28 ° C에 저장 된 생산된 계란 (즉 2 세대)의 개발 확인 14시 10분 DIII 단계에서 배아의 배양 접시를 검사 하 여 h 빛: 다크 주기 조건 (Polačik 외. 참조 2016⁹)입니다. 각 부모의 치료의 50 개 이상의 복제 완전히 개발 되는 때, 1.1에서 프로토콜을 따르고 그들을 해치.
2. 건강 한, 잘 뜨는 물고기 정확 하 게 동일한 설치 및 부모의 물고기 치료를 노출.

Results

명. furzeri 의 구리의 다른 농도 급성 노출의 결과 2.5.2에서 계산, cleardose-응답 관계 (그림 1). Toxicant 농도 증가와 사망률에서 증가 있다. LC₅₀ 값 시간이 지남에 감소는 농도 감소와 함께 더 많은 시간 복제 다의 50% 통과 의미. 에 대 한 자세한 결과 다른 종에 비해 종 감도의 비교 뿐만 아니라 구리 하 명 furzeri 의 급성 및 만성 노출 우리 필립 외. 2017⁷를 참조 하십시오.

만성 노출 시험에서 신체 크기와 통치는 민감한 끝점. 온도¹⁸에 따라 물고기의 성장에 광범위 한 변화 될 수 있습니다. 30에서 5...

Discussion

이 작품 Nothobranchius furzeri, 신흥 모델 유기 체, 개인 연구를 사용 하 여 새로운 생물을 설명 하 고 유독 다른 스트레스의 장기적인 효과 결합. 제시 프로토콜 성공적으로 유독 (구리, 카드뮴, 3, 4-dichloroaniline, 및 chlorpyrifos)의 배열에 종의 감도 측정에 적용 했다. 그것의 빠른 수명 주기 때문이 척추 모델 sublethal의 평가 대 한 허용 하 고 transgenerational 4 개월 이내 효과. 이 어류를 사용 하 여 독성 심사를 모델의 또 다른 주요 장점은 가뭄 방지 계란 생산 하는 사실 이다. 이 연구팀은 달걀을 저장 하거나 공급 업체에서 그들을 얻을 수 있습니다 하 고 비용과 시간이 소요 현장 문화에 대 한 필요성을 제거 합니다. 또한, 배아 파묻혀 필요한¹²때까지 몇 년 동안 저장할 수 있습니다.

공부 후 참조 이용과의 수 명. furzeri<...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
정제수 유형 1 (milli Q)	Millipore
바다 소금	인스턴트 오션
2L 플라스틱 탱크	SAVIC		제어 및 독성 처리를 위해 항상 재료 분리
1L 플라스틱 탱크 (산란)	Avamoplast		제어 및 독성 처리를 위해 항상 재료 분리
	Aqua bilzen		제어 및 독성 처리를 위해 항상 재료 분리
2L 유리병	Sepac-Flacover		제어 및 독성 처리를 위해 항상 재료 분리
0,5L 유리병	Sepac-Flacover		제어 및 독성 처리를 위해 항상 재료 분리
Artemia eggs	Ocean Nutrition
chironomus	Ocean Nutrition		냉동
tricaine	시그마, aldrich
페트리 접시	VWR,
파라 필름	VWR
피펫,	MLS
핀셋	FST
500 µ m 메쉬 체	/		자체 제작
마이크로 원심분리기 튜브(2ml)	브랜드		냉동실
유리 바이알에	시그마 알드리치		물 분석용
계량 보트	MLS
Jiffy 7c 펠릿	Jiffy
수조	Gilac		Ctmax
액체 질소용	공기 액체
디지털 온도계	Testo AG	testo 926
HETO 열 히터	Anker Schmitt
보정 저울	Mettler-Toledo AG
카메라	/
플랫폼용 카메라	/		자체 제작
Multiparameter Kit	HACH
냉동고 (-80° C)	Panasonic 초저온 냉동고
<강한>이름	Company	카탈로그 번호	Comments
>Fysio
homogenization buffer	VWR		0.1  M 트리스– HCl, pH 8.5, 15 % 폴리비닐 피롤리돈, 153  &마이크로; 엠 MgSO4  및 0.2 % 트리톤 X-100
클로로포름:메탄올	시그마 알드리치
글리세릴 트리팔미테이	트 시그마 알드리치
아밀로글루코시다아제	시그마 알드리치	A7420
포도당 분석 시약	시그마 알드리치	G3293
Biorad 단백질 염료	VWR
96-well microtiter 플레이트	Greiner Bio-one
384 마이크로타이터 플레이트	Greiner Bio-one
2ml 유리관	Fiers		지방 분석용
2,5ml 에펜도르프 튜브	VWR
homogeniser	Ultra-turrax TP 18/10
광분광계	인피니트 M200 TECAN
히터	Hach COD REACTOR
원심분리기	Eppendorf Centrifuge 5415 R
인큐베이터	Bumako