Method Article

환경 오염 물질의 발달 독성을 평가하기 위한 최신 기술 및 모델

DOI:

10.3791/64981

⸱

March 3rd, 2023

 ,  , 
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

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

논의 된 기사 :

Ding, J. et al. 제브라피시 유충에서 화학적으로 유도된 뼈 손실을 감지하기 위해 Alizarin Red 염색 사용. 시각화 실험 저널(Journal of Visualized Experiments). (178), e63251 (2021).

Huang, Y. et al. 제브라피시 배아 심장에서 PM2.5 유도 DNA 손상을 감지하기 위해 면역형광을 사용합니다. 시각화 실험 저널(Journal of Visualized Experiments). (168), e62021 (2021).

Jiang, Q. X., Xu, X. H., DeWitt, J. C., Zheng, Y. X. 발달 심장 독성 평가에서 강력한 도구로 닭 배아 사용. 시각화 실험 저널(Journal of Visualized Experiments). (169), e62189 (2021).

Song, Y., Li, R., Li, L., Ouyang, F., Men, X. 고독한 꿀벌의 유충에 대한 살충제의 영향 평가. 시각화 실험 저널(Journal of Visualized Experiments). (176), e62946 (2021).

Discussion

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발달 단계에서 동물은 환경 오염의 영향에 매우 취약합니다. 중요한 임신 단계에서 화학 물질에 노출되면 선천성 기형과 자연 유산으로 이어지는 것으로 나타났습니다. 따라서 잠재적인 독성 물질의 작용 방식을 이해하는 것은 환경 오염 물질로 인한 자연 유산이나 선천성 질환의 예방 또는 치료에 도움이 될 것입니다. 그러나 이러한 실험과 관련된 복잡성, 지루함 및 과도한 비용으로 인해 전통적인 동물 모델을 사용하여 환경 화학 물질의 발달 독성을 뒷받침하는 메커니즘을 연구하는 것은 어렵습니다. 이 방법 모음에서 다양한 연구 분야의 저자는 환경 화학 물질의 발달 독성을 연구하기 위해 새로운 기술과 대체 모델을 사용했습니다.

심장은 배아 발생 과정에서 가장 먼저 형성되는 기관 중 하나로 알려져 있으며, 이 기관은 특히 환경적 모욕에 취약합니다. 연구 추정에 따르면 선천성 심장병은 영아 사망의 주요 원인일 뿐만 아니라 알려진 모든 선천적 결함의 약 1/3을 차지합니다1. 불행하게도 전통적인 동물 모델은 심장 발달 독성 효과를 감지하기에는 너무 힘들거나 둔감합니다. 이 방법 모음의 두 논문은 제브라피쉬와 닭 배아를 사용하여 주변 미세먼지(PM2.5), 과불화알킬 물질(PFAS) 및 폴리플루오로알킬 물질(PFAS), 디젤 배기가스(DE) 및 나노물질이 심장 발달에 미치는 악영향을 조사합니다 2,3. 면역형광 분석 기술의 원리를 활용하여 산화적 DNA 손상의 마커인 8-하이드록시-2'데옥시게나제(8-OHdG)와 DNA 이중 가닥 절단의 민감한 마커인 H2AX가 PM2.5에서 추출 가능한 유기물(EOM)에 노출된 후 제브라피쉬 배아의 심장부에서 일관되게 검출됩니다 2. 유사하게, 심근세포 DNA 손상 및 우심실 벽 두께도 동일한 면역형광 및 조직화학 기술을 사용하여 분리된 심장 조직에서 명확하게 입증됩니다3.

제브라피쉬 모델은 골격 형태 형성을 연구하는 데에도 사용할 수 있습니다. 납에 노출되면 이 화학 물질이 발달 단계 전반에 걸쳐 골격에 축적되어 뼈 손상을 초래한다는 것이 널리 보고되었습니다. Ding et al. Alizarin Red를 사용하여 뼈 구조를 표시하고 납 노출이 제브라피쉬 유충의 뼈 광물화를 유의하게 감소시킴을 입증했으며, 이는 납 노출이 골격 발달 중 뼈 손실의 위험 요소임을 나타냅니다4.

살충제는 환경에 대한 높은 지속성으로 잘 알려져 있습니다. 살충제의 유비쿼터스 사용은 현대 세계 농업의 생태계 서비스에 필수적인 역할을 하는 수분 매개자의 풍부함과 다양성에 대한 위험 요소입니다. 송 et al. 고독한 꿀벌 Osmia excavata5의 유충에 대한 매우 인기 있는 살충제인 클로르피리포스의 독성 효과를 조사하기 위한 새로운 침지 방법을 제시했습니다. 그들은 O. excavata의 유충을 사용하여 클로르피리포스에 대한 LD50 값을 확인했으며 클로르피리포스 노출이 용량 의존적 방식으로 확대 속도를 유의하게 감소시킨다는 것을 발견했습니다.

분자적 원인을 강조하고 대체 테스트모델을 더 쉽게 활용할 수 있도록 하는 부작용 경로(AOP) 프레임워크6는 21세기 독성학(Tox21)6의 중요한 구성 요소입니다. Leist et al.에 따르면, AOP는 주요 사건 관계(KER)7에 의해 정의된 바와 같이 주요 사건(KE)을 통해 분자 개시 사건(MIE)과 바람직하지 않은 부작용(AO) 사이의 연결을 설정합니다. 따라서 AOP 프레임워크는 동물 연구의 분자 및 기계론적 데이터를 안전성 평가에 사용하기 위한 종점으로 번역하는 것을 용이하게 할 수 있습니다6. 이 방법 모음의 기사는 환경 오염 물질이 다양한 발달 독성을 유발하는 분자 메커니즘을 조사하기 위한 강력한 기술 및 모델 세트를 제공합니다. 이번 수집이 환경오염물질의 위험성평가에 큰 도움이 되기를 바랍니다.

Disclosures

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저자 연구의 상업적 적용은 특허 출원(CN111024935A)에 의해 보호됩니다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

교신 저자의 연구실에서의 연구 작업은 중국 국립 자연 과학 재단(National Nature Science Foundation of China, 81972999, 81870239, 82171689)과 장쑤 고등 교육 기관의 우선 순위 학술 프로그램 개발(Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions)의 지원을 받습니다.

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).
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  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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