$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
In het ontwikkelingsstadium zijn dieren zeer gevoelig voor de effecten van milieuvervuiling. Blootstelling aan chemicaliën tijdens kritieke zwangerschapsstadia is gebleken tot aangeboren misvormingen en spontane abortussen te leiden. Daarom zou het begrijpen van de werkingswijze van potentiële toxische stoffen nuttig zijn bij de preventie of behandeling van spontane abortussen of aangeboren ziekten veroorzaakt door milieuverontreinigingen. Het is echter een uitdaging om de mechanismen die ten grondslag liggen aan de ontwikkelingstoxiciteit van milieuchemicaliën te bestuderen met behulp van traditionele diermodellen vanwege de complexiteit, verveling en overmatige kosten die gepaard gaan met deze experimenten. In deze collectie methoden hebben auteurs uit verschillende onderzoeksgebieden nieuwe technieken en alternatieve modellen toegepast om de ontwikkelingstoxiciteit van milieuchemicaliën te bestuderen.
Het is bekend dat het hart een van de eerste organen is die gevormd wordt tijdens de embryogenese, en dit orgaan is bijzonder vatbaar voor milieuschade. Onderzoek schat dat aangeboren hartziekten verantwoordelijk zijn voor ongeveer een derde van alle bekende geboorteafwijkingen, en bovendien de belangrijkste oorzaak van zuigelingensterfte zijn1. Helaas zijn traditionele diermodellen of te arbeidsintensief of te ongevoelig om ontwikkelingstoxicologische effecten op het hart te detecteren. Twee papers uit deze methodencollectie onderzoeken de nadelige effecten van fijn stof (PM2.5), per- en polyfluoralkylsubstanties (PFAS), dieseluitlaatgassen (DE) en nanomaterialen op de hartontwikkeling met behulp van zebravisjes en kippenembryo's2,3. Door de principes van de immunofluorescentie assay-techniek te gebruiken, worden 8-hydroxy-2'deoxygenase (8-OHdG), een marker voor oxidatieve DNA-schade, en H2AX, een gevoelige marker voor DNA-dubbelstrengsbreuken, consistent gedetecteerd in het hart van zebravisembryo's na blootstelling aan extracteerbaar organisch materiaal (EOM) uit PM2.52. Evenzo worden schade aan cardiomyocyten-DNA en dikte van de rechterventrikelwand ook duidelijk aangetoond in geïsoleerd hartweefsel met behulp van dezelfde immunofluorescentie- en histochemische technieken3.
Het zebravismodel kan ook worden gebruikt om skeletmorfogenese te bestuderen. Er is veel gerapporteerd dat loodblootstelling ervoor zorgt dat deze chemische stof zich gedurende ontwikkelingsstadia in het skelet ophoopt, wat leidt tot botbeschadiging. Ding et al. gebruikten Alizarine Rood om de botstructuren te labelen en toonden aan dat loodblootstelling de botmineralisatie in zebravislarven significant verminderde, wat aangeeft dat loodblootstelling een risicofactor is voor botverlies tijdens de skeletontwikkeling4.
Pesticiden staan bekend om hun hoge persistentie in het milieu. Het wijdverbreide gebruik van pesticiden is een risicofactor voor de overvloed en diversiteit van bestuivers, die een essentiële rol spelen in de ecosysteemdiensten van de moderne wereldwijde landbouw. Song et al. presenteerden een nieuwe onderdompelingmethode om de toxische effecten van chlorpyrifos, een zeer populaire pesticide, op de larven van de solitaire bij, Osmia excavata te onderzoeken5. Ze bepaalden de LD50-waarde voor chlorpyrifos met behulp van de larven van O. excavata en ontdekten dat chlorpyrifos-blootstelling de uitkomingssnelheid significant verminderde op een dosisafhankelijke manier.
Het Adverse Outcome Pathway (AOP)-raamwerk, dat nadruk legt op moleculaire oorzaken en alternatieve testmodellen gemakkelijker bruikbaar maakt6, is een cruciale component van Toxicology in de 21e eeuw (Tox21)6. Volgens Leist et al. stelt AOP een verbinding tot stand tussen een moleculair initiërend evenement (MIE) en een ongewenst nadelig resultaat (AO) door middel van belangrijke gebeurtenissen (KE), zoals gedefinieerd door belangrijke gebeurtenisrelaties (KER)7. Het AOP-raamwerk kan dus de translatie van moleculaire en mechanistische gegevens uit dierstudies naar eindpunten vergemakkelijken voor gebruik in veiligheidsbeoordelingen6. De artikelen in deze methodencollectie bieden een krachtige set technieken en modellen voor het onderzoeken van de moleculaire mechanismen waardoor milieuverontreinigingen verschillende ontwikkelingstoxiciteiten veroorzaken. We hopen dat deze collectie van groot nut zal zijn bij de risicobeoordeling van milieuverontreinigingen.