$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Fazy szybkiego wzrostu i rozwoju, takie jak embriogeneza, są szczególnie podatne na szkodliwe działanie różnych związków zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego, w tym BPA. Udostępniamy szczegółowe protokoły badania skutków narażenia na BPA lub inne substancje toksyczne w modelu bezkręgowców C. elegans , który umożliwia wygodne miareczkowanie zakresu stężeń w celu oceny jego wpływu na żywotność zarodka (ryc. 2). Dalsze eksperymenty behawioralne na ocalałych dorosłych, które rozwijają się z zarodków, które były narażone na niskie dawki BPA, pozwalają na określenie długoterminowego wpływu na funkcję neuronów (ryc. 3). Główną ideą tego artykułu jest przedstawienie szczegółowych protokołów wystawiania embrionów na działanie różnych substancji toksycznych we wczesnym okresie embriogenezy w modelu C. elegans; pierwsze 4-godzinne okno 11,5-godzinnego okresu rozwoju embrionalnego (w temperaturze 20 °C) odpowiada okresowi proliferacji, po którym następuje organogeneza. W tym celu przeprowadziliśmy walidację punktów końcowych za pomocą testów płodności i uczenia się bez asocjacji. Podczas gdy mechanistyczne podstawy działania BPA i innych bisfenoli są świętym Graalem, do którego zmierzają badania w tej dziedzinie, nie próbowaliśmy zaoferować mechanistycznego wyjaśnienia działania BPA w tym artykule skoncentrowanym na metodologii. Chcielibyśmy jednak zwrócić uwagę, że model C. elegans oferuje idealny system do dalszej analizy mechanizmu działania. Na przykład w ramach przyszłych prac nad rozszyfrowaniem mechanizmów działania BPA mutanty C. elegans mogą zostać wygenerowane i przebadane pod kątem odporności na działanie BPA, a tym samym utorować drogę do rozszyfrowania szlaku. Ponadto nasz artykuł towarzyszący zajmuje się wpływem BPA na poziomie synchronizacji sieci neuronowych u kręgowców, zapewniając kolejną drogę do zrozumienia podstaw do badania potencjalnych mechanizmów działania toksycznego19.
W metodologii opisanej w tym artykule, niektóre z krytycznych kroków, które należy wykonać bardzo ostrożnie, obejmują: Wybór płytki z dobrze odżywionymi dorosłymi osobnikami C. elegans z dojrzałymi jajami widocznymi pod mikroskopem preparacyjnym ma kluczowe znaczenie, a niewykonanie tego kroku spowoduje niewystarczającą wielkość próbki zarodków do eksperymentu z ekspozycją na EDC. Ważne jest również, aby upewnić się, że roztwór podchlorynu jest świeży, aby uniknąć uzyskania niezsynchronizowanej populacji, która będzie zakłócać zdolność do przeprowadzenia ekspozycji na BPA podczas wczesnej embriogenezy. Bardzo ważnym krokiem jest również mycie granulek M9 (po ekspozycji na podchloryn). Jeśli nie zostanie to zrobione prawidłowo, wysokie stężenie wybielacza może spowodować śmierć zarodków. Dodatkowo po 4 godzinach należy przenieść zarodki na płytki wysiewane metodą NGM. Jeśli zarodki zostaną pozostawione w roztworze BPA przez dłuższy czas, prawdopodobnie rozwiną się w długowieczne larwy dauer. Będzie to znacząco kolidować zarówno z testem płodności, jak i testami behawioralnymi. Jeśli którykolwiek z tych kroków zostanie pominięty, zaleca się rozpoczęcie procedury od samego początku. Jeśli z jakiegokolwiek powodu płytka NGM z robakami jest zanieczyszczona lub nie ma wystarczającej ilości pożywienia, spowoduje to dodatkowy stres u robaków, zniekształcając w ten sposób zebrane dane. Takie płytki należy wyrzucić i nie używać ich w doświadczeniu.
Wcześniej w niezwykłym badaniu z powodzeniem wykorzystano model C. elegans, aby wykazać, że nieprawidłowości chromosomowe spowodowane przez BPA wynikają z rozpadu maszynerii naprawy DNA w linii zarodkowej14. Warto jednak zauważyć, że w powyższym projekcie badania wykorzystano ciągłą ekspozycję C. elegans na BPA na wysokie dawki BPA przez cały okres jego życia. Nasza metodologia została zaprojektowana do badania ekspozycji na niskie dawki BPA podczas wczesnej embriogenezy, aby ocenić jej wpływ na żywotność zarodka i subtelniejsze długoterminowe skutki dla osób, które przeżyły. O ile nam wiadomo, nie opracowano żadnej metodologii pozwalającej na narażenie zarodków we wczesnym stadium rozwoju na bardzo niskie dawki BPA ograniczone do określonego okresu czasu; Tym samym sprawia, że prezentowana tu metoda jest nowatorska.
Ponadto przedstawione tutaj protokoły można łatwo dostosować do badania wpływu innych EDC podczas fazy proliferacji embriogenezy. Jednakże, aby badać późne stadia embrionalne, protokół będzie wymagał kluczowych modyfikacji krytycznego okna czasowego rozwoju, na którym się skupiamy. Co więcej, nasz protokół nie będzie odpowiedni dla eksperymentów wymagających dłuższego czasu ekspozycji na toksyny, ponieważ otwiera możliwość alternatywnej ścieżki rozwoju skutkującej długotrwałym zatrzymaniem dauera w drugim cyklu linienia, który jest odporny na trudne warunki20. Konieczne będą dalsze modyfikacje i udoskonalenia w celu wydłużenia czasu ekspozycji poprzez suplementację źródłem żywności, które nie ma potencjału do metabolizowania substancji toksycznej lub EDC , np. autoklawizowanej E. coli. Podsumowując, nasza metodologia może być wykorzystana do oceny wpływu różnych substancji chemicznych zaburzających gospodarkę hormonalną na płodność i funkcję neuronów w systemie modelowym bezkręgowców C. elegans.