W tym artykule przedstawiono szczegółowy protokół eksperymentalny do oceny neurobehawioralnej toksyczności zanieczyszczeń środowiska przy użyciu modelu larw danio pręgowanego, w tym procesu ekspozycji i testów wskaźników neurobehawioralnych.
Artykuł metodologiczny
W tym artykule przedstawiono szczegółowy protokół eksperymentalny do oceny neurobehawioralnej toksyczności zanieczyszczeń środowiska przy użyciu modelu larw danio pręgowanego, w tym procesu ekspozycji i testów wskaźników neurobehawioralnych.
W ostatnich latach coraz więcej zanieczyszczeń środowiska okazało się neurotoksycznych, zwłaszcza we wczesnych stadiach rozwoju organizmów. Larwy danio pręgowanego są wybitnym modelem do neurobehawioralnych badań zanieczyszczeń środowiska. W tym miejscu przedstawiono szczegółowy protokół eksperymentalny do oceny neurotoksyczności zanieczyszczeń środowiska przy użyciu larw danio pręgowanego, w tym pobierania zarodków, procesu ekspozycji, wskaźników neurobehawioralnych, procesu testowego i analizy danych. Omówiono również środowisko hodowli, proces ekspozycji i warunki eksperymentalne, aby zapewnić powodzenie testu. Protokół został wykorzystany w rozwoju leków psychopatycznych, badaniach nad neurotoksycznymi zanieczyszczeniami środowiskowymi i może być zoptymalizowany w celu przeprowadzenia odpowiednich badań lub być pomocny w badaniach mechanistycznych. Protokół przedstawia jasny proces operacyjny do badania skutków neurobehawioralnych na larwy danio pręgowanego i może ujawnić skutki różnych substancji neurotoksycznych lub zanieczyszczeń.
W ostatnich latach udowodniono, że coraz więcej zanieczyszczeń środowiska jest neurotoksycznych1,2,3,4. Jednak ocena neurotoksyczności in vivo po narażeniu na zanieczyszczenia środowiska nie jest tak łatwa, jak w przypadku zaburzeń endokrynologicznych lub toksyczności rozwojowej. Ponadto wczesne narażenie na zanieczyszczenia, zwłaszcza w dawkach istotnych dla środowiska, przyciąga coraz większą uwagę w badaniach toksyczności5,6,7,8.
Danio pręgowany jest tworzony jako model zwierzęcy nadający się do badań neurotoksyczności we wczesnym okresie rozwoju, po ekspozycji na zanieczyszczenia środowiska. Danio pręgowany to kręgowce, które po zapłodnieniu rozwijają się szybciej niż inne gatunki. Larwy nie muszą być karmione, ponieważ składniki odżywcze w kosmówce wystarczają do utrzymania ich przez 7 dni po zapłodnieniu (dpf)9. Larwy wychodzą z kosmówki przy ~2 dpf i rozwijają zachowania, takie jak pływanie i obracanie się, które można obserwować, śledzić, określać ilościowo i analizować automatycznie za pomocą instrumentów behawioralnych10,11,12,13 począwszy od 3-4 DPF14,15,16,17,18. Ponadto testy o wysokiej przepustowości mogą być również realizowane za pomocą instrumentów behawioralnych. Tak więc larwy danio pręgowanego są znakomitym modelem do neurobehawioralnych badań zanieczyszczeń środowiska19. W tym przypadku zaproponowano protokół wykorzystujący wysokoprzepustowe monitorowanie w celu zbadania neurobehawioralnej toksyczności zanieczyszczeń środowiskowych na larwy danio pręgowanego pod wpływem bodźców świetlnych.
Nasze laboratorium zbadało neurobehawioralną toksyczność eteru 2,2',4'-tetrabromodifenylu (BDE-47)20,21, 6'-Hydroxy/Methoxy-2,2',4,4'-tetrabromodiphenyl ether (6-OH/MeO-BDE-47)22, deka-bromowany eter difenylowy (BDE-209), ołów i komercyjne chlorowane parafiny23 z wykorzystaniem przedstawionego protokołu. Wiele laboratoriów korzysta również z tego protokołu do badania neurobehawioralnych skutków innych zanieczyszczeń na larwy lub dorosłe ryby24,25,26,27. Ten protokół neurobehawioralny został wykorzystany w celu zapewnienia mechanistycznego wsparcia, pokazując, że narażenie na niskie dawki bisfenolu A i zastępczego bisfenolu S wywołało przedwczesną neurogenezę podwzgórza u embrionalnego danio pręgowanego27. Ponadto niektórzy badacze zoptymalizowali protokół, aby przeprowadzić odpowiednie badania. Niedawne badanie wyeliminowało toksyczność beta-amyloidu (Aβ) w łatwym, wysokowydajnym modelu danio pręgowanego wykorzystującym nanocząstki złota pokryte kazeiną (βCas AuNPs). Wykazano, że βCas AuNP w krążeniu ogólnoustrojowym przemieszczały się przez barierę krew-mózg larw danio pręgowanego i sekwestrowały śródmózgowe Aβ42, wywołując toksyczność w niespecyficzny, podobny do chaperonu sposób, co było wspierane przez patologię behawioralną28.
Lokomocja, kąt ścieżki i aktywność społeczna to trzy wskaźniki neurobehawioralne używane do badania efektów neurotoksyczności larw danio pręgowanego po ekspozycji na zanieczyszczenia w przedstawionym protokole. Lokomocja jest mierzona odległością pływania larw i może ulec uszkodzeniu po narażeniu na zanieczyszczenia. Kąt ścieżki i aktywność społeczna są ściślej związane z funkcjonowaniem mózgu i ośrodkowego układu nerwowego29. Kąt ścieżki odnosi się do kąta ścieżki ruchu zwierzęcia w stosunku do kierunku pływania30. W systemie ustawianych jest osiem klas kątowych od ~-180° do ~+180°. Aby uprościć porównanie, sześć klas w końcowym wyniku zdefiniowano jako rutynowe skręty (-10° ~0°, 0° ~+10°), średnie skręty (-10° ~-90°, +10° ~+90°) i skręty responsywne (-180° ~-90°, +90° ~+180°) zgodnie z naszymi wcześniejszymi badaniami21,22. Aktywność społeczna dwóch ryb jest podstawą grupowego zachowania ławicowego; W tym przypadku odległość < 0,5 cm między dwiema larwami jest definiowana jako kontakt społeczny.
Przedstawiony tutaj protokół demonstruje jasny proces badania neurobehawioralnych efektów na larwy danio pręgowanego i umożliwia ujawnienie efektów neurotoksyczności różnych substancji lub zanieczyszczeń. Protokół przyniesie korzyści naukowcom zainteresowanym badaniem neurotoksyczności zanieczyszczeń środowiska.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół jest zgodny z wytycznymi zatwierdzonymi przez Komisję Etyki Zwierząt Uniwersytetu Tongji.
1. Kolekcja zarodków danio pręgowanego
2. Przygotowanie przed ekspozycją
3. Ekspozycja zarodków
4. Przygotowanie do testu zachowania
5. Test behawioralny
6. Analiza danych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Tutaj opisujemy protokół badania neurobehawioralnych skutków zanieczyszczeń środowiska za pomocą larw danio pręgowanego pod wpływem bodźców świetlnych. Testy lokomocji, kąta ścieżki i aktywności społecznej są zdefiniowane we wprowadzeniu. Konfiguracja mikropłytek w testach lokomocji i kąta toru ruchu oraz obrazy oprogramowania są pokazane poniżej. Ponadto jako przykłady przedstawiono wyniki naszych własnych badań. Dwa badania przedstawiają wpływ lokomocji i kąta drogi po ekspozycji na BDE...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Praca ta dostarcza szczegółowego protokołu eksperymentalnego do oceny neurotoksyczności zanieczyszczeń środowiska z wykorzystaniem larw danio pręgowanego. Danio pręgowany przechodzi przez proces od zarodków do larw w okresie ekspozycji, co oznacza, że niezbędna jest dobra pielęgnacja zarodków i larw. Wszystko, co wpływa na rozwój zarodków i larw, może wpłynąć na efekt końcowy. Tutaj omówiono środowisko hodowli, proces ekspozycji i warunki eksperymentalne, aby zapewnić powodzenie całego testu.
...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autorzy są wdzięczni za wsparcie finansowe ze strony Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (21876135 i 21876136), Narodowego Głównego Projektu Naukowo-Technologicznego Chin (2017ZX07502003-03, 2018ZX07701001-22), Fundacji MOE-Shanghai Key Laboratory of Children's Environmental Health (CEH201807-5) oraz Szwedzkiej Rady ds. Badań (nr 639-2013-6913).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 48-dołkowa mikropłytka | Corning | 3548 | Obudowa Embyros |
| 6-dołkowa mikropłytka | Corning | 3471 | Obudowa Embyros |
| BDE-47 | AccuStandard | 5436-43-1 | Zanieczyszczenie |
| DMSO | Sigma | 67-68-5 | kosolowy |
| Olympus | SZX 16 | Przyrząd obserwacyjny | |
| Pipeta | Eppendorf | 3120000267 | Rozwiązanie transferowe |
| Zebrabox | Viewpoint | ZebraBox | Instrument behawioralny |
| Zebrafish | Shanghai FishBio Co., Ltd. | Dostawca danio pręgowanego | z Tybingi |
| ZebraLab | Viewpoint | Oprogramowanie ZebraLab | Behavior |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie