$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Na etapie rozwojowym zwierzęta są bardzo podatne na skutki zanieczyszczenia środowiska. Wykazano, że narażenie na chemikalia w krytycznych stadiach ciąży prowadzi do wrodzonych wad rozwojowych i poronień samoistnych. Dlatego zrozumienie sposobu działania potencjalnych substancji toksycznych byłoby korzystne w zapobieganiu lub leczeniu samoistnych poronień lub chorób wrodzonych spowodowanych zanieczyszczeniami środowiska. Jednak badanie mechanizmów leżących u podstaw toksyczności rozwojowej chemikaliów środowiskowych przy użyciu tradycyjnych modeli zwierzęcych jest trudne ze względu na złożoność, żmudność i nadmierne koszty związane z tymi eksperymentami. W tym zbiorze metod autorzy z różnych dziedzin badań zastosowali nowatorskie techniki i alternatywne modele do badania toksyczności rozwojowej chemikaliów środowiskowych.
Wiadomo, że serce jest jednym z najwcześniejszych narządów, które powstały podczas embriogenezy i jest to narząd szczególnie podatny na zniewagi środowiskowe. Szacunki badań pokazują, że wrodzone choroby serca stanowią około jednej trzeciej wszystkich znanych wad wrodzonych, a także są główną przyczyną śmiertelności niemowląt1. Niestety, tradycyjne modele zwierzęce są albo zbyt pracochłonne, albo niewrażliwe, aby wykryć toksyczne skutki rozwoju serca. W dwóch pracach z tego zbioru metod badano niekorzystny wpływ drobnego pyłu zawieszonego w otoczeniu (PM2,5), substancji per- i polifluoroalkilowych (PFAS), spalin z silników wysokoprężnych (DE) oraz nanomateriałów na rozwój serca przy użyciu danio pręgowanego i zarodków kurczaka 2,3. Wykorzystując zasady techniki testu immunofluorescencyjnego, 8-hydroksy-2'deoksygenaza (8-OHdG), marker oksydacyjnego uszkodzenia DNA, oraz H2AX, czuły marker pęknięć dwuniciowych DNA, są konsekwentnie wykrywane w sercu zarodków danio pręgowanego po ekspozycji na ekstrahowalną materię organiczną (EOM) z PM2,52. Podobnie, uszkodzenie DNA kardiomiocytów i grubość ściany prawej komory są również wyraźnie pokazane w izolowanej tkance serca przy użyciu tych samych technik immunofluorescencji i histochemii3.
Model danio pręgowanego może być również wykorzystany do badania morfogenezy szkieletu. Powszechnie donoszono, że narażenie na ołów powoduje gromadzenie się tej substancji chemicznej w szkielecie na wszystkich etapach rozwoju, co prowadzi do uszkodzenia kości. Ding i in. użyli czerwieni Alizaryny do oznaczenia struktur kostnych i wykazali, że narażenie na ołów znacznie zmniejszyło mineralizację kości u larw danio pręgowanego, co wskazuje, że narażenie na ołów jest czynnikiem ryzyka utraty masy kostnej podczas rozwoju szkieletu4.
Pestycydy są dobrze znane ze swojej wysokiej trwałości w środowisku. Powszechne stosowanie pestycydów jest czynnikiem ryzyka dla liczebności i różnorodności owadów zapylających, które odgrywają zasadniczą rolę w usługach ekosystemowych nowoczesnego rolnictwa światowego. Song i in. przedstawili nowatorską metodę zanurzenia w celu zbadania toksycznego wpływu chloropiryfosu, bardzo popularnego pestycydu, na larwy pszczoły samotnicy, Osmia excavata5. Zidentyfikowali wartość LD50 dla chloropiryfosu za pomocą larw O. excavata i stwierdzili, że narażenie na chloropiryfos znacznie zmniejszyło szybkość eklozji w sposób zależny od dawki.
Ramy ścieżki skutków ubocznych (AOP), które kładą nacisk na przyczyny molekularne i ułatwiają wykorzystanie alternatywnych modeli testowych6, są kluczowym elementem toksykologii w XXI wieku (Tox21)6. Według Leista i wsp., AOP ustanawia związek między molekularnym zdarzeniem inicjującym (MIE) a niepożądanym niepożądanym wynikiem niepożądanym (AO) poprzez kluczowe zdarzenia (KE), zgodnie z definicją kluczowych zależności zdarzeń (KER)7. W związku z tym ramy rocznego planu operacyjnego mogą ułatwić przełożenie danych molekularnych i mechanistycznych z badań na zwierzętach na punkty końcowe do wykorzystania w ocenach bezpieczeństwa6 . Artykuły zawarte w tym zbiorze metod dostarczają potężnego zestawu technik i modeli do badania mechanizmów molekularnych, za pomocą których zanieczyszczenia środowiska powodują różne toksyczne skutki rozwojowe. Mamy nadzieję, że zbiór ten będzie bardzo przydatny w ocenie ryzyka związanego z zanieczyszczeniami środowiska.