用斑馬魚胚胎研究神經(jīng)毒性早期預(yù)警系統(tǒng)

來源：諾達(dá)思（北京）信息技術(shù)有限責(zé)任公司 2025年04月07日 15:29

近年來，釋放到生態(tài)系統(tǒng)中的神經(jīng)活性化合物數(shù)量不斷增加,，人們對評估相關(guān)潛在生態(tài)和人類健康風(fēng)險的興趣日益濃厚。事實(shí)上,，許多化學(xué)污染物通常會對多種生物產(chǎn)生神經(jīng)毒性。據(jù)估計,，所有商業(yè)使用的化學(xué)品中,，多達(dá)30%可能具有神經(jīng)毒性潛力。此外,，環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)可能以低濃度存在,，超出儀器檢測限，也可能形成具有未知影響的混合物,。

為了研究具有神經(jīng)毒性潛力的化學(xué)污染物對生態(tài)和人類健康的影響,，通過動物的早期生命階段進(jìn)行探究是一種強(qiáng)有力的途徑。在這個方式中,，魚類已被證明是非常有益的,。斑馬魚胚胎表現(xiàn)出的自發(fā)性卷尾是神經(jīng)毒性評估的另一個重要方式。在本研究中,，研究者們評估了基于自發(fā)尾部運(yùn)動的卷尾活性測試（CAT）的能力和可靠性,，將卷尾活性測試應(yīng)用于斑馬魚胚胎,，檢測不同環(huán)境水樣中的潛在神經(jīng)毒性作用。

斑馬魚胚胎作為研究模型

斑馬魚幼魚和胚胎是研究生態(tài)毒性的模型,。該模型在實(shí)驗(yàn)室中使用簡單,，可擴(kuò)展性強(qiáng)。評估斑馬魚胚胎的尾部運(yùn)動（卷尾）是一種篩查毒素引起的發(fā)育神經(jīng)毒性的技術(shù),。斑馬魚胚胎的這些自發(fā)尾部運(yùn)動是生態(tài)神經(jīng)毒理學(xué)研究的有效讀數(shù),，因?yàn)樗梢钥焖俸Y查環(huán)境中是否存在有害的神經(jīng)毒性化學(xué)物質(zhì)。

Lacchetti等人評估了卷尾活性測試(CAT)的效率和可靠性,。主要監(jiān)測自發(fā)尾部運(yùn)動,，因?yàn)檫@可以識別水中潛在的神經(jīng)毒性作用。研究者通過將這種方法與魚胚胎急性毒性測試(FET)進(jìn)行了比較,，后者是一種更常用于確定水環(huán)境中急性毒害魚類的化學(xué)物質(zhì)濃度的方法,。通常，斑馬魚胚胎用該方法確定在暴露于化學(xué)物質(zhì)96小時后50%的胚胎死亡（即致命）的濃度,。

卷曲活動測試的好處是什么

與魚胚胎急性毒性測試(FET)相比,，使用卷尾活性測試(CAT)的好處在于篩查速度非常快（可在24小時內(nèi)完成）,，但更重要的是,，CAT并不關(guān)注致死率本身，而是關(guān)注行為改變,。因此,，這強(qiáng)調(diào)了可能的神經(jīng)活性或神經(jīng)毒性作用，這些作用可能產(chǎn)生終身和相當(dāng)大的生態(tài)后果,。

材料與方法

卷尾活性測試(CAT)操作方案分為三個步驟：

胚胎選擇和設(shè)置培養(yǎng)板
記錄和視頻捕捉
視頻分析

將CAT與FET一起應(yīng)用于不同的環(huán)境河流樣本（R1、R2,、R3）和三種濃度逐漸降低的化合物（C1,、C2、C3）,，以測試該方法的可行性,。測試了三種不同濃度的水生環(huán)境：標(biāo)準(zhǔn)淡水（陰性對照）、1%乙醇和5%乙醇分別作為過度活躍和低活躍的參考,。乙醇在低于2%的劑量下產(chǎn)生過度活躍,，在高于4%的濃度下產(chǎn)生低活躍。

胚胎在96孔板中,，于黑暗下在26°C孵化約22小時,，使胚胎進(jìn)入23 hpf階段，胚胎尾部的自發(fā)活動在23 hpf左右發(fā)生的頻率最高,。錄制視頻然后使用諾達(dá)思的斑馬魚微視行為分析系統(tǒng)（DanioScope）記錄和分析了胚胎的視頻,。其中,，爆發(fā)活性（Burst activity）、平均爆發(fā)持續(xù)時間（mean burst duration）和爆發(fā)次數(shù)/分鐘（burst count/minute）是DanioScope評估的三個關(guān)鍵測量指標(biāo),，用于表征卷尾活性運(yùn)動,。

結(jié)果

表1顯示了兩種方法的主要對比結(jié)果。在FET中未顯示急性毒性（值≤10% 表示無毒性）,，而使用CAT對相同樣品進(jìn)行檢測時檢測到了神經(jīng)毒性減退物質(zhì)（百分比值> 0）,。同時可以看出，F(xiàn)ET和CAT很好地跟蹤了化合物濃度的下降,，CAT也能突出物質(zhì)的過度神經(jīng)毒性（值<0）,，CAT測試在更短的時間內(nèi)被證明更敏感。

與FET測試相比,，CAT版本具有一些優(yōu)勢,，如表2所示。

總的來說,，通過測試Lacchetti等人證明了本研究中使用的卷尾活性測試(CAT是一種檢測潛在神經(jīng)毒性的有效且快速的預(yù)警系統(tǒng),。

參考文獻(xiàn)

Lacchetti, I, Christiano W., di Domenico K., Carere, M., Mancini, L. (2022). Coiling tail activity in zebrafish embryo: a protocol for an early warning system of neurotoxic substances. Fresenius Environ. Bulletin 31(08A/2022):8427-8434

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