Belastung durch Umweltgifte kann akut Entwicklung mit Langzeitwirkung auswirken. Ausführliche Protokolle werden bereitgestellt, um eine Strategie mit einem wirksamen Labormodell um die Wirkung der frühen embryonalen Exposition gegenüber Bisphenol A. untersuchen zu veranschaulichen Wir bieten Fruchtbarkeit und Verhaltens-Assays, die Wirksamkeit unserer vergiftendes Exposition Bio-Assays zu überwachen.
Bisphenole, wie Bisphenol A (BPA) und Bisphenol S (BPS) sind Agenten am meisten benutzt in der Produktion von Kunststoffen und jeden Tag zahlreiche Produkte dadurch. Aufgrund ihrer chemischen Struktur und Estradiol-ähnliche biologische Eigenschaften, sind sie als endokriner Verbindungen (EDC) eingestuft worden. Langzeitexposition gegenüber EDZ, selbst bei niedriger Dosierung ist mit verschiedenen gesundheitlichen Mängel einschließlich Krebs, Verhaltensstörungen und Unfruchtbarkeit, mit größere Anfälligkeit in frühen Entwicklungs-Zeiten angegeben verbunden worden. Zelluläre und molekulare Studien mit dem genetisch gefügig Fadenwurm Caenorhabditis Elegans haben gezeigt, dass BPA-Exposition verursacht Apoptosis, embryonale Tödlichkeit und Störungen in der DNA-Reparaturmechanismen. Wir haben vorher, dass die Exposition von C. Elegans Embryos zu niedrigen Dosen von verschiedenen Bisphenole verringert Fruchtbarkeit berichtet. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass die Auswirkungen der Exposition in den sehr frühen Phasen der Entwicklung bis ins Erwachsenenalter fortbestehen wie durch Quantifizierung Gewöhnung Verhalten, eine Form des assoziativen Lernens untersucht. Hier bieten wir ausführliche Protokolle für die embryonale Exposition gegenüber niedrig dosierte EDCs sowie der damit verbundenen Fruchtbarkeit und vorderen Gewöhnung Assays, sowie repräsentative Ergebnisse berühren.
Belastung durch Umweltgifte, Verbindungen insbesondere diejenigen, die dazu neigen, mit Entwicklung stören, wurde in den letzten Jahren unter sorgfältigen wissenschaftlichen Prüfung. Mehr als 1000 Chemikalien im Alltag werden als endokriner Verbindungen (EDC)1eingestuft. Perioden des schnellen Wachstums und Entwicklung, darunter embryonalen, Säuglings und Phasen der Kindheit, worden besonders anfällig für die schädlichen Wirkungen, auch niedrig dosierte EDC gemerkt. Ihre Wirkung haben gezeigt, dass Fortpflanzungs- und Entwicklungsstörungen Störungen2verursachen. Richtlinien der US Environmental Protection Agency und uns National Toxicology Program Panel kann eine niedrige Dosis als jede Dosis unter dem Niveau einer definiert werden, die gemeldet wurden, verursachen eine beobachtbare biologische Veränderung oder beschädigen3. Neben Wirkungen niedriger Dosen von einzelnen EDZ haben Mischungen aus verschiedenen EDZ in geringen Konzentrationen in der Umwelt gefunden das Potenzial, inhaltliche Kumulationseffekte4verursachen.
Bisphenol A (BPA oder 4,4′-(propane-2,2-diyl)) ist ein polymerisierenden Agent gefunden in häufig verwendete Elemente wie Wasserflaschen, Shop Einnahmen, dental Dichtstoffe und die Auskleidungen der Getränke und Essen5Dosen. Aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit mit 17-β-Estradiol (E2) und seine Affinität zu ERα und ERβ Östrogen-Rezeptoren hat BPA als ein endokriner chemische (EDC)5,6eingestuft. Obwohl schwächer, nachweislich BPA Affinität zu Östrogen-Rezeptoren beeinflussen die Reproduktionssystems beider Geschlechter und neuronale Funktionen bei Dosen, die sicher7,8gelten zu stören. Änderungen in der DNA-Methylierung über epigenetisch regulierten Mechanismen sind beobachtet worden, um langfristige neuronale Defekte bei Mäusen ausgesetzt BPA9verursachen. Insbesondere hat BPA auch als eine mögliche Täter für erhöhten Raten von Hyperaktivität, Aufmerksamkeit Defizit und erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Medikamenten aufgrund eines Anstiegs in D1 Dopamin-Rezeptoren in der Maus limbische Vorderhirn nach chronischer Exposition gesehen verwickelt 9 , 10. wesentliche Erkenntnisse über die schädlichen Wirkungen des EDZ auf die menschliche Gesundheit basiert auf Korrelation Studien mit Schwerpunkt auf chronische Exposition der Bevölkerung um Umweltgifte auch bei niedrigen Dosen5; jedoch sind Beschränkungen im Schlüsse aus Humanstudien und experimentelle Kontrollen zu manipulieren angenommen worden, womit Kritik unbegründet Hype11,12.
Soll die Erhaltung von Caenorhabditis Elegans Gene in Bezug auf Säugetiere, einschließlich haben seine Steroid-Hormon-Rezeptor-Gene, Forscher diese genetisch gefügig Lab-Modell um die Funktions- und mechanistische Effekte des EDZ zu entwirren genutzt. 13. Experimente mit C. Elegans haben gezeigt, dass diese Verbindungen wie BPA und BPS in die doppelsträngige DNA Bruch Reparaturmechanismen und neuronale Funktion14,15 Apoptose, embryonale Tödlichkeit, Störung verursachen können ,16.
Unser Labor hat bisher gezeigt, dass sogar Niedrigdosis Belichtung beschränkt auf frühen Embryogenese, abgesenkten Fruchtbarkeit mit Verhaltensstörungen Defizite in der Überlebende Erwachsene15führt. Gewöhnung an eine wiederholte Anregung ist eine Form des assoziativen Lernens in Modellsystemen, einschließlich C. Elegans, und unsere Methodik verwendet diese Form des assoziativen Lernens als Verhaltens-Ausgang, um die langfristigen Auswirkungen der embryonalen Exposition gegenüber assay die Giftstoffe17 konkret bieten wir ausführliche Protokolle für das Studium der BPA-Exposition auf C. Elegans, einschließlich seine unmittelbaren Auswirkungen auf die embryonale Tödlichkeit und langfristigen Auswirkungen auf Erwachsene Verhalten, mit einer allgemeinen Schaltplan dargestellt in Abbildung 1. Repräsentative Ergebnisse von Fruchtbarkeit und nicht-assoziativen Lernens Assays werden bereitgestellt, um die Effektivität unserer Methode markieren.
Phasen des schnellen Wachstums und Entwicklung z. B. Embryogenese sind besonders anfällig für die nachteiligen Auswirkungen der verschiedenen endokrinen Störung Verbindungen, einschließlich BPA. Wir bieten detaillierte Protokolle für die Untersuchung der Auswirkungen der Exposition gegenüber BPA oder anderen Schadstoffen im C. Elegans Wirbellosen-Modell ermöglicht bequeme Titration der unterschiedlichsten Konzentrationen zu beurteilen, seine Wirkung auf den Embryo Lebensfähigkeit (Abbildung 2) . Follow-up Verhaltensexperimente auf die Überlebenden Erwachsenen, die aus Embryonen entwickeln, dass wurden ausgesetzt niedrige Dosen von BPA ermöglichen langfristige Auswirkungen auf die neuronale Funktion (Abbildung 3) prüfen. Die zentrale Idee dieses Papiers soll detaillierte Protokolle für das Verfügbarmachen von Embryonen zu verschiedenen Schadstoffen während der frühen Embryogenese Periode in C. Elegans -Modell; die erste 4 h Fenster der Embryonalentwicklung seine 11,5 Stunden (bei 20 ° C) entspricht der Verbreitung Periode, gefolgt von Organogenese. Zu diesem Zweck haben wir Validierung der Endpunkte durch Fruchtbarkeit und nicht-assoziativen Lernens Assays zur Verfügung gestellt. Während die mechanistische Grundlage des Handelns der BPA und andere Bisphenole der Heilige Gral die Forschung auf diesem Gebiet ausgerichtet ist ist, haben wir nicht versucht eine mechanistische Erklärung für die Wirkung von BPA bei dieser Methodik konzentriert Artikel bieten. Allerdings möchten wir darauf hinweisen, dass das C. Elegans -Modell ein ideales System bietet, um weiter den Wirkmechanismus zu sezieren. Zum Beispiel, in der künftigen Arbeit auf Entschlüsselung Wirkmechanismen BPA C. Elegans Mutanten erzeugt werden können und geschirmt für eine Resistenz gegen die Auswirkungen von BPA und somit ebnen den Weg für die Entschlüsselung des Weges. Darüber hinaus beschäftigt sich unser Begleiter-Papier mit der Wirkung von BPA Ebene der neuronalen Netzes Synchronität bei Wirbeltieren, bietet eine weitere Möglichkeit um zu verstehen, die Grundlage für die Untersuchung von möglichen Mechanismen für die giftigen Effekte19.
In der Methodik, die detailliert in diesem Papier, einige wichtige Schritte, die sein sollte hingerichtet Extra sorgfältig gehören die folgenden: wählen eine Platte mit wohlgenährten C. Elegans Erwachsene mit reife Eizellen unter dem Mikroskop Dissektion sichtbar ist entscheidend, und Nichtbefolgen dieser Schritt führt eine unzureichende Stichprobengröße von Embryonen für die EDC-Exposition-Experiment. Es ist auch wichtig, sicherzustellen, dass die Hypochlorit-Lösung um zu vermeiden, erhalten eine nicht synchronisierte Bevölkerung, die die Fähigkeit zur BPA-Exposition in der frühen Embryogenese stören wird frisch zubereitet wird. Waschen Sie Pellets mit M9 (nach Hypochlorit Exposition) ist auch ein sehr wichtiger Schritt. Wenn nicht richtig gemacht, kann die hohe Konzentration der Bleichmittel Toten Embryonen führen. Darüber hinaus sollten Embryonen nach 4 h auf gesetzte NGM Platten übertragen werden. Wenn die BPA-Lösung für längere Zeit verließ, dürften die Embryonen in die langlebigen Dauer Larven entwickeln. Dies wird deutlich Fruchtbarkeit Assay und Verhaltensstörungen Assays stören. Wenn einer dieser Schritte ist verpasst haben, ist es ratsam, den Vorgang von Anfang an starten. Wenn aus irgendeinem Grund die NGM-Platte mit Würmern verschmutzt ist oder verfügt nicht über genug zu essen, wird es Stress auf die Würmer dabei neigen die gesammelten Daten hinzufügen. Solche Platten sollten entsorgt werden und nicht im Experiment verwendet werden.
Früher eine bemerkenswerte Studie erfolgreich das C. Elegans -Modell um zu zeigen, dass BPA Ergebnis durch den Abbau der DNA-Reparatur-Mechanismus in der Keimbahn14Chromosomenanomalien zurückzuführen. Es ist jedoch bemerkenswert, dass das Design der oben genannten Studie BPA Dauerbelastung von C. Elegans , hohe Dosen von BPA während seiner Lebensdauer genutzt hatte. Unsere Methodik wurde entwickelt, um niedrige Dosen von BPA-Exposition in der frühen Embryogenese, um seine Auswirkungen auf die embryonale Lebensfähigkeit und subtiler Langzeiteffekte auf die Überlebenden assay zu studieren. Nach unserer Kenntnis wurde keine Methodik entwickelt um frühen Embryonen zu sehr niedrigen Dosen von BPA beschränkt auf einen bestimmten Zeitraum aussetzen; damit die Methode hier vorgestellten Roman.
Darüber hinaus Protokolle zur Verfügung, hier lässt sich die Untersuchung der Auswirkungen von anderen EDZ während der Embryogenese der Proliferationsphase leicht anpassen. Allerdings erfordert das Protokoll um späten embryonalen Stadien zu studieren, wesentliche Änderungen an der kritischen Zeitfenster der Entwicklung im Fokus. Darüber hinaus wird unser Protokoll nicht für Experimente erfordern längere Zeiten der vergiftendes Exposition, geeignet als es eröffnet die Möglichkeit, die Alternative Entwicklung Weg, wodurch die langlebigen Dauer Verhaftung an der zweiten Häutung Zyklus, der beständig ist auf rauen Bedingungen20. Weitere Änderungen und Verbesserungen für längere Belichtungszeiten durch Ergänzung mit eine Nahrungsquelle, die keinen Potenzial, die Schlüpfzeit oder EDC z.B. verstoffwechseln benötigt werden autoklaviert E. Coli. Zusammenfassend unsere Methodik genutzt werden, um die Auswirkungen der verschiedenen Chemikalien auf die Fruchtbarkeit und neuronale Funktion endokriner im Wirbellosen Modellsystem beurteilen C. Elegans.
The authors have nothing to disclose.
Unterstützung durch NSF (EPSCoR EPS-0814251) und NIH (1P20GM103653-01A1) MKT und HSD, Delaware State University institutionelle Studienförderung MDM (Titel III HBGI) und KRS (NIH-INBRE) dankbar anerkannt. Dank der C. Elegans genetischen Zentrum (unterstützt von NIH Büro der Forschung Infrastruktur Programme P40 OD010110) für C. Elegans Wildtyp N2 belasten.
NaCl | Fisher | 7647-14-5 | |
Peptone | Fisher | S25761B | |
Agar | Fisher | BP1423-500 | |
Cholesterol | Alfa Aesar | A11470 | |
MgSO4 | Fisher | 7487-88-9 | |
CaCl2 | Fisher | C79-500 | |
KH2PO4 | Fisher | P286-1 | |
K2HPO4 | Fisher | 7758-11–4 | |
KOH | Fisher | 1310-58-3 | |
Bleach | Clorox | n/a | |
Na2HPO4 | Fisher | BP332-500 | |
LB | Fisher | BP1426-500 | |
BPA | Sigma-Aldrich | 239658-250g | |
BPS | Sigma-Aldrich | 103039-100g | |
EtOH | Sigma-Aldrich | 64-17-5 | |
E.coli OP50 | CGC | Repository at U of Minnesota | |
N2 (Wild-type C. elegans) worms | CGC | Repository at U of Minnesota | |
Platinum wire pick | Genesee Scientific | 59-AWP | |
Petri plates | Fisher | 07-202-011 | |
Dissection Microscope | AmScope | SM-2TYY |