野生鱼类的健康可以作为水生生态系统健康的指标。基于尸检的鱼类健康评估提供了可见病变或异常的文件, 用于计算条件指数的数据, 以及收集组织进行显微评估、基因表达和其他更深入的机会。分析。
人为影响从增加的营养素和化学污染物, 到栖所改变和气候变化, 可能对鱼人口有重要的影响。有害影响监测, 利用生物标志物从生物体到分子水平, 可以用来评估累积影响鱼类和其他有机体。鱼类健康已被全世界用作水生生态系统健康的指标。基于尸检的鱼类健康评估提供了可见异常和病变、寄生虫、条件和 organosomatic 指数的数据。这些可以通过地点, 季节和性别, 以及世俗的比较, 来记录时间的变化。严重性评分可以分配给各种观察, 以计算鱼类健康指数, 以进行更多的定量评估。尸检评估的一个缺点是, 它是基于视觉观察和条件因子, 它们不像组织和亚细胞生物标志物那样敏感致死作用。此外, 很少有可能发现与观察到的异常相关的原因或危险因素。例如, 在鳍、唇或体表的突起病变或 “肿瘤” 可能是肿瘤。然而, 它也可能是对寄生虫, 慢性炎症或正常细胞增生的反应, 对刺激性。相反, 肿瘤, 某些寄生虫, 其他感染性药物和许多组织改变是不可见的, 因此可能被低估。然而, 在尸检的评估期间, 血液 (血浆), 组织为病理学 (显微病理), 基因组学和其他分子分析, 和耳石为老化可以收集。这些下游分析, 连同地理空间分析、生境评估、水质和污染物分析都可以在综合生态系统评价中起重要作用。
人类活动对水生环境有许多不利影响。鱼类栖息于人类的各种水体中, 人们重新创建并经常用作饮水源, 因此是水生环境健康的重要指标。在特定栖息地生活和繁殖的野生鱼类在其一生中暴露于各种压力源, 包括病原体、寄生虫、水质差和化学污染物。数以千计的化学物质通过工业和人类废水、郊区/城市雨水和农业径流进入我们的水道。这些复杂的化学混合物可以有添加剂, 协同或拮抗作用对暴露的有机体1,2,3。此外, 其他环境压力源, 如高营养物质, 高温, 低溶解氧或波动 pH 可能会加剧化学污染物的影响4,5。环境压力源也可以直接影响传染病的结果, 增加6的传染性药物的数量, 增加机会病原体的毒力7或抑制免疫反应和疾病主机的抵抗8,9,10。由于这些原因, 对11、12、13、14等生物或有害影响的监测越来越感兴趣, 利用鱼类和其他水生生物来确定人口和生态系统处于危险之中。
不良影响监测利用生物标志物在不同层次的组织, 从生物体到亚细胞或分子, 以确定致死的影响, 可能影响种群和指示接触各种压力。生物水平的指标包括可见的异常和条件。计算了基于长度和重量的条件指数来评价鱼类种群的幸福度或适宜性。最常见的是富尔顿的条件因子 (K) = (重量/长度3) 15。另一个指标是可见异常的存在。在个别研究和监测程序中使用了多种方法来评估、记录和评估可见异常。仅以外部异常为基础的评估,即患有疾病、鳍损伤、肿瘤和骨骼异常的个体比例, 是评价社区健康16的生物完整性指数 (IBI) 的指标之一。类似的评估被称为 DELTs (畸形, 糜烂, 病变, 肿瘤) 也被用来评估鱼类群落的健康17。然而, 这些方法只评估外部视觉异常, 而不是内部病变或早期致死指标。
基于尸检的评估包括外部和内部观察, 并允许测量附加条件指数。Hepatosomatic 指数 (肝脏重量/总体重) 也被用作指标的健身或能量储备15 , 其中一个较高的指数值表明更健康的鱼。然而, 一些研究表明, 肥大或肝脏大小的增加是由于接触到由肝脏代谢的各种污染物18,19,20。在这种情况下, 一个较高的指数将表明接触某些化学类。gonadosomatic 指数 (性腺重量/总体重) 是另一种条件指标, 针对生殖健康21。在尸检评估期间所做的观察可以用来比较个体病变类型或正常个体百分比的患病率。然而, 它们也可以用于更定量的健康评估22,23。
此处描述的标准化尸检评估可用于根据要回答的问题、专门知识和其他可用资源, 以多种方式增加严重可见的评估。我们的例行方法是收集生物统计学数据 (长度, 体重, 肝脏重量, 性腺重量), 血液的血浆/血清分析, 文件外部和内部可见的异常, 保存部分器官的显微分析和收集耳石年龄分析。基于尸检的评估加上各种器官的年龄分析和病理组织学, 可以计算和比较各种情况指数, 可见异常的流行程度, 以及微观组织变化, 按性别、年龄、地点和取样期间。其他的组织收集可以为许多其他分析, 包括电子显微镜, 细菌学, 病毒学, 寄生虫学和化学浓度。这些方法也可以是更深入分析的一部分, 用于诊断鱼类杀死24或死亡率的圈养鱼类25的原因。方法收集组织的两个额外的分析, 基因表达和功能免疫分析。
尸检对鱼类健康的评估可以利用在任何鱼类物种上, 调查人员了解外部和内部结构的正常外观。使用标准化的方法可以比较站点和物种, 以及人口的季节性和时间变化。这些发现可用于确定与点和非定点污染源有关的效果, 并告知管理行动。它还可用于跟踪管理操作启动后的改进。可以修改方法, 以多种方式增加视觉外部异常的文档。评估仅基于视觉观察, 可以是非致命的, 相对低廉, 并且可以快速为大量的个人生成数据。因此, 它们对于探索性或初步评估是有用的, 可以监测随着时间的推移或与其他指标相结合的变化。如果在视觉观察过程中测量鱼的长度和重量, 也可以计算条件因子。虽然仅基于视觉观察的评估没有提供有关病因或相关危险因素的信息, 但某些皮肤异常45的长期趋势和生物特征参数46表明某些地区有所改善。与水质改善有关。
尸检的评估提供了更多的信息, 作为内部器官也检查和其他条件因素, 如 hepatosomatic 指数和 gonadosomatic 指数可以计算。Goede 和巴顿22开发了一个领域尸检方法, 包括血液参数, 生物统计学因素, 异常百分比和指数值的具体异常。该方法的改进包括了某些变量的严重性等级, 该值允许计算可在统计学上比较23的健康评估指数。该健康评估指数已用于区域站点比较23、47、48和其他生物指标, 包括美国地质中的血浆和组织病理学分析。调查的生物监测技术环境状况和趋势计划评估污染暴露在全国大型河流的潜在影响49,50,51。一种基于外在可见疾病和寄生虫、可见肝脏肿瘤和其他病理检测到的肝脏病变的鱼类疾病指数在北海、波罗的海和冰岛以外的海域被广泛开发和使用。该指数被发现是作为生态系统健康指标52的重要工具。
对鱼类进行基于尸检的评价, 存在一些关键因素。首先, 必须在死亡后立即对鱼类进行评估。器官颜色和一致性的变化会在死亡后相当迅速地发生。此外, 一些寄生虫可能会在死亡后不久离开宿主。第二, 重要的是要知道什么是正常的物种的利益。例如, 一些鱼通常有脂肪, 因此, 苍白的肝脏, 而对于大多数物种, 苍白的肝脏是不正常的。同样重要的是要认识到自然发生的季节性变化。在产卵季节, 有些鱼会有颜色变化或发展繁殖瘤。
基于尸检的评估作为鱼类健康评估方法的局限性包括不能 1) 一贯地确定特定病灶的 “病因” 和 2), 以确定肉眼看不到的效果。这些缺点可以克服与病理学, 分子或文化鉴定的病原体和寄生虫, 和基因表达。例如, “肿瘤” 或凸起的病变 (肿胀) 可能是实际的肿瘤, 或可能是寄生虫, 炎症, 水肿或增生 (正常细胞的数量增加), 由化学接触, 感染剂或其他刺激物引起。如代表结果所示, 明确的肿瘤或肿瘤诊断需要显微病理学来识别病变类型和严重性 (即良性或恶性)。视觉观察对白吸盘外 “肿瘤” 的评价高估了患病率, 特别是在参考点。许多突起的病变不是肿瘤, 而是增生性病变。目前尚不清楚这些增生性病变是否为前肿瘤。反之, 肝脏中凸起结节的观察明显低估了肝脏肿瘤的患病率。因此, 需要收集显微病理组织, 以充分解决除名的可能性。
The authors have nothing to disclose.
这项工作由美国地质调查的生态系统 (切萨皮克湾环境和渔业) 和环境健康 (污染物生物学) 计划和西弗吉尼亚自然资源部资助。使用贸易名称仅用于识别目的, 并不意味着美国政府认可。
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