Воздействие тератогенами может вызвать врожденные дефекты. Рерио являются полезными для определения тератогенного потенциала химических веществ. Мы показали полезность данио, подвергая эмбрионов различных уровнях нитрита, а также в разное время экспозиции. Покажем, что нитрит может быть токсичным и вызвать серьезные пороки развития.
Высокие уровни нитрата в окружающей среде могут привести к врожденных дефектов или выкидыша у человека. Предположительно, это связано с конверсии нитрата в нитрит кишечной и слюнных бактерий. Тем не менее, в других исследованиях млекопитающих, высокий уровень нитритов не вызвать врожденные дефекты, хотя они могут привести к ухудшению репродуктивной. Таким образом, тератогенный потенциал нитрита не ясно. Было бы полезно иметь позвоночных модельную систему легко оценить тератогенное действие нитрита или любого другого химиката, представляющего интерес. Здесь мы продемонстрировать полезность данио (Danio rerio) для скрининга соединений на токсичность и эмбриональных дефектов. Эмбрионы рыбок данио оплодотворены внешне и имеют быстрое развитие, что делает их хорошей моделью для тератогенных исследований. Покажем, что увеличение времени экспозиции до нитрита отрицательно сказывается на выживаемости. Повышение концентрации нитрита также отрицательно сказывается на выживаемости, в то время как нитрат нет. Для эмбрионов тхат выжить нитрита экспозицию, различные дефекты могут возникать, в том числе перикард и желточного мешка отек, плавать noninflation мочевого пузыря, и черепно-лицевых пороков. Наши результаты показывают, что данио является удобной системой для изучения тератогенного потенциала нитрита. Этот подход может быть легко адаптирована для тестирования других химических веществ для их воздействия на ранней позвоночных развития.
Тератогенеза это процесс, который разрушает нормальное развитие эмбриона или плода, вызывая постоянные структурные и функциональные аномалии, задержку роста, или выкидыш в тяжелых случаях 1. Это может быть вызвано определенных природных веществ (тератогенами), которые препятствуют эмбрионального развития несколькими способами 2. В период внутриутробного развития человека, общая тератогены таких как радиация, инфекционные агенты, токсичные металлы и органических химических веществ, как сообщалось, вызывают дефекты в epicanthic складок (кожной складки в верхней крышке глаза) и клинодактилия (изогнутый палец или) через морфогенетических ошибок 1.
Понимание молекулярного механизма тератогенеза является первым шагом на пути к разработке лечения и профилактики. Несколько позвоночных модели, такие как Африканский когтистые лягушки (Xenopus Laevis) и данио (Danio rerio) были использованы для определения молекулярных путей, пострадавших от teratogens. Предыдущие исследования использовали данио в качестве модели для эпидемиологии, токсикологии и тератогенеза 3-7. Scholz и др. считается данио как «золотой стандарт» для оценки воздействия на окружающую токсичности. Это связано, в частности, к прозрачности данио эмбриона, что позволяет исследователям визуализировать дефект с развитием, как это происходит 8. Примерно 70% человеческих генов имеют ортологи у рыбок данио, делая данио желаемый модель позвоночных для изучения человеческие пороки 9.
Некоторые эпидемиологические исследования показали, что нитраты и нитриты, обычно присутствующие в сельскохозяйственных продуктах и воде, которые связаны с врожденными дефектами или самопроизвольных абортов 10,11, в то время как другие исследования не поддерживают эту ассоциацию 12. Нитраты (NO 3 -) и нитрит (NO 2 -) естественным образом присутствуют в почве и воде. Они являются источником азота для растений и являются частью пitrogen цикл 13. Такие продукты, как зеленые бобы, морковь, кабачки, шпинат, и свеклы из хозяйств, которые используют удобрения с высоким содержанием нитратов значительно увеличены уровни нитратов и нитритов 7. Молоко от коров, которых кормили продуктов с высоким содержанием нитратов и рыб в высокой нитрата воды (в основном из стока почвы 30) может привести к людям, потребляющих большое количество нитратов и нитритов 14. Нитраты и нитриты, также широко используется при консервировании пищи, что резко увеличивает количество попадает в организм человека 12.
Оптимальные уровни нитратов и нитритов играть фундаментальную роль в физиологических процессах, таких как сосудистой гомеостаза и функции, нейротрансмиссии и иммунологических механизмов защиты хозяина 13-15. Тем не менее, воздействие высоких уровней нитратов и нитритов может привести к неблагоприятным последствиям, особенно у младенцев и детей 16. Заглатывании нитрат далее превращают в нитрит в ротовой полости микрофлорой и в гое желудочно-кишечного тракта кишечной микрофлоры 17.
Нитрат ставит младенцев в высоком риске развития синдрома синего младенца путем окисления гемоглобина в метгемоглобин, ухудшая гемоглобин из его переносить кислород способность 18. Это приводит к синему цвету кожи, который простирается до периферических тканях в более тяжелых случаях. Ингибированная оксигенации тканей приводит к другим симптомам, наиболее сильно приводит к коме и смерти 19,20. Подобные симптомы наблюдаются у младенцев и взрослых при более высоких концентрациях нитрата 21. Повышенные уровни метгемоглобина у взрослых из-за нитрита отравление приводит к цианоз, головная боль, расстройства дыхания 31 и смерть, если не лечить из-за осложнений, связанных с жизненно тканевой гипоксии 32,33.
Нитрат попадает на более высоких уровнях также может привести к различным осложнениям. детского диабета, рецидивирующий понос, и рецидивирующие инфекции дыхательных путейу детей были связаны с высокой нитрата впускного 11,17,22. Хроническое воздействие на высокий уровень нитрата связано с мочеиспусканием и селезенки кровоизлияния. Острое воздействие высоких доз нитратов с может привести к широкому спектру заболеваний, как боль в животе, мышечной слабости, крови в стуле и моче, обмороки и смерти 11. Пренатальное воздействие нитрата при высоких уровнях была связана с нервной трубки и опорно-двигательного дефекта 11.
Недавний отчет показал, что лечение эмбрионов данио с нитритом привело к желточного мешка отек, черепно-лицевых и осевые пороки, и плавать noninflation мочевого пузыря 5. В данном исследовании мы демонстрируем способ лечения эмбрионов данио с нитратов и нитритов, чтобы определить их тератогенным потенциалом. Эмбрионы подвергали воздействию нитрита при различных концентрациях и различных промежутков времени. Этанол использовали в качестве положительного контроля, поскольку она является установленным тератогенным 23. Оур метод показал, что оба высокие концентрации и длительное время экспозиции до нитрита были вредны для выживания и повлекли за собой различные фенотипы, начиная от легкой (отек) и тяжелых (брутто пороков развития). Таким образом, данио является полезной моделью для непосредственного изучения потенциальных тератогенных эффектов нитратов и нитритов на эмбрионах дополнить эпидемиологические исследования.
Метод, описанный здесь демонстрирует полезность данио в оценке тератогенного потенциала нитритов и нитратов. По сравнению с другими позвоночных, данио имеют свои преимущества, которые включают высокую плодовитость, наружное оплодотворение, оптическую прозрачность, и быстрое развити…
The authors have nothing to disclose.
VK was funded by grants from the IUP Department of Biology and School of Graduate Studies and Research (Graduate Student Professional Development). CQD and TWS were supported by the IUP School of Graduate Studies and Research (Faculty Publication Costs/Incidental Research Expenses). We also thank members of the Diep laboratory for maintaining the zebrafish facility.
DREL/2010 instrument | Hach | 26700-03 | |
Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 | |
KIMAX glass Petri Dish | VWR | 89001-244 | |
MS-222 | Sigma-Aldrich | E10521 | |
NitraVer 5 Nitrate Reagent | Hach | 14034-46 | |
NitriVer 3 Nitrite Reagent | Hach | 14065-99 | |
Parafilm | Fisher Scientific | 3-374-10 | |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
S6E stereomicroscope | Leica | 10446294 | |
Sodium nitrate | Fisher Scientific | S343 | |
Sodium nitrite | Fisher Scientific | S347 | |
Transfer pipets | Laboratory Products Sales | L320072 | |
Glass vials | Fisher Scientific | 03-338B |