Endokrin parçalayıcı kimyasalları (EDCs), organizmalar ve doğal ortamlar için ciddi bir sorun oluşturmaktadır. Drosophila melanogaster EDC efektleri içinde vivo çalışmak için ideal bir model temsil eder. Burada, Drosophila endokrin bozulması araştırmak için yöntemler mevcut, fitabet üzerinde EDC etkileri ele, fertilite, gelişimsel zamanlama, ve sinek ömrü.
Son yıllarda tüm organizmaların ve çevrenin endokrin parçalayıcı kimyasalları (EDCs) olarak bilinen hormon benzeri kimyasallara maruz kaldığı kanıtlar büyüyor. Bu kimyasallar endokrin sistemlerin normal dengesini değiştirebilir ve olumsuz etkilere yol açabilir, hem de insan nüfusunda hormonal bozuklukların artan sayıda ya da rahatsız edici büyüme ve yaban hayatı türlerinde üreme azalır. Bazı EDCs için, onların kullanımı üzerinde belgelenen sağlık etkileri ve kısıtlamalar vardır. Ancak, çoğu için, bu anlamda hala bilimsel bir kanıt yoktur. Tam organizmada bir kimyasal potansiyel endokrin etkilerini doğrulamak için, biz uygun model sistemlerinde test etmek gerekir, yanı sıra meyve sinek, Drosophila melanogaster. Burada Drosophila endokrin bozulma çalışması için ayrıntılı in vivo protokolleri rapor, uzallık/fertilite üzerinde EDC etkileri ele, gelişimsel zamanlama, ve sinek ömrü. Son birkaç yılda, bu Drosophila yaşam özelliklerini 17-α-ethinylestradiol (EE2), Bisfenol A (BPA) ve Bisfenol AF (BPA F) maruz kalma etkilerini araştırmak için kullandık. Tamamen, bu tüm Drosophila yaşam aşamalarını kapsanan ve tüm hormon aracılı süreçlerde endokrin bozulması değerlendirmek mümkün hale gösteriyor. Gelişimsel/fertilite ve gelişim zamanlamaları, sırasıyla, sinek üreme performansı ve gelişim aşamalarında EDC etkisini ölçmek için yararlıdır. Son olarak, ömrü tahlil yetişkinler için kronik EDC pozlama dahil ve onların survivorship ölçülen. Ancak, bu yaşam özellikleri de dikkatle kontrol edilmesi gereken birkaç deneysel faktörler tarafından etkilenebilir. Yani, bu iş, biz bu süreçlerin doğru sonucu için optimize ettik prosedürleri bir dizi öneririz. Bu yöntemler, bilim adamlarının herhangi EDC için veya Drosophila farklı EDCs bir karışımı için endokrin bozulma kurmak için izin, ancak etki için sorumlu endokrin mekanizması tanımlamak için, daha fazla denemeler gerekli olabilir.
İnsan faaliyetleri çevreye büyük miktarda kimyasallar, organizmalar için ciddi bir sorun ve doğal ekosistemler1için temsil serbest edilmiştir. Bu kirleticilerin, yaklaşık 1.000 farklı kimyasallar endokrin sistemlerin normal dengesini değiştirebilir tahmin edilmektedir; Bu özelliğe göre, endokrin bozma kimyasalları (EDCs) olarak sınıflandırılır. Özellikle, endokrin Society tarafından son tanımına dayanarak, EDCs “bir eksojen kimyasal, ya da kimyasallar karışımı, hormon eylem herhangi bir yönü ile müdahale edebilir”2. Son üç yıl içinde, EDCs üreme ve hayvanların ve bitkilerin gelişimini etkileyebilir bilimsel kanıtlar büyüyen olmuştur3,4,5,6,7, 8‘ den itibaren. Ayrıca, EDC pozlama kanser, obezite, diyabet, tiroid hastalıkları, ve davranışsal bozukluklar da dahil olmak üzere bazı insan hastalıkları, artan prevalansı ile ilgili olmuştur9,10,11.
EDC genel mekanizmaları
Moleküler özelliklerinedeniyle, EDCs hormonlar veya hormon öncüleri gibi davranır3,4,5,6,7,8,9, 10,11,12. Bu anlamda, onlar bir hormon reseptörü bağlamak ve hormon aktivitesini taklit ederek ya da endojen hormonları bağlama bloke ederek endokrin sistemlerini bozabilir. İlk durumda, reseptör bağladıktan sonra, doğal hormon yapacağını olarak etkinleştirebilirsiniz. Diğer durumda, reseptör EDC bağlayıcı doğal hormon bağlama önler, bu nedenle reseptör bloke edilir ve artık aktif olabilir, doğal hormonu varlığında bile3. Sonuç olarak, EDCs, homeostasis, üreme, gelişim ve/veya davranışlarının bakımından sorumlu endojen hormonların sentezlenmesi, salgılanması, taşınması, metabolizması veya periferik etkisi gibi çeşitli süreçleri etkileyebilir organizma. Reseptör bağlayıcı eylem şimdiye kadar EDCs için açıklanan tek yolu değildir. Şimdi onlar da enzimatik yolların koaktijen veya corepressors işe tarafından ya da gen ifadesi deregülasyonu epigenetik işaretçileri değiştirerek hareket edebilir açıktır10,11,12,13 ,14, sadece mevcut nesil için değil, aynı zamanda nesiller sağlık için8gelmek için sonuçları ile.
Drosophila hormonları
Seçilen EDCs potansiyel etkileri yaygın olarak incelenmiştir, hem yaban hayatı türleri ve çeşitli model sistemlerde hangi endokrin mekanizmaları makul iyi bilinmektedir. Omurgasızlar için, büyüme, geliştirme ve üreme etkileyen endokrin sistemler yaygın olarak çeşitli nedenlerden dolayı böcekler ile karakterize edilmiştir, biyolojik araştırma alanında geniş kullanımı içeren, ekonomik önemi, ve son olarak böcek böceklerin hormon sistemi ile özellikle müdahale edebilmek için insektisit gelişimi.
Özellikle, böcekler arasında, meyve sinek D. melanogaster EDCs potansiyel endokrin etkilerini değerlendirmek için çok güçlü bir model sistemi olduğu kanıtlanmıştır. D. melanogaster, hem de omurgalı olarak, hormonlar tüm yaşam döngüsü boyunca önemli bir rol oynamaktadır. Bu organizmada, üç ana hormonal sistem vardır, hangi steroid hormonu içeren 20-hidroxyecdysone (20E)15,16, seskuiterpenoid Juvenil hormonu (JH)17, ve nörofobik ve peptid/protein hormon18. Bu üçüncü grup birçok peptitler daha son zamanlarda keşfedilen ancak açıkça fizyolojik ve davranışsal süreçler, uzun ömürlü, homeostasis, metabolizma, üreme, bellek ve Lokomotor kontrol gibi çok çeşitli yer oluşur. 20E kolesterol türevi steroid hormonları estradiol gibi homolog, JH retinoik asit ile bazı benzerlik paylaşırken; ikisi de Drosophila19,20daha iyi bilinen hormonlar vardır. Onların dengesi kalıp ve Metamorphosis koordine hayati, yanı sıra, üreme, ömür ve davranış21gibi çeşitli postdevelopmental süreçleri kontrol etmek, böylece endokrin test etmek için farklı olanaklar sunan Drosophila ‘da bozulma. Dahası, ecdysteroid hormonları ve JHs, böceklerde gelişimsel ve üreme endokrin aracılı süreçlere müdahale etmek için geliştirilen, sözde üçüncü nesil böcek öldürücülerin ana hedefleridir. Agonisti veya bu kimyasalların eylem antagonisti modu iyi bilinmektedir ve böylece onlar büyüme, üreme, ve böcek gelişimi üzerinde potansiyel EDCs etkilerini değerlendirmek için referans standartları olarak hizmet verebilir22. Örneğin, sivrisinekler ve diğer su böcekler23,24kontrol yaygın olarak kullanılan Methoprene, bir JH agonist olarak çalışır ve 20E kaynaklı gen transkripsiyon ve Metamorphosis bastırır.
Hormonlara ek olarak, Drosophila ‘daki nükleer reseptör (NR) süper ailesi de bilinmektedir; hormon bağımlı gelişimsel yolların kontrol edilmesi, üreme ve Fizyoloji25‘ in yanı sıra evrimsel olarak gerçekleştirilen 18 transkripsiyon faktöründen oluşur. Bu hormon NRs tüm altı NR süper aile alt türlerine aittir, nörotransmisyon katılan olanlar dahil olmak üzere26, retinoik asit NRS için iki, ve steroid NRS için bu, omurates Içinde, EDCs temel hedeflerinden birini temsil27.
EDCs okumak için bir model sistemi olarak Drosophila
Şu anda, moleküler özellikleri temelinde, dünya çapında çeşitli çevre kurumları endokrin sistemleri farklı insan yapımı kimyasallara müdahale potansiyeline atanıyor. EDCs çevre ve organizmalar için küresel ve her yerde bir sorun olduğu göz önüne alındığında, bu alanda araştırma genel amacı onların hastalık yükünü azaltmak, yanı sıra onların olumsuz etkilerinden yaşayan organizmaları korumak için. Bir kimyasalın potansiyel endokrin etkileri hakkında anlayış derinleştirmek için, It in vivo test etmek gereklidir. Bu amaçla, D. melanogaster geçerli bir model sistemi temsil eder. Bugüne kadar, meyve sinek çeşitli çevresel EDCs etkilerini değerlendirmek için in vivo modeli olarak yaygın olarak kullanılmıştır; Bu birkaç EDCs maruz olduğu bildirilmiştir, örneğin Dibutil ftalat (DBP)28, Bisfenol A (BPA), 4-nonylphenol (4-NP), 4-tert-octylphenol (4-tert-op)29, metilparaben (MP)30, etilparaben (EP)31, 32, bis-(2-etilhekil) FTALAT (dehp)33ve 17-α-ethinylestradiol (EE2)34, omurga modellerinde olduğu gibi metabolizma ve endokrin fonksiyonları etkiler. Çeşitli nedenlerle bu araştırma alanında bir model olarak kullanımına yol açmıştır. Endokrin sistemlerinin mükemmel bir bilgi ötesinde, daha fazla avantaj, kısa yaşam döngüsü, düşük maliyetli, kolayca manipulable genom, araştırma uzun bir geçmişi ve çeşitli teknik olanaklar (bkz: FlyBase Web sitesi, http://flybase.org/). D. melanogaster Ayrıca çevre faktörleri8 ‘ e transjenerasyonel etkileri ve nüfus yanıtlarını kolayca incelemek için güçlü bir model sağlar ve yüksek hayvanlarda in vivo çalışmalar için ilgili etik sorunları önler. Buna ek olarak, meyve sinek, Drosophila EDC için mümkün kılan insanlar ile gen koruma yüksek derecede hisse öngörü veya insan sağlığı için bu kimyasalların potansiyel etkilerini düşündürmektedir yardımcı olduğunu söylüyor. İnsan sağlığı etkileri hakkında anlayış genişleyen yanı sıra, Drosophila, biyolojik çeşitlilik kaybı ve çevresel bozulma gibi çevreye EDC maruz kalma riskleri değerlendirmek için yardımcı olabilir. Son olarak, meyve sinek test edilecek maddeye herhangi bir varyasyon niteliği için kontrol altında tutulabilir faktörler potansiyel olarak gelişimi, üreme ve ömrünü etkileyen laboratuvarlarda kullanılan ek avantajı sunar.
Bu akılda, biz, bazı Drosophila hormonal özellikleri üzerinde EDC etkilerini belirlemek için basit ve sağlam Fitness deneyleri optimize edilmiştir, gibi özlülik/fertilite, gelişimsel zamanlama, ve yetişkin ömrü. Bu çeşitli EDCs23,24,25,26,27için yaygın olarak kullanılmıştır. Özellikle, biz sentetik östrojene maruz kalma etkilerini değerlendirmek için aşağıdaki protokolleri kullandık EE234 ve BPA ve Bisfenol için AF (BPA F) (yayımlanmamış veriler). Bu protokoller, bir defada belirli bir EDC etkilerini araştırmak için kolayca değiştirilebilir, hem de D. melanogasterbirden fazla EDCs kombine etkileri.
Meyve sinek D. melanogaster yaygın olarak DBP28, BPA, 4-NP, 4-tert-op29, MP30, EP31 gibi çevresel EDCs potansiyel etkilerini araştırmak için bir In vivo model sistemi olarak istihdam edilmiştir 32, DEHP33ve EE234. Çeşitli nedenlerle bu araştırma alanında bir model olarak kullanımını açtı. Bir model sistemi olarak onun t…
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar teknik destek için Orsolina Petillo teşekkür ederiz. Yazarlar, bibliyografik destek için Dr. mariarosaria Aletta ‘ya (CNR) teşekkür ederler. Yazar, Dr. Gustavo Damiano Mita ‘ya onları EDC dünyasına takdim etmesi için teşekkür ederler. Yazarlar yardım için Leica Microsystems ve Pasquale Romano teşekkür ederiz. Bu araştırma proje PON03PE_00110_1 tarafından destekleniyordu. “Sviluppo di nanotecnologie orientate Alla rigenerazione e ricostruzione tissutale, odontoiatria/oculistica içinde implantologia e sensoristica” tanıtıldı “Sorriso”; Committente: PO FESR 2014-2020 CAMPANIA; Proje PO FESR Campania 2007-2013 “NANOTECNOLOGIE BAŞıNA Il RILASCIO CONTROLLATO DI moleküler BIO-ATTIVE NANOTECNOLOGIE”.
17α-Ethinylestradiol | Sigma | E4876-1G | |
Agar for Drosophila medium | BIOSIGMA | 789148 | |
Bisphenol A | Sigma | 239658-50G | |
Bisphenol AF | Sigma | 90477-100MG | |
Cornmeal | CA' BIANCA | ||
Diethyl ether | Sigma | ||
Drosophila Vials | BIOSIGMA | 789008 | 25×95 mm |
Drosophila Vials | BIOSIGMA | 789009 | 29×95 mm |
Drosophila Vials | Kaltek | 187 | 22X63 |
Embryo collection cage | Crafts | Plexiglass cylinder (12,5 x7 cm) with an open end and the other end closed by a rectangular base in which a slot allows the insertion of special trays for laying | |
Ethanol | FLUKA | 2860 | |
Etherizer | Crafts | cylindrical glass container with a cotton plug | |
Glass Bottle | 250mL Bottles | ||
Glass Vials | Microtech | ST 10024 | FLAT BOTTOM TUBE 100X24 |
Hand blender Pimmy | Ariete | food processor | |
Instant Success yeast | ESKA | Powdered yeast | |
Laying tray | Crafts | plexiglass trays (11 x 2,6 cm) in wich to pour medium for laying | |
Methyl4-hydroxybenzoate | SIGMA | H5501 | |
Petri Dish | Falcon | 351016 | 60×5 |
Red dye no. 40 | SIGMA | 16035 | |
Stereomicroscope with LED lights | Leica | S4E | |
Sucrose | HIMEDIA | MB025 | |
Tomato sauce | Cirio |