Zoutgehalte-afhankelijke toxiciteit Test van Silver nanocolloïden gebruik van Medaka Eieren
Summary
Embryonic stages are the most susceptible to xenobiotics. Although chemical toxicity depends on salinity, no method exists to test the salinity dependence of toxicity to aquatic organisms. Here, we describe a new and high-throughput method for determining the salinity dependence of toxicity to aquatic embryos.
Abstract
Het zoutgehalte is een belangrijk kenmerk van het aquatisch milieu. Voor waterorganismen definieert de leefgebieden van zoetwater, brak water en zeewater. Tests van de toxiciteit van chemicaliën en beoordeling van hun ecologische risico voor waterorganismen worden vaak uitgevoerd in zoet water, maar de toxiciteit van chemische stoffen voor waterorganismen afhankelijk van pH, temperatuur, zoutgehalte. Er is geen methode echter voor het testen van het zoutgehalte afhankelijkheid van toxiciteit voor waterorganismen. Hier gebruikten we medaka (Oryzias latipes), omdat ze zich kunnen aanpassen aan zoetwater, brak water en zeewater. Verschillende concentraties van embryo grootbrengen medium (ERM) (1x, 5x, 10x, 15x, 20x en 30x) werden gebruikt om de toxiciteit van zilver nanocolloidal deeltjes (SNCS) testen om eieren (1x ERM en 30x ERM Medaka hebben osmotische druk gelijkwaardig om zoet- en zeewater, respectievelijk). In zes-well platen, 15 medaka eieren in drievoud werden blootgesteld aan SNCS bij 10 mg / L &# 8722, 1 in verschillende concentraties ERM bij pH 7 en 25 ° C in het donker.
We gebruikten een dissectie microscoop en een micrometer voor het meten van de hartslag per 15 sec en oog diameter op dag 6 en full body lengte van de larven op het uitkomen dag (deel 4). De embryo's werden waargenomen tot het uitkomen of dag 14; we vervolgens geteld het uitbroeden tarief per dag gedurende 14 dagen (deel 4). Zilver accumulatie te zien in embryo's, gebruikten we inductief gekoppeld plasma massaspectrometrie om de zilveren concentratie van testoplossingen (deel 5) en dechorionated embryo's (hoofdstuk 6) .De toxiciteit van de SNCS om medaka embryo's duidelijk toe met toenemende verzilting te meten. Deze nieuwe methode laat ons toe om de toxiciteit van chemische stoffen te testen in verschillende zoutgehaltes.
Introduction
Sinds de oprichting van de Organisatie voor Economische Samenwerking en Ontwikkeling (OESO) richtsnoeren voor de proef voor het testen van chemische stoffen in 1979, hebben 38 testrichtsnoeren gepubliceerd in deel 2 van de richtsnoeren, Effecten op biotische systemen 1. Al het water levende organismen getest hebben van zoetwaterhabitats, namelijk zoetwater planten geweest; algen; ongewervelde dieren zoals watervlooien en chironomiden; en vissen zoals medaka, zebravis, en regenboogforel. In vergelijking met zout water omgevingen, zijn zoetwater milieus meer rechtstreeks getroffen door menselijke economische en industriële activiteiten. Daarom hebben zoetwater omgevingen zijn prioriteit voor het testen, omdat ze een hoger risico van vervuiling.
In de kustgebieden, met inbegrip van estuaria, zoutgehaltes verschillen tussen brak water en zeewater omstandigheden, en deze gebieden worden vaak vervuild door industriële activiteit 2. Kustgebieden en de bijbehorende wetlands worden gekenmerkt door hoge ecologische biodiversiteit en productiviteit. Ecosystemen langs de kust moeten daarom worden beschermd tegen chemische verontreiniging. Echter, er is beperkt ecotoxicologisch onderzoek in brak water en zeewater habitats.
Sakaizumi 3 bestudeerde de interacties tussen toxische methylkwik en zoutgehalte in Japanse Medaka eieren en vond dat het verhogen van de osmotische druk van de meetoplossing verhoogde de toxiciteit van de methylkwik. . Sumitani et al 4 gebruikt medaka eieren aan de toxiciteit van stortplaats percolaat te onderzoeken; Zij vonden dat de osmotische gelijkwaardigheid van percolaat om de eieren was de sleutel tot het induceren afwijkingen tijdens embryogenese. Daarnaast Kashiwada 5 gemeld dat plastic nanodeeltjes (39,4 nm in diameter) gemakkelijk doordrongen door de medaka ei chorion onder brakke omstandigheden (15x embryo opfok medium (ERM)).
Een typische kleine vis model, de Japanse Medaka (Oryzias latipes </em>) is gebruikt in de fundamentele biologie en ecotoxicologie 6. Japanse medaka kunnen leven in omstandigheden, variërend van zoet water naar zeewater omwille van hun sterk ontwikkelde chloride cellen 7. Zij zijn dan ook waarschijnlijk nuttig zijn voor het testen in omstandigheden met een uitgebreide lijst van zoutgehaltes te zijn.
Protocol
Representative Results
Discussion
Medaka is een zoetwatervis die zeer tolerant voor zeewater; het is niet bekend dat de oorspronkelijke natuurlijke habitat van deze vis was zout water uit de Japanse kust 6. Vandaar medaka vissen hebben goed ontwikkelde chloride cellen 7. Deze unieke eigenschap geeft wetenschappers een nieuwe manier om de toxiciteit van de teststof in de omgeving als een functie van het zoutgehalte (zoet naar zeewater) met alleen één vissoort.
Om medaka eieren in de eerste fase 21 te v…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We are grateful to Ms. Kaori Shimizu and Mr. Masaki Takasu of the Graduate School of Life Sciences, Toyo University, for their technical support. This project was supported by research grants from the Special Research Foundation and Bio-Nano Electronics Research Centre of Toyo University (to SK); by the Science Research Promotion Fund of the Promotion and Mutual Aid Corporation for Private Schools of Japan (to SK); by the New Project Fund for Risk Assessments, from the Ministry of Economy, Trade and Industry (to SK); by a Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research (award 23651028 to SK); by a Grant-in-Aid for Scientific Research (B) and (C) (award 23310026 and 26340030 to SK); and by a Grant-in-Aid for Strategic Research Base Project for Private Universities (award S1411016 to SK) from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology of Japan.
Materials
| Silver nanocolloids | Utopia Silver Supplements | ||
| NaCl | Nacalai Tesque, Inc. | 31319-45 | For making ERM |
| KCl | Nacalai Tesque, Inc. | 28513-85 | For making ERM |
| CaCl2·2H2O | Nacalai Tesque, Inc. | 06730-15 | For making ERM |
| MgSO4·7H2O | Nacalai Tesque, Inc. | 21002-85 | For making ERM |
| NaHCO3 | Nacalai Tesque, Inc. | 31212-25 | For making ERM |
| AgNO3 | Nacalai Tesque, Inc. | 31018-72 | |
| pH meter | HORIBA, Ltd. | F-51S | |
| Balance | Mettler-Toledo International Inc. | MS204S | |
| medaka (Oryzias latipes) orange-red strain | National Institute for Environmental Studies | ||
| medaka flow-through culturing system | Meito Suien Co. | MEITOsystem | |
| Artemia salina nauplii eggs | Japan pet design Co. Ltd | 4975677033759 | |
| aeration pomp | Japan pet design Co. Ltd | non-noise w300 | |
| Otohime larval β-1 | Marubeni Nissin Feed Co. Ltd | Otohime larval β-1 | Artificial dry fish diet |
| dissecting microscope | Leica microsystems | M165FC | |
| micrometer | Fujikogaku, Ltd. | 10450023 | |
| incubator | Nksystem | TG-180-5LB | |
| shaker | ELMI Ltd. | Aizkraukles 21-136 | |
| 6-well plastic plates | Greiner CELLSTAR | M8562-100EA | |
| aluminum foil | AS ONE Co. | 6-713-02 | |
| stopwatch | DRETEC Co. Ltd. | SW-111YE | |
| 3-kDa membrane filter | EMD Millipore Corporation | 0.5-mL centrifugal-type filter | |
| 50-mL Teflon beaker | AS ONE Co. | 33431097 | |
| Custom claritas standard | SPEXertificate | ZSTC-538 | For internal standard |
| Custom claritas standard | SPEXertificate | ZSTC-622 | For external standard |
| ultrapure nitric acid | Kanto Chemical Co. | 28163-5B | |
| hydrogen peroxide | Kanto Chemical Co. | 18084-1B | for atomic absorption spectrometry |
| ICP-MS | Thermo Scientific | Thermo Scientific X Series 2 | |
| hot plate | Tiger Co. | CRC-A300 | |
References
- . . OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2 Effects on Biotic Systems. , (2015).
- . . National Coastal Condition Report. , (2001).
- Sakaizumi, M. Effect of inorganic salts on mercury-compound toxicity to the embryos of the Medaka, Oryzias latipes. J. Fac. Sci. Univ. Tokyo. 14 (4), 369-384 (1980).
- Sumitani, K., Kashiwada, S., Osaki, K., Yamada, M., Mohri, S., Yasumasu, S., et al. Medaka (Oryzias latipes) Embryo toxicity of treated leachate from waste-landfill sites. J. Jpn. Soc. Waste Manage. Exp. 15 (6), 472-479 (2004).
- Kashiwada, S. Distribution of Nanoparticles in the See-through Medaka (Oryzias latipes). EHP. 114 (11), 1697-1702 (2006).
- Iwamatsu, T. . The Integrated Book for the Biology of the Medaka. , (2006).
- Miyamoto, T., Machida, T., Kawashima, S. Influence of environmental salinity on the development of chloride cells of freshwater and brackish-water medaka, Oryzias latipes. Zoo. Sci. 3 (5), 859-865 (1986).
- . . XSERIES 2 ICP-MS Getting Started Guide Revision B – 121 9590. , (2007).
- Kashiwada, S., Ariza, M. E., Kawaguchi, T., Nakagame, Y., Jayasinghe, B. S., Gartner, K., et al. Silver nanocolloids disrupt medaka embryogenesis through vital gene expressions. ES & T. 46 (11), 6278-6287 (2012).
- Iwamatsu, T. Stages of normal development in the medaka Oryzias latipes. Mech. Dev. 121, 605-618 (2004).
- Kataoka, C., Ariyoshi, T., Kawaguchi, H., Nagasaka, S., Kashiwada, S. Salinity increases the toxicity of silver nanocolloids to Japanese medaka embryos. Environ. Sci.: Nano. 2, 94-103 (2014).
- Shannon, R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Cryst. 32, 751-767 (1976).
- Wakamatsu, Y. . Medaka Book, 6.1: Preparation of hatching enzyme. , (2015).
