מליחות תלויות Assay הרעילה של הכסף Nanocolloids שימוש Medaka ביצים
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
מליחות היא מאפיין חשוב של הסביבה המימית. לאורגניזמים מימיים הוא מגדיר את בתי הגידול של מים מתוקים, מים מליחים, ומי ים. בדיקות הרעילות של חומרים כימיים והערכות הסיכונים האקולוגיים שלהם לאורגניזמים מימיים מבוצעות לעתים קרובות במים מתוקים, אך הרעיל של כימיקלים לאורגניזמים מימיים תלוי pH, טמפרטורה, ומליחויות. אין שיטה, עם זאת, לבדיקת התלות המליחה רעילה לאורגניזמים מימיים. הנה, השתמשנו medaka (Oryzias latipes) כי הם יכולים להסתגל מים מתוקים, מים מליחים, ומי ים. ריכוזים שונים של המדיום העובר לגידול (ERM) (1x, 5x, 10x, 15x, 20x, ו- 30x) הועסקו כדי לבדוק את רעילות של חלקיקים nanocolloidal כסף (SNCs) כדי Medaka ביצים (ERM 1x ו 30x ERM יש מקבילה לחץ אוסמוטי כדי מים מתוקים ומי ים, בהתאמה). בשש-גם צלחות פלסטיק, 15 ביצי Medaka בשלושה עותקים נחשפו SNCs ב 10 מ"ג / L &# 8722; 1 בריכוזים שונים של ERM ב- pH 7 ו -25 ° C בחושך.
אנו השתמשנו במיקרוסקופ לנתח מיקרומטר למדוד את קצב לב לכל 15 קוטר שניות ועין ביום 6 ואורך גוף מלא של הזחלים על בקיעת יום (סעיף 4). עובר נצפו עד בקיעה או יום 14; אז אנחנו נספר שיעור הבקיעה כל יום במשך 14 ימים (סעיף 4). כדי לראות הצטברות כסף בעוברים, השתמשנו מצמידים אינדוקטיבי ספקטרומטריית מסה פלזמה למדוד את ריכוז כסף של פתרונות בדיקה (סעיף 5) ועוברים dechorionated (סעיף 6) .the רעילות של SNCs עוברי medaka ברור גדל עם הגדלת המליחות. שיטה חדשה זו מאפשרת לנו לבדוק את הרעילות של כימיקלים במליחות שונה.
Introduction
מאז הקמתה של הארגון לשיתוף פעולה ולפיתוח כלכלי (OECD) הנחיות הבדיקה לכימיקלים בדיקות בשנת 1979, 38 הנחיות הבדיקה פורסמו בסעיף 2 של הנחיות, השפעות על ביוטי מערכות 1. כל אורגניזמים הימיים נבדקו כבר מן בתי גידול של מים מתוקים, צמחי מים מתוקים כלומר; אַצוֹת; חסרי חוליות כגון דפניות ו chironomids; ודגים כגון medaka, דג זברה, ו פורל קשת. בהשוואה לסביבות מים מלוחות, מים מתוקי סביבות מושפעות באופן ישיר יותר על ידי פעילות כלכלית ותעשייתית אדם. לכן, בסביבות מים מתוקים כבר עדיפות לבדיקה משום שהם נמצאים בסיכון גבוה יותר מזיהום.
באזורי החוף, כולל שפכי נהרות, למליחות להשתנות בין תנאי מים מליחים ומי ים, ואזורים אלה מזוהמים לעיתים קרובות על ידי פעילות תעשייתית 2. באזורי החוף ביצות הקשורים בהם מאופיינים high מגוון ביולוגי ופריון אקולוגי. מערכות אקולוגיות החוף ולכן צריך להיות מוגן מפני זיהום כימי. עם זאת, יש הוגבל מחקר ecotoxicological בבתי גידול מים מליחים ומי ים.
Sakaizumi 3 בחן את האינטראקציות רעילים בין מתיל-כספית ומליחות בביצים Medaka היפני ומצא כי להגביר את הלחץ האוסמוטי של פתרון המבחן משופרת הרעילות של מתיל-כספית. . Sumitani ואח 4 בשימוש ביצים Medaka לחקור את הרעילות של התשטיפים הטמנה; הם מצאו כי השקילות האוסמוטי של התשטיפים אל הביצים היו המפתח גרימת מומים במהלך embryogenesis. בנוסף, Kashiwada 5 דיווחה כי חלקיקי פלסטיק (39.4 ננומטר בקוטר) חלחלו בקלות הדרך הסיסית medaka הביצה בתנאים מליחים (15x הבינוני גידול העובר (ERM)).
דגם דגים קטן טיפוסי, Medaka היפני (latipes Oryzias </em>) נעשה שימוש בביולוגיה בסיסית ecotoxicology 6. Medaka היפני יכול לחיות בתנאים החל מים מתוקים מי ים בגלל תאי כלוריד המפותחים ביותר שלהם 7. לכן הם עשויים להיות שימושיים לבדיקה בתנאים עם מגוון רחב של למליחות.
Protocol
Representative Results
Discussion
Medaka הוא דג מים מתוקים, שהינו סובלני מי ים; זה לא ידוע היטב כי הגידול הטבעי המקורי של הדג הזה היה מים מלוחים מול חופי היפני 6. לפיכך, דגי medaka יש מפותח תאי כלוריד 7. מאפיין ייחודי זה מספק למדענים דרך חדשה לבדוק את רעילות של כימיקלים בסביבה כפונקציה של מליחות (מים…
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).
