Tossicità Assay salinità-dipendente di Silver Nanocolloids Utilizzando Medaka uova
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
Salinità è una caratteristica importante per l'ambiente acquatico. Per gli organismi acquatici definisce gli habitat di acqua dolce, acqua salmastra e acqua di mare. Prove di tossicità delle sostanze chimiche e valutazioni delle loro rischi ecologici per gli organismi acquatici vengono spesso eseguite in acqua dolce, ma la tossicità delle sostanze chimiche per gli organismi acquatici dipende dal pH, temperatura e salinità. Non esiste un metodo, tuttavia, per testare la dipendenza salinità di tossicità per gli organismi acquatici. Qui, abbiamo usato Medaka (Oryzias latipes) perché possono adattarsi a acqua dolce, acqua salmastra e acqua di mare. Diverse concentrazioni di media embrione-allevamento (ERM) (1x, 5x, 10x, 15x, 20x e 30x) sono stati impiegati per testare la tossicità delle particelle nanocolloidale argento (SNCS) per Medaka uova (1x ERM e 30x ERM avere pressioni osmotiche equivalente rispettivamente acqua dolce e acqua di mare,). In piastre sei pozzetti di plastica, 15 uova Medaka in triplice copia, sono stati esposti a SNCS a 10 mg / L &# 8722; 1 in diverse concentrazioni di ERM a pH 7 e 25 ° C al buio.
Abbiamo usato un microscopio da dissezione e un micrometro per misurare la frequenza cardiaca per 15 secondi e l'occhio di diametro il giorno 6 e piena lunghezza del corpo delle larve sul schiusa giorno (sezione 4). Gli embrioni sono stati osservati fino alla schiusa o il giorno 14; Abbiamo poi contato il tasso di schiusa ogni giorno per 14 giorni (sezione 4). Per vedere l'accumulo d'argento negli embrioni, abbiamo usato ad accoppiamento induttivo spettrometria di massa a plasma per misurare la concentrazione d'argento di soluzioni di test (sezione 5) ed embrioni dechorionated (sezione 6) .Il tossicità dei SNCS di embrioni Medaka ovviamente aumentata con l'aumento della salinità. Questo nuovo metodo ci permette di testare la tossicità delle sostanze chimiche in diverse salinità.
Introduction
Dal momento che l'istituzione dell'Organizzazione per la Cooperazione Economica e linee direttrici per lo sviluppo (OCSE) per le sostanze chimiche di test nel 1979, 38 linee direttrici sono state pubblicate nella sezione 2 delle linee guida, gli effetti sulla biotici Sistemi 1. Tutti gli organismi acquatici sottoposti alla prova sono stati da habitat d'acqua dolce, vale a dire le piante d'acqua dolce; alghe; invertebrati come dafnie e chironomidi; e pesci, come Medaka, zebrafish, e la trota arcobaleno. Rispetto agli ambienti di acqua salata, ambienti d'acqua dolce sono più direttamente interessate da attività economiche e industriali umani. Pertanto, ambienti d'acqua dolce sono state priorità per il test, perché sono a più alto rischio di inquinamento.
Nelle zone costiere, tra cui estuari, salinità variano tra condizioni di acqua e acqua di mare salmastra, e queste zone sono spesso inquinate da attività industriale 2. Le zone costiere e le loro zone umide associati sono caratterizzati da hIGH biodiversità ecologica e produttività. Gli ecosistemi costieri devono pertanto essere protetti da inquinamento chimico. Tuttavia, vi è stata limitata la ricerca ecotossicologiche in acqua e acqua di mare salmastra habitat.
Sakaizumi 3 studiato le interazioni tossiche tra metil mercurio e la salinità nelle uova Medaka giapponesi e ha scoperto che aumentando la pressione osmotica della soluzione di prova migliorato la tossicità del mercurio metilico. . Sumitani et al 4 utilizzati uova Medaka per studiare la tossicità del percolato di discarica; hanno scoperto che l'equivalenza osmotica del percolato alle uova è stata la chiave per indurre anomalie durante l'embriogenesi. Inoltre, Kashiwada 5 ha riferito che le nanoparticelle di plastica (39,4 nm di diametro) facilmente permeato attraverso il corion Medaka uovo in condizioni salmastre (15x embrione allevamento medio (ERM)).
Un tipico modello di piccoli pesci, i Medaka giapponesi (Oryzias latipes </em>) è stato usato in biologia di base e ecotossicologia 6. Medaka giapponesi possono vivere in condizioni che vanno da acqua dolce ad acqua di mare a causa delle loro cellule cloruro altamente sviluppati 7. Sono quindi suscettibili di essere utile per testare in condizioni con una vasta gamma di salinità.
Protocol
Representative Results
Discussion
Medaka è un pesce d'acqua dolce che è altamente tolleranti all'acqua di mare; non è ben noto che l'habitat naturale originali pesce era acqua salata largo della costa giapponese 6. Quindi, pesce Medaka sono ben sviluppate cellule cloruro 7. Questa struttura unica fornisce agli scienziati un nuovo modo per testare la tossicità delle sostanze chimiche nell'ambiente in funzione della salinità (acqua dolce ad acqua di mare) utilizzando solo una singola specie di pesce.
<p class…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).
