Соленость-зависимой Токсичность Анализ серебра наноколлоидов Использование Оризии яйца
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
Соленость является важной характеристикой водной среды. Для водных организмов она определяет среду обитания пресной воды, солоноватой воды и морской воды. Испытания токсичности химических веществ и оценки их экологических рисков для водных организмов часто выполняются в пресной воде, но токсичность химических веществ для водных организмов зависит от рН, температуры и солености. Там не существует метода, однако, для проверки солености зависимость токсичности для водных организмов. Здесь мы использовали Оризии (Oryzias latipes) , потому что они могут приспособиться к пресной воде, соленой воды и морской воды. Различные концентрации эмбриона выращивания среды (ERM) (1x, 5x, 10x, 15x, 20x и 30x) были использованы для проверки токсичности частиц серебра nanocolloidal (ВНС) в Оризии яйца (1x ERM и 30x ERM имеют осмотического давления, эквивалентной к пресной и соленой воде, соответственно). В шести хорошо пластмассовых плит, 15 оризии яйца в трех экземплярах подвергались ВНС на 10 мг / л &# 8722; 1 в различных концентрациях ERM при рН 7 и 25 ° C в темноте.
Мы использовали рассекает микроскоп и микрометр для измерения частоты сердечных сокращений на 15 сек и глаз диаметра на 6-й день и всю длину тела личинок на вылупления день (раздел 4). Эмбрионы не наблюдалось до вылупления или 14-й день; Затем мы подсчитали штриховки скорость каждый день в течение 14 дней (раздел 4). Чтобы увидеть накопление серебра в эмбрионах, мы использовали индуктивно связанной плазмы масс-спектрометрии для измерения концентрации серебра тестовых растворов (раздел 5) и dechorionated эмбрионов (раздел 6) .The токсичность ВНС до оризии эмбрионов, очевидно, увеличивается с увеличением солености. Этот новый метод позволяет проверить токсичность химических веществ в различных соленостью.
Introduction
С момента создания Организации экономического сотрудничества и принципами клинических испытаний развития (ОЭСР) для тестирования химических веществ в 1979 году, 38 руководящих принципов тестирования были опубликованы в разделе 2 руководящих принципов, воздействие на биотические системы 1. Все водные организмы тестируемых были из пресноводных сред обитания, а именно пресноводных растений; водоросли; беспозвоночные, такие как дафнии и хирономид; и рыбы, такие как оризии, данио и радужной форели. По сравнению с соленой водой окружающей среды, пресноводные среды более непосредственно влияют человека экономической и промышленной деятельности. Таким образом, пресноводные среды стали приоритетными для тестирования, потому что они подвергаются более высокому риску от загрязнения.
В прибрежных районах, в том числе лиманов, соленость колеблется от солоноватой воды и морской воды условий, и эти участки часто загрязнены промышленной деятельности 2. Прибрежные районы и связанные с ними водно-болотные угодья характеризуются чIGH экологическое биоразнообразие и продуктивность. Поэтому прибрежные экосистемы должны быть защищены от химического загрязнения. Тем не менее, было ограничено экотоксикологическую исследований в солоноватой воде сред обитания и морской воды.
Sakaizumi 3 изучали токсичные взаимодействия между метилртути и солености в японских яиц оризии и обнаружили , что увеличение осмотического давления исследуемого раствора повышается токсичность метилртути. . Sumitani и др 4 использовали Оризии яйца для исследования токсичности свалок; они обнаружили, что осмотическое эквивалентность фильтрате к яйцам было ключом к индукции аномалий во время эмбриогенеза. Кроме того, Kashiwada 5 сообщалось , что пластиковые наночастицы (39,4 нм в диаметре) легко проникшего через оризия яйца хориона при солоноватой условиях (15x эмбрион выращивания среды (ERM)).
Типичная маленькая модель рыбы, японские оризия (Oryzias latipes </eм>) используется в фундаментальной биологии и экотоксикологии 6. Японские оризия могут жить в условиях , начиная от пресной воды в морскую воду из – за их высокоразвитых хлоридных клеток 7. Они, следовательно, могут быть полезны для тестирования в условиях с широким диапазоном соленостью.
Protocol
Representative Results
Discussion
Оризии является пресноводная рыба, которая является весьма терпимы к морской воде; он не очень хорошо известно , что первоначальная естественная среда обитания этой рыбы была соленой воды у берегов Японии 6. Следовательно, оризии рыбы имеют хорошо развитые хлоридные клетки 7.</su…
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).
