הצטברות והפצה של מיקרופלסטיק פלואורסצנטי בשלבי החיים המוקדמים של דגי זברה
Summary
עוברים/זחלים של דגי זברה מתפתחים חיצונית והם שקופים אופטית. הביואקומולציה של מיקרופלסטיק בדגים בשלבי חיים מוקדמים מוערכת בקלות עם מיקרוביאדות בעלות תווית פלואורסצנטית.
Abstract
כסוג חדש של מזהם סביבתי, מיקרופלסטיק נמצא באופן נרחב בסביבה הימית ומהווה איום גבוה על אורגניזמים ימיים. הביואקומולציה של מיקרופלסטיק ממלאת תפקיד מרכזי בהשפעות הרעילות שלהם; עם זאת, כחלקיקים, הביואקומולציות שלהם שונות ממזהמים רבים אחרים. המתוארת כאן היא שיטה אפשרית כדי לקבוע חזותית את הצטברות והפצה של מיקרופלסטיק בעוברים זברה או זחלים באמצעות מיקרופלסטיק פלואורסצנטי. עוברים נחשפים לריכוזים שונים (0.1, 1 ו-10 מ”ג/ליטר) של מיקרופלסטיק פלואורסצנטי בקוטר של 500 ננומטר ל-120 שעות. זה מוצג בתוצאות כי מיקרופלסטיק יכול bioaccumulate בעוברים זברה / זחלים באופן תלוי ריכוז. לפני הבקיעה, פלואורסצנטיות חזקה נמצא סביב chorion עוברי; בעוד בזחלים זברה, שק החלמון, קרום הלב, ומערכת העיכול הם האתרים המצטברים העיקריים של מיקרופלסטיק. התוצאות ממחישות את ספיגת והפנמה של מיקרופלסטיק בזברה בשלבי חיים מוקדמים, אשר יספקו בסיס להבנה טובה יותר של ההשפעה של מיקרופלסטיק על בעלי חיים ימיים.
Introduction
מאז מסונתז לראשונה בשנת 1900, פלסטיק נמצאים בשימוש נרחב בתחומים שונים, וכתוצאה מכך צמיחה מהירה של הייצור העולמי1. בשנת 2018 יוצרו ברחבי העולם כ-360 מיליוןטוןפלסטיק. הפלסטיק בסביבה הטבעית יתפרק לחלקיקים עדינים עקב תהליכים כימיים, פיזיקליים או ביולוגיים3. בדרך כלל, חלקיקי פלסטיק עדינים <5 מ"מ בגודל מוגדרים מיקרופלסטיק4. מיקרופלסטיק מתוכנן גם עבור יישומים ספציפיים, כגון microbeads ממוצרי קוסמטיקה5. כמזהמים כמעט קבועים, מיקרופלסטיק מצטבר בסביבה, ומשכו תשומת לב גוברת ממדענים, קובעי מדיניות והציבור1,6. מחקרים קודמים תיעדו כי מיקרופלסטיק עלול לגרום לתופעות לוואי בדגים, כגון נזק למערכת העיכול7, neurotoxicity8, הפרעה אנדוקרינית9, מתח חמצוני10 ונזק DNA11. עם זאת, הרעילות של מיקרופלסטיק לא נחשפה במלואה עד כה12,13.
עוברי זברה מציעים יתרונות ניסיוניים רבים, כולל גודל קטן, הפריה חיצונית, שקיפות אופטית ומצמדים גדולים, ונחשבים כאורגניזם מודל אידיאלי לחקר ההשפעות של מזהמים על דגים בשלבי חיים מוקדמים. בנוסף, רק כמויות מוגבלות של חומרי בדיקה נדרשים להערכת תגובות ביולוגיות. כאן, עוברי זברה נחשפים לריכוזים שונים של מיקרופלסטיק (0.1, 1, 10 מ”ג / ליטר) במשך 5 ימים, ואת ביואקומולציה והפצה של מיקרופלסטיק בעוברים / זחלים זברה מוערכים. תוצאה זו תקדם את הבנתנו לגבי הרעילות של מיקרופלסטיק לדגים, ואת השיטה המתוארת כאן ניתן להכליל באופן פוטנציאלי כדי לקבוע את הצטברות והפצה של סוגים אחרים של חומרים פלואורסצנטיים בשלבי החיים המוקדמים של זברה.
Protocol
Representative Results
Discussion
על פי ההנחיה להגנה על בעלי חיים המשמשים למטרות מדעיות, כגון הנחיית האיחוד האירופי 2010/63/EU, אישור אתיקה של בעלי חיים אינו חובה לניסוי בשלבי חיים מוקדמים של דגי זברה עד לשלב היכולת להאכיל באופן עצמאי (5 ימים לאחר ההפריה)17. עם זאת, שיטת הרווחה הטובה ביותר חשובה לאופטימיזציה של השימו?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו מומנה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (21777145, 22076170), והתוכנית לחוקרי צ’אנגג’יאנג וצוות מחקר חדשני באוניברסיטה (IRT_17R97).
Materials
| Fluorescent microscope | Nikon, Japan | Eclipse Ti-S | |
| Green fluorescently labeled polystyrene beads | Phosphorex, USA | 2103A | |
| Tricaine | Sigma-Aldrich, USA | A5040 |
References
- SAPEA (Science Advice for Policy by European Academies). . A Scientific Perspective on Microplastics in Nature and Society. , (2019).
- Plastics Europe. . Plastics-the facts 2019. , (2019).
- Andrady, A. L. Microplastics in the marine environment. Marine Pollution Bulletin. 62, 1596-1605 (2011).
- Arthur, C., Baker, J., Bamford, H. Proceedings of the International Research Workshop on the Occurrence, Effects and Fate of Microplastic Marine Debris. National Oceanic and Atmospheric Administration Technical Memorandum. , (2009).
- Ivleva, N. P., Wiesheu, A. C., Niessner, R. Microplastic in aquatic ecosystems. Angewandte Chemie International Edition. 56, 1720-1739 (2017).
- Lu, T., et al. Pollutant toxicology with respect to microalgae and cyanobacteria. Journal of Environmental Sciences. 99, 175-186 (2021).
- Huang, J. N., et al. Exposure to microplastics impairs digestive performance, stimulates immune response and induces microbiota dysbiosis in the gut of juvenile guppy (Poecilia reticulata). Science of the Total Environment. 733, 138929 (2020).
- Prüst, M., Meijer, J., Westerink, R. H. S. The plastic brain: neurotoxicity of micro- and nanoplastics. Particle and Fibre Toxicology. 17, 24 (2020).
- Jakubowska, M., et al. Effects of chronic exposure to microplastics of different polymer types on early life stages of sea trout Salmo trutta. Science of the Total Environment. 740, 139922 (2020).
- Qiang, L., Cheng, J. Exposure to polystyrene microplastics impairs gonads of zebrafish (Danio rerio). Chemosphere. 263, 128161 (2021).
- Hamed, M., Soliman, H. A. M., Osman, A. G. M., Sayed, A. E. H. Antioxidants and molecular damage in Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) after exposure to microplastics. Environmental Science and Pollution Research. 27, 14581-14588 (2020).
- Burns, E. E., Boxall, A. B. A. Microplastics in the aquatic environment: Evidence for or against adverse impacts and major knowledge gaps. Environmental Toxicology and Chemistry. 37, 2776-2796 (2018).
- Ma, H., Pu, S., Liu, S., Bai, Y., Mandal, S., Xing, B. Microplastics in aquatic environments: Toxicity to trigger ecological consequences. Environmental Pollution. 261, 114089 (2020).
- Westerfield, M. . The Zebrafish Book: A Guide for the Laboratory Use of Zebrafish (Danio reio). 4th ed. , (2000).
- Kimmel, C. B., Ballard, W. W., Kimmel, S. R., Ullmann, B., Schilling, T. F. Stages of embryonic development of the zebrafish. Developmental Dynamics. 203, 253-310 (1995).
- Pikuda, O., Xu, E. G., Berk, D., Tufenkji, N. Toxicity assessments of micro- and nanoplastics can be confounded by preservatives in commercial formulations. Environmental Science & Technology Letters. 6, 21-25 (2019).
- Lidster, K., Readman, G. D., Prescott, M. J., Owen, S. F. International survey on the use and welfare of zebrafish Danio rerio in research. Journal of Fish Biology. 90, 1891-1905 (2017).
- Pitt, J. A., et al. Uptake, tissue distribution, and toxicity of polystyrene nanoparticles in developing zebrafish (Danio rerio). Aquatic Toxicology. 194, 185-194 (2018).
- Lin, S. J., Zhao, Y., Nel, A. E., Lin, S. Zebrafish: An in vivo model for nano EHS studies. Small. 9, 1608-1618 (2013).
