Acumulação e Distribuição de Microplásticos Fluorescentes nos Estágios Iniciais da Vida dos Zebrafish
Summary
Os embriões/larvas de zebrafish desenvolvem-se externamente e são opticamente transparentes. A bioacúscula de microplásticos em peixes em estágios iniciais da vida é prontamente avaliada com microesferas fluorescentes rotuladas.
Abstract
Como um novo tipo de poluente ambiental, o microplástico tem sido amplamente encontrado no ambiente aquático e representa uma alta ameaça aos organismos aquáticos. A bioacúsculação de microplásticos desempenha um papel fundamental em seus efeitos tóxicos; no entanto, como uma particulada, suas bioacúsculas são diferentes de muitos outros poluentes. Descrito aqui é um método viável para determinar visualmente o acúmulo e distribuição de microplásticos em embriões de zebrafish ou larvas usando microplásticos fluorescentes. Os embriões são expostos a diferentes concentrações (0,1, 1 e 10 mg/L) de microplásticos fluorescentes com diâmetro de 500 nm para 120 h. É mostrado nos resultados que os microplásticos podem bioacúsolar em embriões/larvas de zebrafish de forma dependente da concentração. Antes de eclodir, a fluorescência forte é encontrada ao redor do acorde embrionário; enquanto em larvas de zebrafish, o saco de gema, pericárdio e trato gastrointestinal são os principais locais acumulados de microplásticos. Os resultados demonstram a absorção e internalização de microplásticos em zebrafish em estágios iniciais da vida, o que fornecerá base para uma melhor compreensão do impacto dos microplásticos nos animais aquáticos.
Introduction
Desde a primeira sintetização na década de 1900, os plásticos são amplamente utilizados em diversos campos, resultando em rápido crescimento da produção global1. Em 2018, aproximadamente 360 milhões de toneladas de plásticos foram produzidas em todo o mundo2. Os plásticos no ambiente natural se degradarão a partículas finas devido aos processos químicos, físicos ou biológicos3. Geralmente, partículas plásticas finas <5 mm de tamanho são definidas como microplásticos4. Os microplásticos também são projetados para aplicações específicas, como microesferas de produtos cosméticos5. Como contaminantes quase permanentes, os microplásticos são acumulados no meio ambiente, e têm atraído cada vez mais atenção de cientistas, formuladores de políticas e público1,6. Estudos anteriores documentaram que microplásticos podem causar efeitos adversos em peixes, como danos gastrointestinais7,neurotoxicidade8,interrupção endócrina9,estresse oxidativo10 e dano de DNA11. No entanto, a toxicidade dos microplásticos não foi totalmente revelada até agora12,13.
Os embriões de zebrafish oferecem uma série de vantagens experimentais, incluindo pequeno tamanho, fertilização externa, transparência óptica e grandes embreagens, e é considerado como um organismo modelo ideal para in vivo estudar os efeitos de poluentes em peixes em estágios iniciais da vida. Além disso, apenas quantidades limitadas de substâncias de teste são necessárias para a avaliação de respostas biológicas. Aqui, os embriões de zebrafish são expostos a diferentes concentrações de microplásticos (0,1, 1, 10 mg/L) durante 5 dias, e a bioacúscula e distribuição de microplásticos em embriões/larvas de zebrafish são avaliadas. Este resultado avançará nossa compreensão sobre a toxicidade dos microplásticos aos peixes, e o método descrito aqui pode potencialmente ser generalizado para determinar o acúmulo e distribuição de outros tipos de materiais fluorescentes nos estágios iniciais da vida dos zebrafish.
Protocol
Representative Results
Discussion
De acordo com a diretriz sobre a proteção de animais utilizados para fins científicos, como a Diretiva da UE 2010/63/UE, a permissão de ética animal não é obrigatória para um experimento com estágios iniciais de zebrafish até o estágio de ser capaz de alimentação independente (5 dias após a fertilização)17. No entanto, a melhor prática de bem-estar é importante para otimizar o uso de zebrafish, e, por exemplo, os métodos humanos de anestesia e eutanásia devem ser preocupantes. …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pela Fundação Nacional de Ciência Natural da China (21777145, 22076170), e pelo Programa de Estudiosos de Changjiang e Equipe de Pesquisa Inovadora na Universidade (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).
