Zebra Balıklarının Erken Yaşam Aşamalarında Floresan Mikroplastiklerin Birikmesi ve Dağılımı
Summary
Zebra balığı embriyoları/larvaları dışarıdan gelişir ve optik olarak şeffaftır. Erken yaşam aşamalarında balıklarda mikroplastiklerin biyoakümülasyonu floresan etiketli mikrobeadlarla kolayca değerlendirilir.
Abstract
Yeni bir çevresel kirletici türü olarak, mikroplastik su ortamında yaygın olarak bulunmuştur ve sucul organizmalar için yüksek bir tehdit oluşturmaktadır. Mikroplastiklerin biyoakümülasyonu toksik etkilerinde önemli bir rol oynar; bununla birlikte, bir partikül olarak, biyoakümülasyonları diğer birçok kirleticiden farklıdır. Burada açıklanan, floresan mikroplastikler kullanarak zebra balığı embriyolarında veya larvalarında mikroplastiklerin birikmesini ve dağılımını görsel olarak belirlemek için uygulanabilir bir yöntemdir. Embriyolar, 120 saat boyunca 500 nm çapında floresan mikroplastiklerin farklı konsantrasyonlarına (0.1, 1 ve 10 mg/L) maruz kalır. Sonuçlarda mikroplastiklerin zebra balığı embriyolarında/larvalarında konsantrasyona bağlı bir şekilde biyoakümülate haline gelebilir. Kuluçkadan önce, embriyonik koronun etrafında güçlü floresan bulunur; zebra balığı larvalarında, yumurta sarısı kesesi, perikard ve gastrointestinal sistem mikroplastiklerin ana birikmiş bölgeleridir. Sonuçlar, zebra balıklarındaki mikroplastiklerin erken yaşam aşamalarında alınmasını ve içselleştirilmesini göstermektedir, bu da mikroplastiklerin su hayvanları üzerindeki etkisini daha iyi anlamak için temel sağlayacaktır.
Introduction
İlk kez 1900’lerde sentezlenen plastikler, çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır ve bu da küresel üretimin hızlı büyümesine neden1. 2018 yılında dünya çapında yaklaşık 360 milyon ton plastik üretildi2. Doğal ortamdaki plastikler kimyasal, fiziksel veya biyolojik işlemler nedeniyle ince parçacıklara kadar bozulur3. Genellikle, boyutu 5 mm < ince plastik parçacıklar mikroplastikler olarak tanımlanır4. Mikroplastikler ayrıca kozmetik ürünlerden mikrobeadlar gibi belirli uygulamalar için tasarlanmıştır5. Neredeyse kalıcı kirleticiler olarak, mikroplastikler çevrede birikir ve bilim adamları, politika yapıcılar ve halktan giderek daha fazla ilgi çekmiştir1,6. Önceki çalışmalar, mikroplastiklerin balıklarda gastrointestinal hasar7, nörotoksikite 8 , endokrin bozulma9, oksidatif stres10ve DNA hasarı11 gibi olumsuz etkilere neden olabileceğini belgeledi. Bununla birlikte, mikroplastiklerin toksisitesi şimdiye kadar tam olarak ortaya çıkarılmamıştır12,13.
Zebra balığı embriyoları, küçük boyut, dış gübreleme, optik şeffaflık ve büyük kavramalar dahil olmak üzere birçok deneysel avantaj sunar ve erken yaşam aşamalarında kirleticilerin balıklar üzerindeki etkilerini incelemek için in vivo için ideal bir model organizma olarak kabul edilir. Ek olarak, biyolojik yanıtların değerlendirilmesi için sadece sınırlı miktarda test maddesine ihtiyaç vardır. Burada zebra balığı embriyoları 5 gün boyunca farklı mikroplastik konsantrasyonlarına (0.1, 1, 10 mg/L) maruz kalmakta ve zebra balığı embriyolarında/larvalarında mikroplastiklerin biyoakümülasyonu ve dağılımı değerlendirilmektedir. Bu sonuç, mikroplastiklerin balıklara toksisitesi hakkındaki anlayışımızı ilerletecektir ve burada açıklanan yöntem, zebra balıklarının erken yaşam aşamalarında diğer floresan madde türlerinin birikmesini ve dağılımını belirlemek için potansiyel olarak genellenebilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
AB Direktifi 2010/63/EU gibi bilimsel amaçlarla kullanılan hayvanların korunmasına ilişkin kılavuza göre, zebra balıklarının erken yaşam aşamalarını içeren bir deney için, bağımsız beslenme aşamasına kadar hayvan etiği izni zorunlu değildir (döllenmeden 5 gün sonra)17. Bununla birlikte, en iyi refah uygulaması zebra balığı kullanımını optimize etmek için önemlidir ve örneğin, insancıl anestezi ve ötenazi yöntemleri endişe verici olmalıdır. En çok laboratu…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (21777145, 22076170) ve Üniversite Changjiang Akademisyenleri ve Yenilikçi Araştırma Ekibi Programı (IRT_17R97) tarafından finanse edildi.
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).
