単一水槽内の一連の行動試験を用いた成獣ダ ニオ・レリオ の神経毒性評価

ゼブラフィッシュ(Danio rerio)は、生態毒性学、創薬、安全性薬理学の研究で人気のあるモデル脊椎動物種です。ゼブラフィッシュは、低コストで分子遺伝学的ツールが確立されており、神経系の形態形成と維持に関与する主要な生理学的プロセスの保存により、神経行動毒性学を含む神経科学研究に理想的な動物モデルとなっています^1,2。化学物質の神経毒性を評価するための主な評価項目は、最近まで、神経病理学的影響の存在でした。しかし、最近では、行動エンドポイントが神経毒性学的スクリーニングプロトコルに組み込まれており、これらの機能的結果は、化学物質の潜在的な神経毒性を特定および決定するために一般的に使用されています^3,4。さらに、行動エンドポイントは生態学的観点から非常に関連性が高く、魚の非常に穏やかな行動変化でさえ、自然条件での動物の生存を危険にさらす可能性があります⁵。

ゼブラフィッシュの成体研究で最もよく使われる行動アッセイの1つに、不安^{様行動を測定する}新しい水槽試験(NTT)があります^6,7。このアッセイでは、魚は新規性(魚はなじみのない水槽に入れられます)、穏やかな嫌悪刺激にさらされ、それらの行動反応が観察されます。NTTは、主に魚類の基礎運動、走地行動、凍結、不規則な動きの評価に用いられています。不規則^な8は、方向の急激な変化(ジグザグ)と加速の繰り返し(ダーティング)を特徴としています。これはアラーム反応であり、通常、凍結エピソードの前後に観察されます。凍結行動は、鎮静によって引き起こされる不動と区別されるように、水槽の底にいる間の魚の動きの完全な停止(手術および眼球の動きを除く)に対応し、低発運動、無動症、および^{沈没を引き起こし}ます8。凍結は通常、ストレスや不安の高い状態に関連しており、従順な行動の一部でもあります。複雑な行動は、動物の不安状態を示す優れた指標です。NTTは、薬理学的および遺伝子操作に敏感であることが示され^ており9、不安および関連する障害の神経基盤を研究するための貴重なツールとなっています。

ゼブラフィッシュは社会性が高い種なので、さまざまな社会行動を測定できます。浅瀬テスト(ST)と社会的選好テスト(SPT)は、社会的行動を評価するために最もよく使用されるアッセイです¹⁰。STは、魚の空間的行動と移動パターンを定量化することにより、魚がグループ化される傾向を測定します¹¹。STは、集団力学、リーダーシップ、社会的学習を研究し、多くの魚種の社会的行動を理解するのに役立ちます¹²。成体のゼブラフィッシュのSPTは、マウスの社会的新規性テストに対するクローリーの好みから適応され¹³、すぐにこのモデル種における社会的相互作用の研究のための一般的な行動アッセイになりました¹⁴。これら2つの試験は、薬物スクリーニングアッセイでの使用にも適応されており、社会的行動を調節する新規化合物の同定に有望であることが示されています^15,16。

一般に、成体のゼブラフィッシュにおける行動アッセイは、活性化合物や乱用薬物の行動メカニズムや神経表現型に関する貴重な情報を提供できる強力なツールです¹⁷。このプロトコルでは、これらの行動ツール⁷ を基本的な材料資源で実装する方法と、幅広い神経活性化合物の効果を特徴付けるために毒性アッセイに適用する方法を詳しく説明します。さらに、同じテストを適用して、神経活性化合物(メタンフェタミン)への急性曝露の神経行動学的影響を評価するだけでなく、農薬(グリホサート)の環境濃度への慢性曝露後のこれらの影響を特徴付けることもできます。