Bir Model Olarak Zebra balığı Nitrit teratojenik potansiyelini değerlendirmek için
Summary
teratojen Pozlama doğum kusurlarına neden olabilir. Balığı kimyasal teratojenik potansiyeli belirlemek için faydalıdır. Biz maruz kalma farklı zamanlarda da nitrit değişik düzeylerde embriyoların açığa tarafından zebrabalıkları yararını göstermektedir. Biz nitrit toksik ve ağır gelişimsel bozukluklara neden olduğunu göstermektedir.
Abstract
ortamda yüksek nitrat seviyeleri insanlardaki konjenital bozuklukların ve düşüklere neden olabilir. Tahminen bu bağırsak ve tükürük bakterilerin nitratın nitrite dönüştürülmesi kaynaklanmaktadır. fakir üreme sonuçlara yol açabilir Ancak, her ne diğer memeli çalışmalarda, yüksek nitrit düzeyleri, doğum kusurlarına neden yok. Böylece, nitrit teratojenik potansiyel açık değildir. Kolayca nitrit veya ilgi duyulan herhangi bir başka kimyasal teratojenik etkileri değerlendirmek için bir omurgalı bir model sistemi olması yararlı olacaktır. Burada, toksisite ve embriyonik kusurları için bileşiklerin taranması için zebrabalıkları (Danio rerio) kullanımını göstermektedir. Zebra balığı embriyolar onlara teratojenik çalışmalar için iyi bir model yapma, dışarıdan döllenmiş ve hızlı bir gelişme vardır. Biz olumsuz nitrite maruz kalma süresinin artması hayatta kalmasını etkilediğini göstermektedir. nitrat bunu yapmaz nitrit konsantrasyonunu arttırarak da olumsuz, hayatta kalma etkiler. Embriyoların tha içint nitrit poz hayatta, çeşitli kusurlar perikardial dahil oluşabilir ve mesane noninflation ve kraniofasial malformasyon yüzmek, sac ödem yolk. Sonuçlarımız zebra balığı nitrit teratojenik potansiyeli çalışmaları için uygun bir sistem olduğunu göstermektedir. Bu yaklaşım kolayca erken, omurgalı gelişimi üzerindeki etkileri, diğer kimyasal maddeler test etmek için uyarlanabilir.
Introduction
Teratojenez ağır vakalarda 1 kalıcı yapısal ve fonksiyonel anormallikler, büyüme geriliği, ya da düşük yapma yol açarak bir embriyo ya da ceninin normal gelişimini bozan bir süreçtir. Bu çeşitli şekillerde 2 embriyonik gelişim müdahale bazı doğal maddelerin (teratojenler), neden olabilir. insan fetal gelişim sırasında, radyasyon, enfeksiyöz ajanlar, toksik metaller ve organik kimyasallar gibi ortak teratojenler morfogenetik hatalar ile epicanthic kıvrımlar kusurları (üst göz kapağındaki deri kıvrımı) ve klinodaktili (kavisli parmak veya ayak) neden olduğu bildirilmiştir 1.
teratogenez moleküler mekanizmasını anlamak tedavi ve korunma geliştirilmesine yönelik ilk adımdır. Böyle Afrika gibi bazı omurgalı modeller terat etkilenen moleküler yolları belirlemek için kullanılır olmuştur kurbağa (Xenopus laevis) ve zebrafish (Danio rerio) pençeliogens. Önceki çalışmalar epidemiyolojisi, toksikoloji ve teratogenez 3-7 için bir model olarak zebrafish kullandık. Scholz ve diğ. Çevresel toksisite değerlendirmesi için bir "altın standart" olarak kabul zebrafish. Bu 8 olarak ortaya çıkar araştırmacılar gelişimsel defekti görüntülemenizi sağlar zebrafish embriyo, şeffaflık, kısmen, kaynaklanmaktadır. İnsan genlerinin yaklaşık% 70'i insan kusurları 9 çalışmak için Zebra balığı bir arzu omurgalı modeli yapma, zebrafish ortologlara var.
Diğer çalışmalar bu ilişkiyi 12 desteği yok iken bazı epidemiyolojik çalışmalar çiftlik gıdalar ve su yaygın olarak mevcut olduğu nitrat ve nitrit, sürmüşlerdir, doğum kusurlarına veya spontan abortus 10,11 ile ilişkilidir. Nitrat (NO 3 -) ve nitrit (NO 2 -) toprak ve su doğal olarak bulunur. Bu bitkiler için bir azot kaynağı ve bir N bir parçasıdıritrogen döngüsü 13. Böyle nitrat yüksek gübre kullanımı çiftlikleri yeşil fasulye, havuç, kabak, ıspanak, ve pancar gibi yiyecekler ölçüde nitrat ve nitrit 7 seviyelerini yükseltmiştir. (Özellikle toprak ikinci tur 30) yüksek nitrat suda yüksek nitrat gıdalar ve balık ile beslenen ineklerden elde edilen süt nitrat ve nitrit 14 büyük miktarda tüketen insanlarda yol açabilir. Nitrat ve nitrit de yaygın dramatik insanlar 12 ile yutulur miktarı artar gıda muhafaza, kullanılmaktadır.
Nitrat ve nitrit Optimal düzeyleri vasküler homeostaz ve fonksiyon, nörotransmisyon ve immünolojik konak savunma mekanizmaları 13-15 gibi fizyolojik süreçlerde önemli bir rol oynaması. Bununla birlikte, nitrat ve nitrit yüksek düzeyde maruz Özellikle bebeklerde ve çocuklarda 16, yan etkilere neden olabilir. Özeti Alınan nitrat mikroflorasının ve inci ağız boşluğunda nitrit da dönüştürüldüğübağırsak mikroflorası 17 e gastrointestinal sistem.
Nitrat yeteneği 18 taşıyan kendi oksijen hemoglobin zarar, methemoglobin hemoglobin oksidasyonu ile mavi bebek sendromu için yüksek risk altında bebeklerin koyar. Bu, daha şiddetli vakalarda periferal dokulara uzanan cilt mavi renk elde edilir. Diğer belirtiler dokular sonuçların inhibe oksijenasyonu, en ağır koma ve ölüm 19,20 yol açar. Benzer semptomlar nitrat 21 daha yüksek konsantrasyonlarda bebeklerde ve yetişkinlerde görülür. Yükseltilmiş nedeniyle siyanoz, baş ağrısı nitrit zehirlenmesi sonuçlarına erişkinlerde methemoglobin düzeyleri, solunum bozuklukları, 31 ve ölüm nedeniyle hayati doku hipoksisi 32,33 ilgili komplikasyonlar tedavi edilmediği takdirde.
daha yüksek seviyelerde yutulur nitrat, çeşitli sağlık komplikasyonlara neden olabilir. Çocukluk diyabet, tekrarlayan ishal ve tekrarlayan solunum yolu enfeksiyonlarıÇocuklarda yüksek nitrat alımı 11,17,22 ile bağlantılı olmuştur. nitrat yüksek düzeyde kronik maruz kalma idrar ve dalak kanaması ile ilişkilidir. Nitrat Akut yüksek doz maruz karın ağrısı, kas güçsüzlüğü, dışkı ve idrarda, bayılma kan ve ölüm 11 gibi tıbbi koşulları geniş bir yelpazede yol açabilir. Yüksek seviyelerde nitrata prenatal maruziyet nöral tüp ve kas-iskelet defekt 11 ile ilişkili olmuştur.
Yeni bir rapor nitrit ile zebrafish embriyolar tedavi kesesi ödem, kraniofasial ve eksenel malformasyonlar sarisi yol açtı, ve mesane noninflation 5 yüzmek olduğunu gösterdi. Bu çalışmada, kendi teratojenik potansiyeli belirlemek için nitrat ve nitrit ile zebra balığı embriyolar tedavi etmek için bir yöntem ortaya koymaktadır. Embriyolar, farklı konsantrasyonlarda ve farklı zaman uzunlukları nitrit maruz bırakılmıştır. Bu kurulu bir teratojen 23 olduğu Etanol, bir pozitif kontrol olarak kullanıldı. Our yöntem nitrit yüksek konsantrasyonlarda ve uzun pozlama süreleri hem hayatta zarar ve şiddetli (brüt gelişimsel kusurlar) hafif (ödem) arasında değişen çeşitli fenotipleri yol açtığını gösterdi. Bu nedenle, zebra balığı doğrudan epidemiyolojik çalışmalar tamamlamak için embriyolar üzerinde nitrat ve nitrit potansiyel teratojenik etkileri keşfetmek için bir modeldir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada anlatılan yöntemi nitrit ve nitrat teratojenik potansiyelini değerlendirirken zebrafish faydasını ortaya koyar. diğer omurgalılar ile karşılaştırıldığında, Zebra balığı yüksek doğurganlığını, dış döllenme, optik şeffaflık ve hızlı bir gelişme içeren avantajlara sahip. (Örneğin casper zebrabalıkları 36 gibi) pigmentasyon eksikliği mevcut mutantlar da iç organların görünürlüğünü artırmak için yardımcı olur. Ayrıca, canlı balık 37 analizini …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
VK was funded by grants from the IUP Department of Biology and School of Graduate Studies and Research (Graduate Student Professional Development). CQD and TWS were supported by the IUP School of Graduate Studies and Research (Faculty Publication Costs/Incidental Research Expenses). We also thank members of the Diep laboratory for maintaining the zebrafish facility.
Materials
| DREL/2010 instrument | Hach | 26700-03 | |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 | |
| KIMAX glass Petri Dish | VWR | 89001-244 | |
| MS-222 | Sigma-Aldrich | E10521 | |
| NitraVer 5 Nitrate Reagent | Hach | 14034-46 | |
| NitriVer 3 Nitrite Reagent | Hach | 14065-99 | |
| Parafilm | Fisher Scientific | 3-374-10 | |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| S6E stereomicroscope | Leica | 10446294 | |
| Sodium nitrate | Fisher Scientific | S343 | |
| Sodium nitrite | Fisher Scientific | S347 | |
| Transfer pipets | Laboratory Products Sales | L320072 | |
| Glass vials | Fisher Scientific | 03-338B |
References
- Gilbert-Barness, E. Teratogenic causes of malformations. Ann Clin Lab Sci. 40 (2), 99-114 (2010).
- Brent, R. L. The cause and prevention of human birth defects: What have we learned in the past 50 years. Con Anom. 41 (1), 3-21 (2001).
- Lin, S., Zhao, Y., Nel, A. E. Zebrafish: an in vivo model for nano EHS studies. Small. 9 (9-10), 1608-1618 (2013).
- Pamanji, R., et al. Toxicity effects of profenofos on embryonic and larval development of zebrafish (Danio rerio). Environ Toxicol Pharmacol. 39 (2), 887-897 (2015).
- Simmons, A. E., Karimi, I., Talwar, M., Simmons, T. W. Effects of nitrite on development of embryos and early larval stages of the zebrafish (Danio rerio). Zebrafish. 9 (4), 200-206 (2012).
- Mantecca, P., et al. Toxicity Evaluation of a New Zn-Doped CuO Nanocomposite With Highly Effective Antibacterial Properties. Toxicol Sci. , (2015).
- Jensen, F. B. Nitric oxide formation from nitrite in zebrafish. J Exp Biol. 210, 3387-3394 (2007).
- Scholz, S., et al. The zebrafish embryo model in environmental risk assessment–applications beyond acute toxicity testing). Environ Sci Pollut Res Int. 15 (5), 394-404 (2008).
- Howe, K., et al. The zebrafish reference genome sequence and its relationship to the human genome. Nature. 496 (7446), 498-503 (2013).
- CDC. Spontaneous abortions possibly related to ingestion of nitrate-contaminated well water–LaGrange County, Indiana, 1991-1994. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 45 (26), 569-572 (1996).
- Brender, J. D., et al. Prenatal nitrate intake from drinking water and selected birth defects in offspring of participants in the national birth defects prevention study. Environ Health Perspect. 121 (9), 1083-1089 (2013).
- Huber, J. C., et al. Maternal dietary intake of nitrates, nitrites and nitrosamines and selected birth defects in offspring: a case-control study. Nutr J. 12, 34 (2013).
- Phillips, W. E. Naturally occurring nitrate and nitrite in foods in relation to infant methaemoglobinaemia. Food Cosmet Toxicol. 9 (2), 219-228 (1971).
- Moncada, S., Palmer, R. M., Higgs, E. A. Nitric oxide: physiology, pathophysiology, and pharmacology. Pharmacol Rev. 43 (2), 109-142 (1991).
- Gladwin, M. T., Crawford, J. H., Patel, R. P. The biochemistry of nitric oxide, nitrite, and hemoglobin: role in blood flow regulation. Free Radic Biol Med. 36 (6), 707-717 (2004).
- Gupta, S. K., et al. Recurrent acute respiratory tract infections in areas with high nitrate concentrations in drinking water. Environ Health Perspect. 108 (4), 363-366 (2000).
- Kross, B. C., Ayebo, A. D., Fuortes, L. J. Methemoglobinemia: nitrate toxicity in rural America. Am Fam Physician. 46 (1), 183-188 (1992).
- Greer, F. R., Shannon, M. Infant methemoglobinemia: the role of dietary nitrate in food and water. Pediatrics. 116 (3), 784-786 (2005).
- Sanchez-Echaniz, J., Benito-Fernandez, J., Mintegui-Raso, S. Methemoglobinemia and consumption of vegetables in infants. Pediatrics. 107 (5), 1024-1028 (2001).
- Virtanen, S. M., et al. Nitrate and nitrite intake and the risk for type 1 diabetes in Finnish children. Childhood Diabetes in Finland Study Group. Diabet Med. 11 (7), 656-662 (1994).
- Reimers, M. J., Flockton, A. R., Tanguay, R. L. Ethanol- and acetaldehyde-mediated developmental toxicity in zebrafish. Neurotoxicol Teratol. 26 (6), 769-781 (2004).
- Westerfield, M. . The zebrafish book: A guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio). , (2007).
- Loucks, E., Carvan, M. J. Strain-dependent effects of developmental ethanol exposure in zebrafish. Neurotoxicol Teratol. 26 (6), 745-755 (2004).
- Bilotta, J., Barnett, J. A., Hancock, L., Saszik, S. Ethanol exposure alters zebrafish development: a novel model of fetal alcohol syndrome. Neurotoxicol Teratol. 26 (2), 737-743 (2004).
- Li, J., Jia, W., Zhao, Q. Excessive nitrite affects zebrafish valvulogenesis through yielding too much NO signaling. PLoS One. 9 (3), e92728 (2014).
- . . Methods for chemical analysis of water and wastes. , (1983).
- Loucks, E., Ahlgren, S. Assessing teratogenic changes in a zebrafish model of fetal alcohol exposure. J Vis Exp. (61), (2012).
- Addiscott, T. M. Fertilizers and nitrate leaching. Agricultural Chemicals and the Environment, Issues in Environmental Science and Technology. , 1-26 (1996).
- Su, Y. F., Lu, L. H., Hsu, T. H., Chang, S. L., Lin, R. T. Successful treatment of methemoglobinemia in an elderly couple with severe cyanosis: two case reports. Journal of Medical Case Reports. 6 (290), (2012).
- Harvey, M., Cave, G., Chanwai, G. Fatal methaemoglobinaemia induced by self-poisoning with sodium nitrite. Emergency Medicine Australasia. 22, 463-465 (2010).
- Nishiguchi, M., Nushida, H., Okudaira, N., Nishio, H. An autopsy case of fatal methemoglobinemia due to ingestion of sodium. Forensic Research. 6, (2015).
- Avdesh, A., Chen, M., Martin-Iverson, M. T., Mondal, A., Ong, D., Rainey-Smith, S., et al. Regular Care and Maintenance of a Zebrafish (Danio rerio) Laboratory: An Introduction. J. Vis. Exp. (69), (2012).
- Kimmel, C. B., Ballard, W. W., Kimmel, S. R., Ullmann, B., Schilling, T. F. Stages of embryonic development of the zebrafish. Dev Dyn. 203 (3), 253-310 (1995).
- White, R. M., et al. Transparent adult zebrafish as a tool for in vivo transplantation analysis. Cell Stem Cell. 2 (2), 183-189 (2008).
- Tsang, M. Zebrafish: A tool for chemical screens. Birth Defects Res C Embryo Today. 90 (3), 185-192 (2010).
