Efeitos ecotoxicológicos de microplásticos no desenvolvimento de embriões de aves por eclosão sem casca de ovo
Summary
Este artigo introduz um método de eclosão sem o uso de casca de ovo para estudos toxicológicos de poluentes de partículas, como microplásticos.
Abstract
Os microplásticos são um tipo emergente global de poluentes que representa uma grande ameaça à saúde dos animais devido à sua absorção e translocação em tecidos e órgãos animais. Não são conhecidos os efeitos ecotoxicológicos dos microplásticos no desenvolvimento de embriões de aves. O ovo de pássaro é um sistema completo de desenvolvimento e nutrição, e todo o desenvolvimento de embriões ocorre na casca de ovo. Portanto, um registro direto do desenvolvimento de embriões de aves sob o estresse de poluentes como microplásticos é altamente limitado pela casca de ovo opaca na eclosão tradicional. Neste estudo, os efeitos dos microplásticos no desenvolvimento de embriões de codorna foram monitorados visualmente pela eclosão sem casca de ovo. Os principais passos incluem a limpeza e desinfecção de ovos fertilizados, a incubação antes da exposição, a incubação a curto prazo após a exposição e a extração da amostra. Os resultados mostram que, em comparação com o grupo controle, o peso úmido e o comprimento corporal do grupo exposto aos microplásticos apresentaram uma diferença estatística e a proporção hepática de todo o grupo exposto aumentou significativamente. Além disso, avaliamos fatores externos que afetam a incubação: temperatura, umidade, ângulo de rotação de ovos e outras condições. Este método experimental fornece informações valiosas sobre a ecotoxicologia dos microplásticos e uma nova maneira de estudar os efeitos adversos dos poluentes no desenvolvimento de embriões.
Introduction
A produção de resíduos plásticos foi de cerca de 6.300 Mt em 2015, um décimo dos quais foi reciclado, e o resto foi queimado ou enterrado no subsolo. Estima-se que cerca de 12.000 mt de resíduos plásticos seriam enterrados no subsolo até 20501. Com a atenção da comunidade internacional aos resíduos plásticos, Thompson propôs pela primeira vez o conceito de microplásticos em 20042. Microplásticos (PMs) referem-se a plásticos de partículas de pequeno porte com diâmetro de partícula inferior a 5 mm. Atualmente, pesquisadores detectaram a presença onipresente de PMs no litoral de vários continentes, ilhas atlânticas, lagos do interior, ártico e habitats em alto mar3,4,5,6,7. Por isso, mais pesquisadores começaram a estudar os riscos ambientais dos PMs.
Organismos podem ingerir PMs no ambiente. Os PMs foram encontrados no trato digestivo de 233 organismos marinhos em todo o mundo (incluindo 100% espécies de tartarugas, 36% espécies de focas, 59% espécies de baleias, 59% espécies de aves marinhas, 92 tipos de peixes marinhos e 6 tipos de invertebrados)8. Além disso, os PMs podem bloquear o sistema digestivo dos organismos, acumular e migrar em seus bobies9. Verificou-se que os PMs podem ser transferidos através da cadeia alimentar, e sua ingestão difere com as mudanças de habitat, estágio de crescimento, hábitos alimentares e fontes de alimentos10. Alguns pesquisadores relataram a existência de PMs nas fezes das aves marinhas11, o que significa que as aves marinhas atuam como portadoras de PMs. Além disso, a ingestão de PMs pode afetar a saúde de alguns organismos. Por exemplo, os PMs podem ser emaranhados no trato gastrointestinal, aumentando assim a mortalidade dos cetáceos12.
Só os PMs têm efeitos tóxicos nos organismos, bem como efeitos tóxicos articulares em organismos com outros poluentes. A ingestão de concentrações ambientais de detritos plásticos pode perturbar a função do sistema endócrino de peixes adultos13. O tamanho dos microplásticos é um dos fatores importantes que afetam sua absorção e acumulação por organismos14,15. Os plásticos de pequeno porte, especialmente os plásticos nanosize, são propensos à interação com células e organismos com alta toxicidade16,17,18,19. Embora os efeitos nocivos dos microplásticos de tamanho nanopartículas em organismos excedam o nível atual de pesquisa, a detecção e quantificação de microplásticos com tamanhos inferiores a vários micrômetros, especialmente o submicron/nanoplásticos no ambiente, ainda é um grande desafio. Além disso, nanoplásticos também têm alguns efeitos sobre embriões. O poliestireno pode prejudicar o desenvolvimento de embriões de ouriço-do-mar regulando proteínas e perfis genéticos20.
Para explorar o impacto potencial dos PMs nos organismos, realizamos este estudo. Devido à semelhança entre embriões de aves e embriões humanos, eles geralmente são usados em pesquisas de biologia do desenvolvimento21, incluindo angiogênese e antiangiogênese, engenharia de tecidos, implante biomaterial e tumores cerebrais22,23,24. Os embriões de aves têm as vantagens do baixo custo, um ciclo de cultura curto e fácil operação25,26. Por isso, escolhemos embriões de codorna com um curto ciclo de crescimento como animal experimental neste estudo. Simultaneamente, podemos observar diretamente as alterações morfológicas dos embriões de codorna expostos aos PMs durante o estágio de desenvolvimento embrionário usando uma tecnologia de eclosão livre de casca de ovo. Os materiais experimentais utilizados foram polipropileno (PP) e poliestireno (PS). Como o PP e o PS27 são responsáveis pela maior proporção de tipos de polímeros obtidos em sedimentos e corpos d’água em todo o mundo, os tipos de polímeros mais comuns extraídos de organismos marinhos capturados são o etileno e o propileno28. Este protocolo experimental descreve todo o processo de avaliação visual dos efeitos toxicológicos dos PMs em embriões de codorna expostos aos PMs. Podemos facilmente estender este método para examinar a toxicidade de outros poluentes para o desenvolvimento de embriões de outros animais oviparas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este artigo fornece um esquema experimental eficaz para avaliar o desenvolvimento de embriões de codorna, detectando os índices básicos de desenvolvimento. No entanto, ainda há algumas limitações para este experimento.
Primeiro, a mortalidade de embriões de codorna no estágio posterior da eclosão é maior por causa da eclosão sem casca. Há fatores artificialmente incontroláveis, como a destruição da razão proteica normal no processo experimental. Limitamos o tempo de exposiçã…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado por projetos-chave de pesquisa e desenvolvimento na Região Autônoma de Xinjiang Uygur (2017B03014, 2017B03014-1, 2017B03014-2, 2017B03014-3).
Materials
| Multi sample tissue grinder | Shanghai Jingxin Industrial Development Co., Ltd. | Tissuelyser-24 | Grind large-sized plastics into small-sized ones at low temperature |
| Electronic balance | OHAUS corporation | PR Series Precision | Used for weighing |
| Fertilized quail eggs | Guangzhou Cangmu Agricultural Development Co., Ltd. | Quail eggs for hatching without shell | |
| Fluorescent polypropylene particles | Foshan Juliang Optical Material Co., Ltd. | Types of plastics selected for the experiment | |
| Incubator | Shandong, Bangda Incubation Equipment Co., Ltd. | 264 pc | Provide a place for embryo growth and development |
| Nanometer-scale polystyrene microspheres | Xi’an Ruixi Biological Technology Co., Ltd. | 100 nm, 200 nm, 500 nm | Types of plastics selected for the experiment |
| Steel ruler | Deli Group | 20 cm | Used to measure length |
| Vertical heating pressure steam sterilizer | Shanghai Shenan Medical Instrument Factory | LDZM-80KCS-II | Sterilize the experimental articles |
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