Efectos ecotoxicológicos de los microplásticos en el desarrollo de embriones de aves por eclosión sin cáscara de huevo
Summary
Este trabajo introduce un método de eclosión sin utilizar una cáscara de huevo para estudios toxicológicos de contaminantes de partículas como los microplásticos.
Abstract
Los microplásticos son un tipo de contaminante global emergente que representa una gran amenaza para la salud de los animales debido a su absorción y translocación en los tejidos y órganos de los animales. Se conocen los efectos ecotoxicológicos de los microplásticos en el desarrollo de embriones de aves. El huevo de ave es un sistema completo de desarrollo y nutrición, y todo el desarrollo del embrión se produce en la cáscara de huevo. Por lo tanto, un registro directo del desarrollo de embriones de aves bajo el estrés de contaminantes como los microplásticos está altamente limitado por la cáscara de huevo opaca en la eclosión tradicional. En este estudio, los efectos de los microplásticos sobre el desarrollo de embriones de codorniz fueron monitoreados visualmente por eclosión sin cáscara de huevo. Los pasos principales incluyen la limpieza y desinfección de los huevos fertilizados, la incubación antes de la exposición, la incubación a corto plazo después de la exposición y la extracción de la muestra. Los resultados muestran que en comparación con el grupo de control, el peso húmedo y la longitud corporal del grupo expuesto a los microplásticos mostraron una diferencia estadística y la proporción hepática de todo el grupo expuesto aumentó significativamente. Además, se evaluaron los factores externos que afectan la incubación: temperatura, humedad, ángulo de rotación de huevos y otras condiciones. Este método experimental proporciona información valiosa sobre la ecotoxicología de los microplásticos y una nueva forma de estudiar los efectos adversos de los contaminantes en el desarrollo de embriones.
Introduction
La producción de residuos plásticos fue de aproximadamente 6300 Mt en 2015, una décima parte de los cuales se recicló, y el resto se quemó o enterró bajo tierra. Se estima que alrededor de 12.000 Mt de residuos plásticos estarán enterrados bajo tierra para 20501. Con la atención de la comunidad internacional a los residuos plásticos, Thompson propuso por primera vez el concepto de microplásticos en 20042. Los microplásticos (MPs) se refieren a plásticos de partículas pequeñas con un diámetro de partícula inferior a 5 mm. En la actualidad, los investigadores han detectado la presencia ubicua de diputados en la costa de varios continentes, las islas atlánticas, los lagos interiores, el Ártico y los hábitats de aguas profundas3,4,5,6,7. Por lo tanto, más investigadores han comenzado a estudiar los peligros ambientales de los diputados.
Los organismos podrían ingerir diputados en el medio ambiente. Se encontraron MPs en el tracto digestivo de 233 organismos marinos en todo el mundo (incluyendo 100% especies de tortugas, 36% especies de focas, 59% especies de ballenas, 59% especies de aves marinas, 92 tipos de peces marinos y 6 tipos de invertebrados)8. Además, los diputados pueden bloquear el sistema digestivo de los organismos, acumularse y migrar en sus bobies9. Se ha encontrado que los MPs pueden ser transferidos a través de la cadena alimentaria, y su ingesta difiere con los cambios de hábitat, etapa de crecimiento, hábitos de alimentación y fuentes de alimento10. Algunos investigadores informaron de la existencia de diputados en los excrementos de las aves marinas11, lo que significa que las aves marinas actúan como portadoras de los diputados. Además, la ingestión de MPs puede afectar la salud de algunos organismos. Por ejemplo, los diputados pueden enredarse en el tracto gastrointestinal, aumentando así la mortalidad de los cetáceos12.
Los diputados por sí solos tienen efectos tóxicos sobre los organismos, así como efectos tóxicos conjuntos sobre los organismos con otros contaminantes. La ingestión de concentraciones de desechos plásticos relacionadas con el medio ambiente puede perturbar la función del sistema endocrino de los peces adultos13. El tamaño de los microplásticos es uno de los factores importantes que afectan su absorción y acumulación por parte de los organismos14,15. Los plásticos de pequeño tamaño, especialmente los plásticos de tamaño nanosize, son propensos a la interacción con células y organismos con alta toxicidad16,17,18,19. Aunque los efectos nocivos de los microplásticos de tamaño de nanopartícula en los organismos superan el nivel de investigación actual, la detección y cuantificación de microplásticos con tamaños inferiores a varios micrómetros, especialmente los submicrón/nanoplásticos en el medio ambiente, sigue siendo un gran desafío. Además, los nanoplásticos también tienen algunos efectos sobre los embriones. El poliestireno puede dañar el desarrollo de embriones de erizo de mar mediante la regulación de perfiles proteicos ygénicos 20.
Para explorar el impacto potencial de los MPs en los organismos, realizamos este estudio. Debido a la similitud entre los embriones de aves y los embriones humanos, generalmente se utilizan en la investigación de biología del desarrollo21, incluyendo angiogénesis y antiangiogénesis, ingeniería de tejidos, implantes de biomateriales y tumores cerebrales22,23,24. Los embriones de aves tienen las ventajas de bajo costo, un ciclo de cultivo corto y fácil operación25,26. Por lo tanto, elegimos embriones de codorniz con un ciclo de crecimiento corto como el animal de experimentación en este estudio. Simultáneamente, podemos observar directamente los cambios morfológicos de los embriones de codorniz expuestos a los MPs durante la etapa de desarrollo embrionario utilizando una tecnología de eclosión sin cáscara de huevo. Los materiales experimentales utilizados fueron el polipropileno (PP) y el poliestireno (PS). Debido a que el PP y la PS27 representan la mayor proporción de tipos de polímeros obtenidos en sedimentos y cuerpos de agua en todo el mundo, los tipos de polímeros más comunes extraídos de organismos marinos capturados son el etileno y el propileno28. Este protocolo experimental describe todo el proceso de evaluación visual de los efectos toxicológicos de las MPs sobre los embriones de codorniz expuestos a MPs. Podemos ampliar fácilmente este método para examinar la toxicidad de otros contaminantes para el desarrollo embrionario de otros animales ovíparos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este trabajo proporciona un esquema experimental eficaz para evaluar el desarrollo de embriones de codorniz mediante la detección de los índices básicos de desarrollo. Sin embargo, todavía hay algunas limitaciones a este experimento.
En primer lugar, la mortalidad de los embriones de codorniz en la última etapa de la eclosión es mayor debido a la eclosión sin cáscara. Hay factores artificialmente incontrolables como la destrucción de la proporción normal de proteínas en el proceso …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por proyectos clave de investigación y desarrollo en la Región Autónoma 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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