Valutazione della neurotossicità in Danio rerio adulto utilizzando una batteria di test comportamentali in un singolo serbatoio

Sommario

Qui, presentiamo una batteria di test comportamentali completa, tra cui il nuovo serbatoio, Shoaling e i test di preferenza sociale, per determinare efficacemente i potenziali effetti neurotossici delle sostanze chimiche (ad esempio, metanfetamina e glifosato) sul pesce zebra adulto utilizzando un singolo acquario. Questo metodo è rilevante per la neurotossicità e la ricerca ambientale.

Abstract

La presenza di effetti neuropatologici si è rivelata, per molti anni, il principale endpoint per valutare la neurotossicità di una sostanza chimica. Tuttavia, negli ultimi 50 anni, gli effetti delle sostanze chimiche sul comportamento delle specie modello sono stati attivamente studiati. Progressivamente, gli endpoint comportamentali sono stati incorporati nei protocolli di screening neurotossicologico e questi risultati funzionali sono ora utilizzati di routine per identificare e determinare la potenziale neurotossicità delle sostanze chimiche. I saggi comportamentali nel pesce zebra adulto forniscono un mezzo standardizzato e affidabile per studiare un'ampia gamma di comportamenti, tra cui ansia, interazione sociale, apprendimento, memoria e dipendenza. I saggi comportamentali nel pesce zebra adulto in genere comportano il posizionamento del pesce in un'arena sperimentale e la registrazione e l'analisi del loro comportamento utilizzando un software di tracciamento video. I pesci possono essere esposti a vari stimoli e il loro comportamento può essere quantificato utilizzando una varietà di metriche. Il nuovo test della vasca è uno dei test più accettati e ampiamente utilizzati per studiare il comportamento ansioso nei pesci. I test di shoaling e di preferenza sociale sono utili per studiare il comportamento sociale del pesce zebra. Questo saggio è particolarmente interessante in quanto viene studiato il comportamento dell'intera secca. Questi saggi hanno dimostrato di essere altamente riproducibili e sensibili alle manipolazioni farmacologiche e genetiche, rendendoli strumenti preziosi per lo studio dei circuiti neurali e dei meccanismi molecolari alla base del comportamento. Inoltre, questi saggi possono essere utilizzati nello screening farmacologico per identificare composti che possono essere potenziali modulatori del comportamento.

In questo lavoro mostreremo come applicare gli strumenti comportamentali nella neurotossicologia dei pesci, analizzando l'effetto della metanfetamina, una droga ricreativa, e del glifosato, un inquinante ambientale. I risultati dimostrano il contributo significativo dei saggi comportamentali nel pesce zebra adulto alla comprensione degli effetti neurotossicologici degli inquinanti ambientali e dei farmaci, oltre a fornire informazioni sui meccanismi molecolari che possono alterare la funzione neuronale.

Introduzione

Il pesce zebra (Danio rerio) è una specie di vertebrato modello popolare per l'ecotossicologia, la scoperta di farmaci e gli studi di farmacologia di sicurezza. Il suo basso costo, gli strumenti genetici molecolari ben consolidati e la conservazione dei processi fisiologici chiave coinvolti nella morfogenesi e nel mantenimento del sistema nervoso rendono il pesce zebra un modello animale ideale per la ricerca neuroscientifica, inclusa la tossicologia neurocomportamentale ^1,2. L'endpoint principale per valutare la neurotossicità di una sostanza chimica era, fino a poco tempo fa, la presenza di effetti ....

Protocollo

Il rigoroso rispetto delle norme etiche garantisce il benessere e il corretto trattamento del pesce zebra utilizzato per la sperimentazione. Tutte le procedure sperimentali sono state eseguite secondo le linee guida stabilite dai Comitati Istituzionali per la Cura e l'Uso degli Animali (CID-CSIC). I protocolli e i risultati presentati di seguito sono stati eseguiti con la licenza concessa dal governo locale (numero di accordo 11336).

1. Stabulazione degli animali per test comportamentali

1. Eseguire tutti i test (presentati nella Figura 1) in una stanza comportamentale isolata a 27-28 °C....

Risultati

In questa sezione, esamineremo alcune possibili applicazioni di questi strumenti comportamentali nella neurotossicologia dei pesci. I seguenti risultati corrispondono alla caratterizzazione degli effetti acuti o di abbuffata della metanfetamina (METH), una droga ricreativa, e degli effetti sub-cronici del glifosato, uno dei principali erbicidi presenti negli ecosistemi acquatici.

Caratterizzazione di un modello di neurotossicità da metanfetamina in zebrafish adulto
Nel valu.......

Discussione

I comportamenti ansiosi caratteristici osservati nella NTT sono stati correlati positivamente con i livelli di serotonina analizzati nel cervello²¹. Ad esempio, dopo l'esposizione alla para-clorofenilalalanina (PCPA), un inibitore della biosintesi della 5-HT, i pesci hanno mostrato geotassi positiva e livelli cerebrali di 5-HT^{diminuiti 22}, risultati molto simili a quelli ottenuti con la metanfetania. Pertanto, la diminuzione dei livelli di serotonina cerebrale e la visualiz.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Acquario Cubo forma	Blau Acquariofilo	7782025	Cubico Panoramico 10  ( 10 L, 20 cm x 20 cm x 25 cm, 5 mm)
Software Ethovision	Noldus	Ethovision XT	Versione 12.0 o successiva
Telecamera GigE	Sistemi di sviluppo dell'imaging	UI-5240CP-NIR-GL
GraphPad Prism 9.02	Software GraphPad Inc	GraphPad Prism 9.02	Per Windows
IDS camera manager	Sistemi
Retroilluminazione a LED	Quirumed	GP-G2
SPSS Software	IBM	IBM SPSS v26
uEye Cockpit software	Sistemi di sviluppo imaging	versione 4.90

di sviluppo imaging