Sundhed af vilde fisk kan bruges som en indikator for akvatiske økosystemer sundhed. Obduktion-baserede fisk sundhed vurderinger levere dokumentation af synlige læsioner eller abnormiteter, der bruges til at beregne betingelse indekser samt mulighed for at indsamle væv til mikroskopisk evaluering, genekspression og andre mere dybdegående analyser.
Menneskeskabte påvirkninger fra øget næringsstoffer og forurenende kemiske stoffer til habitat ombygninger og klimaændringer, kan have betydelig indvirkning på fiskebestandene. Bivirkninger overvågning, kan udnytte biomarkører fra den kropsligt på molekylært niveau, bruges til at vurdere de kumulative effekter på fisk og andre organismer. Fisk sundhed er blevet brugt verden over som en indikator for akvatiske økosystemer sundhed. Obduktion-baserede fisk sundhedsvurdering indeholder data om synlige abnormiteter og læsioner, parasitter, tilstand og organosomatic indeks. Disse kan sammenlignes ved site, sæson og køn og timeligt, dokumentet ændres over tid. Klassifikationer kan tildeles til forskellige observationer til at beregne en fisk sundhed index for mere kvantitativ vurdering. En ulempe ved obduktion-baseret vurdering er, at det er baseret på visuelle observationer og betingelse faktorer, som ikke er så følsomme områder som væv og subcellulært biomarkører for subletale virkninger. Desuden er det sjældent muligt at identificere årsagerne eller risikofaktorer forbundet med observerede abnormiteter. Så, for eksempel en hævet læsion eller “tumor” på finner, læber eller kroppens overflade kan være en svulster. Det kunne imidlertid også være en reaktion på en parasit, kronisk inflammation eller hyperplasi af normale celler som reaktion på et irritationsmoment. Omvendt, neoplasmer, visse parasitter, andre smitsomme agenser og mange væv ændringer er ikke synlige, og så kan være undervurderet. Dog under obduktion-baseret vurdering, blod (plasma), væv til histopatologisk (mikroskopiske patologi), kan genomforskning og andre molekylære analyser og ørestenene for aldring afhentes. Disse downstream analyser, samt geospatiale analyser, vurderinger af levesteder, vand kvalitet og forurenende analyser kan alle være vigtigt i omfattende økosystem evalueringer.
Menneskelige aktiviteter har mange negative virkninger på akvatiske miljøer. Fisk bebor forskellige vandområder, som den menneskelige befolkning genskaber i og bruger ofte som drikkevand kilde og dermed er vigtige indikatorer for sundheden for vandmiljøet. Vilde fisk, der leve og formere sig i en særlig vækststeder er udsat i hele deres liv til forskellige stressfaktorer herunder patogener, parasitter, dårlig vandkvalitet og kemiske forureninger. Tusindvis af kemikalier indtaste vores vandveje gennem industrielle og humant spildevand, forstæder/urban regnvand og landbrugsprodukter afstrømning. Disse komplekse blandinger af kemikalier kan have additiv, synergistisk eller antagonistisk virkninger på udsatte organismer1,2,3. Derudover andre miljømæssige stressfaktorer såsom forhøjet næringsstoffer, høj temperatur, lav opløst ilt eller svingende pH kan forværre virkningerne af kemiske forurenende stoffer4,5. Miljømæssige stressfaktorer kan også påvirke infektionssygdom resultater direkte ved at øge antallet af smitsomme agenser6, øge virulens af opportunistiske patogener7 eller undertrykke den immunrespons og sygdom modstand af vært8,9,10. Af disse grunde der stigende interesse for biologiske eller negative virkninger overvågning11,12,13,14, udnytte fisk og andre akvatiske organismer til at identificere populationer og økosystemer i fare.
Bivirkninger overvågning udnytter biomarkører på forskellige niveauer i organisationen, fra den kropsligt subcellulært eller Molekylær, identificere subletale virkninger, som kan påvirke befolkningen og være vejledende for eksponering for forskellige stressfaktorer. Indikatorer på organisme niveau omfatter synlige abnormiteter og betingelser. Betingelse indeks baseret på længde og vægt er beregnet for at vurdere trivsel eller egnethed af fiskebestandene. De mest almindelige er Fultons betingelse faktorer (K) = (vægt/længde3) 15. En anden indikator er tilstedeværelsen af synlige abnormiteter. En række metoder har været anvendt i enkelte undersøgelser og overvågningsprogrammer til at vurdere, dokument, og evaluere synlige abnormiteter. Vurdering baseret kun på eksterne abnormiteter, dvs., at andelen af personer med sygdommen, fin skader, tumorer og knogle anomalier, er en af målinger for indekset til biotiske integritet (IBI), der evalueres samfund sundhed16. En lignende vurdering betegnes DELTs (deformiteter, erosioner, læsioner, tumorer) er også blevet brugt til at vurdere sundhed af fisk Fællesskaber17. Men disse metoder kun vurdere eksterne visuelle abnormaliteter og ikke indre læsioner eller tidlige subletale indikatorer.
Obduktion-baserede vurderinger omfatter eksterne og interne bemærkninger og mulighed for måling af yderligere betingelse indekser. Hepatosomatic indeks (leveren vægt/samlede kropsvægt) er også blevet brugt som en indikator for fitness eller energi reserver15 som indikerer en højere indeksværdi, sundere fisk. En række undersøgelser har dog vist, at hypertrofi eller øget lever størrelse opstår på grund af eksponering for forskellige forurenende stoffer metaboliseres af leveren18,19,20. I dette tilfælde ville en højere indeks være vejledende for eksponering for visse kemiske klasser. Gonadosomatic index (gonade vægt/samlede kropsvægt) er en anden betingelse indeks rettet mod reproduktiv sundhed21. Bemærkninger ved en obduktion-baseret vurdering kan bruges til at sammenligne forekomsten af individuelle læsion typer eller procentdel af normale individer. De kan dog også bruges i en mere kvantitativ sundhed vurdering22,23.
Den standardiserede obduktion-baseret vurdering, der beskrives her kan bruges til at forøge den groft synlige vurdering på flere måder afhængigt af spørgsmål der skal besvares, ekspertise og andre tilgængelige ressourcer. Vores rutinemæssige tilgang er at indsamle biometriske data (længde, vægt, leveren vægt, gonade vægt), blod plasma/serum analyser, dokument eksterne og interne synlige abnormiteter, bevare stykker af organer til mikroskopiske analyser og indsamle ørestenene for alder analyser. Obduktion-baseret vurdering, plus alder analyse og histopatologi af forskellige organer, giver mulighed for beregning og sammenligning af forskellige betingelse indekser, forekomsten af synlige abnormiteter, samt mikroskopisk væv ændringer, efter køn, alder, site og stikprøveperioden. Yderligere væv samlinger kan være gjort for mange andre analyser, herunder elektronmikroskopi, bakteriologi, virologi, parasitologi og kemiske koncentrationer. Disse metoder kan også være en del af mere dybdegående analyser bruges til at diagnosticere årsagen til fisk dræber24 eller mortalitet på fangenskab fisker25. Metoder til indsamling af væv til to yderligere analyser, genekspression og funktionelle immun analyser er illustreret.
Obduktion-baseret vurdering af fisk sundhed kan blive udnyttet på alle fiskearter, som forsøgslederen har en forståelse af den normale udseende af både eksterne og interne strukturer. Ved hjælp af en standardiseret tilgang giver mulighed for sammenligninger mellem websteder og arter samt sæsonbetonede og tidsmæssige ændringer i en befolkning. Resultaterne kan bruges at identificere virkninger forbundet med punkt og nonpoint kilder til forurenende stoffer og informere forvaltningstiltag. Det kan også bruges til at spore forbedringer, når ledelsesmæssige tiltag iværksættes. Metoden, der kan redigeres for at forøge dokumentationen af visuelle ydre abnormiteter i en række forskellige måder. Vurderinger, baseret på visuelle observationer, kan være ikke-dødelige, relativt billig og data kan fremskaffes hurtigt til et stort antal individer. Derfor, de kan være nyttige for sonderende eller indledende vurderinger, til at overvåge ændring over tid eller i kombination med andre indikatorer. Hvis længde og vægt af fisk måles under visuelle observationer, beregnes den betingelse faktor kan også. Selv om vurderinger baseret kun på visuel observation give ikke oplysninger om årsagen eller tilknyttede risikofaktorer, langsigtede tendenser af visse hud abnormiteter45 og biometriske parametre46 har angivet forbedring i nogle områder forbundet med vand kvalitetsforbedringer.
Obduktion-baseret vurdering giver flere oplysninger som de indre organer er også undersøgt og andre betingelse faktorer såsom hepatosomatic indeks og gonadosomatic indeks kan beregnes. Goede og Barton22 udviklet et felt obduktion metode, der inkluderede blodparametre, biometriske faktorer, procentdelen af abnormiteter og indeksværdier for bestemte abnormiteter. En videreudvikling af metoden indgår en klassifikation for nogle variabler, der tillod til beregning af en sundhed vurderingsindeks, der kunne være i forhold statistisk23. Denne sundhed vurderingsindeks har været brugt i regionale site sammenligninger23,47,48 og i kombination med andre biologiske indikatorer, herunder plasma og histopatologiske analyser i USA geologiske Undersøgelsens bioovervågning af miljøtilstand og udvikling Program evaluering af potentielle effekter af forurenende eksponering i store floder landsdækkende49,50,51. En fisk sygdom indeks baseret på eksternt synlige sygdomme og parasitter, synlige lever neoplasmer og andre registreres histopathologically lever læsioner er blevet udviklet og udbredt i Nordsøen, Østersøen, og fra Island. Dette indeks blev anset for at være et vigtigt redskab som et økosystem sundhed indikator52.
Der er nogle kritiske faktorer i den obduktion-baseret bedømmelse på fisk. Først, skal der foretages vurderinger på fisk umiddelbart efter døden. Ændringer i organ farve og konsistens kan forekomme ret hurtigt efter døden. Desuden, kan nogle parasitter forlade værten snart efter døden. For det andet er det vigtigt at vide, hvad der er normalt for arterne af interesse. For eksempel, nogle fisk har normalt fede og derfor bleg lever, mens de fleste arter en bleg lever ville være unormal. Det er også vigtigt at anerkende sæsonbestemte ændringer, der forekommer naturligt. Nogle fisk vil have farveændringer eller udvikle opdræt knuder i gydetiden.
Begrænsninger af den obduktion funderet vurdering som en metode til fisk sundhedsvurdering omfatter manglende evne til at identificere 1) konsekvent “årsagen” til specifikke læsioner og 2) identificere effekter, der ikke kan ses med det blotte øje. Disse ulemper kan overvindes med tilsætning af histopatologi, molekylære eller kulturelle identifikation af patogener og parasitter og genekspression. For eksempel, en “tumor” eller hævet læsion (hævelse) kan være faktiske neoplasi eller det kan være en parasit, betændelse, ødem eller hyperplasi (stigning i antallet af normale celler), forårsaget af kemiske eksponering, smitstoffer eller andre irritationsmomenter. Som vist i de repræsentative resultater, kræver endelige tumor eller neoplasi diagnose mikroskopiske patologi til at identificere læsion typen og sværhedsgraden (dvs. godartet eller ondartet). Vurdering af hvide sucker eksterne “tumorer” ved visuel observation overvurderet prævalens, især på webstedet reference. Mange af de rejste læsioner var ikke svulster, men snarere hyperplastiske læsioner. Det er i øjeblikket uvist, hvorvidt disse hyperplastiske læsioner er præneoplastiske. Omvendt, observation af hævede knuder i leveren væsentligt undervurdere forekomsten af leveren neoplasmer. Derfor, indsamling af væv til mikroskopisk patologi var nødvendigt at tilstrækkelig højde risikoen for varesortimentet.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbejde blev finansieret af US Geological Surveys økosystemer (Chesapeake Bay miljøer og fiskeri) og miljø-og sundhedsområdet (forurenende stoffer biologi) programmer og West Virginia Department of Natural Resources. Brug af handelsnavne er til identifikationsformål og er ikke ensbetydende med påtegning af den amerikanske regering.
Folding tables | Any | ||
Folding chairs | Any | ||
Dissecting boards | Any | ||
Measuring board (in mm increments) | Any | ||
Battery powered scale (in gm) for fish weight | Any | ||
Battery powered scale (in mg) for organ weights | Any | ||
Dissecting forceps | Any | ||
Bone cutters | Any | ||
Scalpel and blades | Any | ||
Disposable gloves | Any | ||
Buckets | Any | ||
Leak-proof Nalgene bottles (250 ml) | ThermoFischer Scientific | 02-924-5C | |
Vacutainer tubes with sodium heparin | ThermoFischer Scientific | 02-689-6 | For blood collection |
Disposable 3 ml syringes with 23 gauge needle | ThermoFischer Scientific | 14-826-11 | |
1 – 2ml cryovials | Any | Used for plasma and RNAlater samples | |
Invitrogen RNAlater Stabilization solution | ThermoFischer Scientific | AM7021 | |
Z-Fix Formaldehyde Zinc fixative | Anatech LTD | SKU-174 | |
Tricaine-S (MS-222) | Syndel USA | fish anesthetic | |
Coin Envelopes | Any | for otoliths | |
Pencils and pens | Any | ||
70% alcohol | Any | ||
Data sheets | Any |