Helsen til vill fisk kan brukes som en indikator på akvatisk økosystem helse. Obduksjon-baserte fisk helse vurderinger gi dokumentasjon av synlig lesjoner eller unormalt, brukes til å beregne tilstand indekser samt muligheten til å samle vev for mikroskopiske evaluering, genuttrykk og andre mer detaljert analyser.
Menneskeskapte påvirkninger fra økt næringsstoffer og kjemisk forurensning, habitat endringer og klimaendringer, kan ha viktige effekter på fiskebestander. Bivirkninger overvåking, kan utnytte biomarkers fra den organismebiologi til molekylært nivå, brukes til å vurdere den kumulative effekten på fisk og andre organismer. Fiskehelse er blitt anvendt worldwide som indikator for akvatisk økosystem helse. Obduksjon-baserte fisk helse vurderingen gir data om synlig unormalt og lesjoner, parasitter, tilstand og organosomatic indekser. Dette kan sammenlignes ved nettstedet, sesongen og sex, samt timelig, dokumentet endres over tid. Alvorlighetsgrader kan tilordnes til ulike observasjoner til å beregne en fisk helse indeks for mer kvantitativ vurdering. En ulempe ved obduksjon-basert vurdering er at den er basert på visuelle observasjoner og tilstand faktorer, som ikke er så sensitivt som vev og subcellular biomarkers for sublethal effekter. I tillegg er det sjelden mulig å identifisere årsaker eller risikofaktorer forbundet med observerte avvik. Så, for eksempel en hevet lesjonen eller “tumor” på finnene, lepper eller kroppsdeler kan være en neoplasm. Men kan det også være et svar på en parasitt, kronisk betennelse eller hyperplasi på normale celler som svar på en irriterende. Derimot neoplasms, visse parasitter, and smittsomme stoffer og mange vev endringer vises ikke og så kan undervurderes. Men under obduksjon-basert vurdering, blod (plasma), vev for histopatologi (mikroskopisk patologi), kan genomics og andre molekylære analyser, og otoliths for aldring samles. Disse nedstrøms analyser, sammen med geografiske analyser, habitat vurderinger, vann kvalitet og miljøgifter analyser kan alle være viktig i omfattende økosystem evalueringer.
Menneskelige aktiviteter har mange bivirkninger på akvatiske miljøer. Fisk bor ulike vann organer som befolkningen gjenskaper i og ofte bruker som drikkevann, og dermed er viktige indikatorer for helse vannmiljøet. Vill fisk som lever og reprodusere spesielle livsmiljøet utsatt hele livet på ulike stressorer inkludert patogener, parasitter, dårlig vannkvalitet og kjemisk forurensning. Tusenvis av kjemikalier angi våre vassdrag gjennom industri og menneskelig avløpsvann, suburban/urban stormwater og landbruket avrenning. Disse komplekse blandinger av kjemikalier kan ha additiv, synergistic eller antagonistiske effekter på utsatt organismer1,2,3. I tillegg andre miljømessige stressfaktorer som forhøyet næringsstoffer, høy temperatur, oppløst oksygen eller varierende pH kan forverre virkningene av kjemisk forurens-Ning4,5. Miljømessige stressfaktorer kan også påvirke infeksjonssykdommer resultater direkte ved å øke antall smittestoffer6, øke virulens opportunistiske patogener7 eller undertrykke immunrespons og sykdom motstand av verten8,9,10. For disse grunner, er det økende interesse i biologiske eller negative effekter overvåking11,12,13,14, fisk og andre vannlevende organismer å identifisere befolkning og økosystem risiko.
Bivirkninger overvåking benytter biomarkers på ulike nivåer i organisasjonen, fra organismebiologi til subcellular eller molekylær, identifisere sublethal effekter som kan påvirke bestander og være indikativ av eksponering for ulike stressfaktorer. Indikatorer på organismen nivå inkluderer synlig unormalt og betingelser. Tilstand indekser basert på lengde og vekt beregnes for å evaluere velvære eller egnethet av fiskebestander. Den vanligste er Fultons tilstand faktorer (K) = (vekt/lengde3) 15. En annen indikator er synlig unormalt. En rekke metoder har blitt brukt individuelle studier og overvåkingsprogrammer til å vurdere, dokument og evaluere synlig unormalt. Vurdering basert på eksterne unormalt, dvs. andelen personer med sykdom, finneskader, svulster og skjelettlidelser anomali, er en av beregningene for indeksen biotiske integritet (IBI) som evaluerer samfunnet helse16. En lignende vurdering kalt DELTs (misdannelser, erosjoner, lesjoner, svulster) har også blitt brukt til å evaluere helsen til fisk samfunn17. Men vurdere metodene bare eksterne visuelle unormalt og ikke interne lesjonene eller tidlig sublethal indikatorer.
Obduksjon-baserte vurderinger inkluderer ekstern og intern observasjoner og tillate måling av tilleggsbetingelse indekser. Hepatosomatic indeks (lever vekt/total kroppsvekt) har også blitt brukt som en indikator på fitness eller energi reserver15 som høyere indeksverdien angir sunnere fisk. Men har en rekke studier vist at hypertrofi eller en økning i leveren størrelse skyldes eksponering for ulike forurensninger metaboliseres i leveren18,19,20. I dette tilfellet ville en høyere indeks være indikativ av eksponering for visse kjemiske. Gonadosomatic indeksen (gonad vekt/total kroppsvekt) er en annen tilstand indeks rettet mot reproduktiv helse21. Observasjoner gjort under obduksjon-baserte vurderingen kan brukes til å sammenligne utbredelsen av personlige lesjon typer eller prosentandel av normale individer. Men kan de også brukes i en mer kvantitativ helse vurdering22,23.
Standardisert obduksjon-baserte vurderingen beskrevet her kan brukes til å utvide grovt synlig vurdering på flere måter avhengig av på spørsmålene besvares, kompetanse og andre ressurser. Vår rutine tilnærming er å samle biometriske data (lengde, vekt, levervekt, gonad vekt), blod plasma/serum analyser, dokumentet eksterne og interne synlig unormalt, bevare biter av organer for mikroskopiske analyser og samle otoliths for alder analyser. Obduksjon-basert vurdering pluss alder analyse og histopatologi av ulike organer, kan den og sammenligning av ulike tilstand indeksene, utbredelsen av synlig unormalt, i tillegg til mikroskopiske vev endringer av kjønn, alder, område og samplingsperiode. Flere vev samlinger kan gjøres for mange andre analyser inkludert elektronmikroskop, bakteriell, virologi, parasittologi og kjemiske konsentrasjoner. Disse metodene kan også være en del av mer dyptgående analyser brukes til å diagnostisere årsaken til fisk dreper24 eller dødelighet av fange fisker25. Metoder for innsamling av vev for to ekstra analyser, genuttrykk og funksjonelle immun analyser er illustrert.
Obduksjon-basert vurdering av fiskehelse kan benyttes på alle fiskearter som etterforskeren har en forståelse av normal utseende både eksterne og interne strukturer. Med en standardisert tilnærming tillater sammenligninger mellom nettsteder og arter samt sesongmessige og tidsmessige endringer i en populasjon. Resultatene kan brukes å identifisere effekter knyttet punkt og nonpoint kilder til forurensning og ledelse handlinger. Det kan også brukes til å spore forbedringer når ledelsen tiltak er igangsatt. Metodikken kan endres for å utfylle dokumentasjon av visuelle eksterne unormalt i en rekke måter. Vurderinger, basert på visuelle observasjoner, kan være ikke-dødelige, relativt billig og data kan genereres raskt for et stort antall individer. Derfor de kan være nyttig for utforskende eller første vurderinger, overvåke endringer over tid eller i kombinasjon med andre indikatorer. Hvis lengde og vekt av fisk er målt under visuelle observasjoner, beregnes også tilstand faktoren. Selv om vurderinger basert på visuell observasjon gi ikke informasjon om årsak eller tilknyttede risikofaktorer, langsiktige trender av visse huden unormalt45 og biometrisk parametere46 har vist bedring noe arealer knyttet til vann kvalitetsforbedringer.
Obduksjon-basert vurdering inneholder mer informasjon som indre organer også undersøkt og andre tilstanden faktorer som hepatosomatic indeks og gonadosomatic indeks kan beregnes. Goede og Barton22 utviklet en obduksjon metoden som inkludert blood parametere, biometrisk faktorer, prosentandelen av unormalt og indeksverdier for bestemte unormalt. En avgrensning av metoden inkludert alvorlighetsgraden for noen variabler som tillatt for beregning av en helse vurdering indeks som kunne forhold statistisk23. Denne helse vurdering indeksen har blitt brukt i regionale området sammenligninger23,47,48 og i kombinasjon med andre biologiske indikatorer inkludert plasma og histopathological analyser i de amerikanske geologiske Undersøkelsen Biomonitoring av miljømessige Status og trender programmet vurdere potensielle virkninger miljøgifter eksponering i store elver landsomfattende49,50,51. En fisken sykdommen indeks basert på eksternt synlige sykdommer og parasitter, synlig leveren neoplasms og andre oppdaget histopathologically leveren lesjoner og er mye brukt i Nordsjøen, Østersjøen, og Island. Denne indeksen ble funnet for å være et viktig verktøy som et økosystem helse indikator52.
Det er noen viktige faktorer i gjennomføre vurderingen obduksjon-basert på fisk. Først må vurderinger være gjennomført på fisk umiddelbart etter døden. Endringer i orgel farge og konsekvens kan skje ganske raskt etter døden. I tillegg kan noen parasitter la verten kort tid etter. Det andre, er det viktig å vite hva som er normalt for arten av interesse. For eksempel noen fisk har normalt fet og følgelig blek lever, mens de fleste arter en blek lever ville være unormal. Det er også viktig å erkjenne sesongmessige endringer som naturlig oppstår. Noen fisk vil ha fargeendringer eller utvikle oppdrett tubercles under finne.
Begrensningene for obduksjon-basert vurdering som en metode for fisk helsevurdering inkluderer manglende evne å identifisere 1) konsekvent “årsaken” av bestemte lesjoner og 2) identifisere effekter som ikke kanskje er synlig for det blotte øye. Disse ulempene kan overvinnes med tillegg av histopatologi, molekylær eller kulturelle identifikasjon av patogener og parasitter, og genuttrykk. For eksempel, en “svulst” eller hevet lesjon (hevelse) kan være faktiske neoplasi eller det kan være en parasitt, betennelse, ødem eller hyperplasia (økning i antall normale celler), forårsaket av kjemisk eksponering, smittestoffer eller annet irritants. Som vist i representant resultatene, krever definitiv svulst eller neoplasi diagnose mikroskopiske patologi å identifisere lesjon typen og alvorlighetsgraden (dvs. godartet eller ondartet). Vurdering av eksterne hvit sucker “svulster” av visuell observasjon overvurdert utbredelsen, særlig på nettstedet. Mange av hevet lesjonene var ikke neoplasms men heller hyperplastic lesjoner. Det er for øyeblikket ikke kjent om disse hyperplastic lesjoner er pre neoplastic. Derimot undervurdert observasjon av hevet knuter i leveren betydelig utbredelsen av leveren neoplasms. Derfor var samling av vev for mikroskopiske patologi nødvendig for å tilstrekkelig adresse potensialet for delisting.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble finansiert av US Geological Surveys økosystemer (Chesapeake Bay miljøer og fiskeri) og miljørettet helsevern (forurensninger biologi) programmer og West Virginia Department of Natural Resources. Bruk av Varenavn er brukes kun til identifikasjon og innebærer ikke godkjenning av den amerikanske regjeringen.
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 |