Hälsan hos vilda fiskar kan användas som en indikator på akvatiska ekosystem hälsa. Obduktion-baserade fisk hälsa bedömningar tillhandahålla dokumentation om synliga lesioner eller avvikelser, data används för att beräkna skick index samt möjlighet att samla vävnader för mikroskopiska utvärdering, genuttryck och andra mer djupgående analyser.
Antropogena påverkan från ökade näringsämnen och kemiska föroreningar, till habitat förändringar och klimatförändringar, kan ha betydande effekter på fiskbestånden. Biverkningar som övervakning, kan utnyttja biomarkörer från de organismer till molekylär nivå, användas för att bedöma de kumulativa effekterna på fiskar och andra organismer. Fiskens hälsa har använts över hela världen som en indikator på akvatiska ekosystem hälsa. Hälsoundersökning som obduktion-baserade fisk ger data om synliga missbildningar och skador, parasiter, skick och organosomatic index. Dessa kan jämföras efter plats, årstid och kön, samt temporally, till dokumentet förändringar över tid. Risknivån vissa kan tilldelas olika observationer att beräkna en fisk hälsa index för mer kvantitativ bedömning. En nackdel med obduktion-baserat bedömningen är att den är baserad på visuella observationer och skick faktorer, som inte är så känsligt som vävnad och subcellulär biomarkörer för subletala effekter. Dessutom är det sällan möjligt att identifiera orsaker eller riskfaktorer associerade med observerade avvikelser. Så, till exempel kan en upphöjd lesion eller ”tumör” på fenor, läppar eller förkroppsliga ytbehandlar vara en tumör. Det kan dock också vara ett svar på en parasit, kronisk inflammation eller hyperplasi av normala celler som svar på en irriterande. Omvänt, tumörer, vissa parasiter, andra smittämnen och många vävnadsförändringar syns inte och så kan underskattas. Dock under bedömningen på obduktion, blod (plasma), vävnader för histopatologi (mikroskopiska patologi), kan genomik och andra molekylära analyser och öronstenarna för åldrande samlas. Dessa nedströms analyser, tillsammans med geospatiala analyser, habitat bedömningar, vatten kvalitet och föroreningars analyser kan alla vara viktigt i omfattande ekosystem utvärderingar.
Mänskliga aktiviteter har många negativa effekter på akvatiska miljöer. Fisk lever olika vattenförekomster som den mänskliga befolkningen återskapar i och ofta använder som en källsjö och därmed är viktiga indikatorer av vattenmiljön hälsa. Vild fisk som lever och förökar sig i en särskild livsmiljö utsätts hela livet på olika stressfaktorer inklusive patogener, parasiter, dålig vattenkvalitet och kemiska föroreningar. Tusentals kemikalier ange våra vattenvägar genom industriell och mänskliga avloppsvatten, förorts/urbana dagvatten och jordbruks avrinning. Dessa komplexa blandningar av kemikalier kan ha additiv, synergistiska eller antagonistiska effekter på exponerade organismer1,2,3. Dessutom andra miljöfaktorer såsom förhöjda näringsämnen, förhöjd temperatur, låg upplöst syrgas eller fluktuerande pH kan förvärra effekterna av kemiska föroreningar4,5. Miljöfaktorer kan också påverka infektionssjukdom utfall direkt genom att öka antalet smittämnen6, ökande virulens opportunistiska patogener7 eller undertrycka immunsvaret och sjukdom motståndet av värd8,9,10. Av dessa skäl, ökar det intresset för biologiska eller negativa effekter övervakning11,12,13,14, utnyttja fisk och andra vattenlevande organismer att identifiera populationer och ekosystem i riskzonen.
Biverkningar som övervakning använder tredjeparts biomarkörer på olika nivåer i organisationen, från de organismer till subcellulär eller molekylär, identifiera subletala effekter som kan påverka populationer och vara vägledande för exponering för olika stressorer. Indikatorer på organismnivå omfattar synliga avvikelser och villkor. Villkor index baserat på längd och vikt beräknas för att utvärdera välbefinnande eller lämplighet av fiskpopulationer. Det vanligaste är Fultons skick faktorer (K) = (vikt/längd3) 15. En annan indikator är förekomsten av synliga avvikelser. Olika metoder har använts i enskilda studier och övervakning program, dokument, bedöma och utvärdera synliga avvikelser. Bedömning enbart utifrån externa avvikelser, dvs andelen individer med sjukdom, fin skador, tumörer och skelett anomalier, är en av mätvärden för index för biotiska integritet (IBI) som utvärderar gemenskapen hälsa16. En liknande bedömning som kallas DELTs (missbildningar, erosioner, lesioner, tumörer) har också använts för att utvärdera hälsan för fisk samhällen17. Dock bedöma dessa metoder endast externa synavvikelser och inte interna lesioner eller tidiga subletala indikatorer.
Obduktion-baserade bedömningar omfattar externa och interna observationer och möjliggör mätning av ytterligare villkor index. Hepatosomatic index (leverns vikt/total kroppsvikt) har också använts som en indikator på fitness eller energireserver15 som indikerar en högre indexvärde friskare fisk. Ett antal studier har dock visat att hypertrofi eller ökar leverns storlek uppstår på grund av exponering för olika föroreningar metaboliseras av levern18,19,20. I detta fall skulle ett högre index vara vägledande för exponering för vissa kemiska klasser. Det gonadosomatic indexet (gonad vikt/total kroppsvikt) är ett annat villkor riktad mot reproduktiv hälsa21. Iakttagelser vid obduktion-baserat bedömningen kan användas för att jämföra förekomsten av enskilda lesionen typer eller procentandel av normala individer. De kan dock också användas i en mer kvantitativ hälsa bedömning22,23.
Standardiserade obduktion-baserat bedömningen beskrivs här kan användas för att utöka grovt synliga bedömning på flera sätt beroende på frågan/frågorna besvaras, expertis och andra tillgängliga resurser. Vår rutin är att samla in biometriska uppgifter (längd, vikt, levervikt, gonad vikt), blod för plasma/serum analyser, dokument externa och interna synliga avvikelser, bevara bitar av organ för mikroskopiska analyser och samla öronstenarna för ålder analyser. Bedömningen på obduktion plus Åldersanalys och histopatologi av olika organ, möjliggör beräkning och jämförelse av olika skick index, förekomst av synliga avvikelser, liksom mikroskopiska vävnadsförändringar, efter kön, ålder, plats och provtagningsperioden. Ytterligare vävnad samlingar kan göras för många andra analyser bl elektronmikroskopi, bakteriologi, virologi, parasitologi och kemiska koncentrationer. Dessa metoder kan också vara en del av mer djupgående analyser används för att diagnostisera orsaken till fisk dödar24 eller mortaliteten fångenskap fiskar25. Metoder för insamling av vävnad för två ytterligare analyser, genuttryck och funktionella immun analyser är illustrerade.
Obduktion-baserad bedömning av fiskens hälsa kan utnyttjas på alla fiskarter som Utredaren har en förståelse för både externa och interna strukturer normala utseende. Med hjälp av en standardiserad metod möjliggör jämförelser mellan platser och arter samt säsongsbetonade och tidsmässiga förändringar i en befolkning. Resultaten kan användas för att identifiera effekter i samband med punkt och nonpoint källor till föroreningar och informera förvaltningsåtgärderna. Det kan också användas för att spåra förbättringar när ledningens åtgärder initieras. Metodiken kan ändras för att öka dokumentationen av externa synavvikelser i en mängd olika sätt. Bedömningar, enbart utifrån visuella observationer, kan vara icke-dödande, relativt billig och data kan skapas snabbt för ett stort antal individer. Följaktligen, de kan vara användbara för förberedande eller inledande bedömningar, att övervaka förändring över tiden eller i kombination med andra indikatorer. Om längd och vikt för fisk mäts under visuella observationer, kan också den skick-faktorn beräknas. Även om bedömningar baserade endast på visuell observation ger inte information om orsak eller associerade riskfaktorer, långsiktiga trender på vissa hud avvikelser45 och biometriska parametrar46 har uppgett förbättringar på vissa områden i samband med vatten kvalitetsförbättringar.
Obduktion-baserat bedömningen ger mer information som inre organ undersöks också och andra villkor faktorer såsom hepatosomatic och gonadosomatic index kan beräknas. Goede och Barton22 utvecklat en metod för obduktion av fältet som inkluderade blod parametrar, biometriska faktorer, procentandelen av avvikelser och indexvärden för specifika avvikelser. En förfining av metoden ingår en allvarlighetsgraden för vissa variabler som tillåts för beräkning av en hälsa bedömningsindex som kunde jämfört statistiskt23. Detta hälsa bedömningsindex har använts i regionala webbplats jämförelser23,47,48 och i kombination med andra biologiska indikatorer inklusive plasma och histopatologiska analyser i den amerikanska geologiska Undersökningens biologisk övervakning av miljötillståndet och trender Program utvärdera potentiella effekter av föroreningar exponering i stora floder rikstäckande49,50,51. En fisk sjukdom Index baserat på externt synliga sjukdomar och parasiter, synliga levern tumörer och andra upptäckt histopatologiskt leverlesioner har utvecklats och används i stor utsträckning i Nordsjön, Östersjön, och utanför Island. Detta index befanns vara ett viktigt verktyg som ett ekosystem hälsa indikator52.
Det finns några kritiska faktorer i bedömningen den obduktion-baserade på fisk. Bedömningar måste först utföras på fisken omedelbart efter döden. Förändringar i organ färg och konsistens kan uppstå ganska snabbt efter döden. Vissa parasiter kan dessutom lämna värden snart efter döden. Andra, det är viktigt att veta vad som är normalt för arten av intresse. Exempelvis vissa fiskar har normalt feta och följaktligen blek lever, medan för de flesta arter en blek lever skulle vara onormal. Det är också viktigt att erkänna säsongsmässiga förändringar som förekommer naturligt. Några fiskar har färgändringar eller utveckla avel tuberkler under lekperioden.
Begränsningar i bedömningen på obduktion som en metod för fisk hälsoundersökning inkluderar oförmåga att 1) konsekvent identifiera ”orsaken” till specifika organskador och (2) identifiera effekter som inte kanske syns för blotta ögat. Dessa nackdelar kan övervinnas med tillägg av histopatologi, molekylär eller kulturella identifiering av patogener och parasiter, och genuttryck. Exempelvis en ”tumör” eller upphöjda lesionen (svullnad) kan vara riktiga neoplasi eller det kan vara en parasit, inflammation, ödem eller hyperplasi (ökning antal normala celler), orsakad av kemisk exponering, smittämnen eller andra irriterande ämnen. I de representativa resultat visas slutgiltiga tumör eller neoplasi diagnos kräver mikroskopiska patologi att identifiera lesion typ och svårighetsgrad (dvs. godartade eller elakartade). Bedömning av vita sucker externa ”tumörer” genom visuell observation överskattade prevalensen, särskilt på webbplatsen referens. Många av de upphöjda lesionerna var inte neoplasmer utan snarare hyperplastiska lesioner. Det är för närvarande okänt om dessa hyperplastiska lesioner är pre neoplastiska. Omvänt, observation av upphöjda knölar i levern betydligt underskattat prevalensen av levern neoplasmer. Samling av vävnad för mikroskopiska patologi var därför nödvändigt att kunna hantera risken för avnotering.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete finansierades av U.S. Geological Surveys ekosystem (Chesapeake Bay miljöer och fiske) och miljöhälsa (föroreningar biologi) program och West Virginia institutionen av naturresurserna. Användning av varunamn är endast i identifieringssyfte och innebär inte godkännande av den amerikanska regeringen.
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 |