Akkumulering og distribusjon av fluorescerende mikroplast i de tidlige livsstadiene av sebrafisk

Summary

Sebrafisk embryoer/larver utvikler seg eksternt og er optisk gjennomsiktige. Bioakkumulering av mikroplast hos fisk i tidlige livsstadier vurderes lett med fluorescerende merkede mikrober.

Abstract

Som en ny type miljøgift har mikroplast blitt mye funnet i vannmiljøet og utgjør en høy trussel mot vannlevende organismer. Bioakkumulering av mikroplast spiller en nøkkelrolle i deres toksiske effekter; Men som et partikkel er deres bioakkumulering forskjellig fra mange andre miljøgifter. Beskrevet her er en mulig metode for å visuelt bestemme akkumulering og distribusjon av mikroplast i sebrafisk embryoer eller larver ved hjelp av fluorescerende mikroplast. Embryoer er utsatt for forskjellige konsentrasjoner (0,1, 1 og 10 mg / l) fluorescerende mikroplast med en diameter på 500 nm i 120 timer. Det er vist i resultatene at mikroplast kan bioakkumulere i sebrafiskembryoer/larver på en konsentrasjonsavhengig måte. Før klekking finnes sterk fluorescens rundt den embryonale korionen; mens i sebrafisk larver, eggeplomme sac, perikardium og mage-tarmkanalen er de viktigste akkumulerte stedene for mikroplast. Resultatene viser opptak og internalisering av mikroplast i sebrafisk i tidlige livsstadier, noe som vil gi grunnlag for bedre forståelse av effekten av mikroplast på akvatiske dyr.

Introduction

Siden første syntetisert på 1900-tallet, er plast mye brukt på ulike felt, noe som resulterer i rask vekst av global produksjon¹. I 2018 ble det produsert ca. 360 millioner tonn plast over hele verden². Plasten i det naturlige miljøet vil forringes til fine partikler på grunn av kjemiske, fysiske eller biologiske prosesser³. Vanligvis er fine plastpartikler <5 mm i størrelse definert som mikroplast⁴. Mikroplast er også utviklet for spesifikke bruksområder, for eksempel mikrober fra kosmetiske produkter⁵. Som nesten permanente forurensninger akkumuleres mikroplast i miljøet, og har tiltrukket seg økende oppmerksomhet fra forskere, beslutningstakere og publikum^1,6. Tidligere studier dokumenterte at mikroplast kan forårsake bivirkninger hos fisk, for eksempel gastrointestinal skade⁷, nevrotoksisitet⁸, endokrine^{forstyrrelser 9}, oksidativt stress¹⁰ og DNA-skade¹¹. Imidlertid har toksisiteten til mikroplast ikke blitt fullstendig avslørt så langt^12,13.

Sebrafiskembryoer gir mange eksperimentelle fordeler, inkludert liten størrelse, ekstern befruktning, optisk gjennomsiktighet og store clutcher, og regnes som en ideell modellorganisme for in vivo som studerer effekten av miljøgifter på fisk i tidlige livsstadier. I tillegg er det bare nødvendig med begrensede mengder teststoffer for evaluering av biologiske responser. Her er sebrafiskembryoer utsatt for forskjellige konsentrasjoner av mikroplast (0,1, 1, 10 mg / L) i 5 dager, og bioakkumulering og distribusjon av mikroplast i sebrafiskembryoer / larver evalueres. Dette resultatet vil fremme vår forståelse av toksisiteten av mikroplast til fisk, og metoden beskrevet her kan potensielt generaliseres for å bestemme akkumulering og distribusjon av andre typer fluorescerende materialer i de tidlige livsstadiene av sebrafisk.

Protocol

Voksen sebrafisk stammer fra China Zebrafish Resource Center (Wuhan, Kina). Forsøkene ble utført i samsvar med den nasjonale veilederen “Laboratory Animal Guideline for Ethical Review of Animal Welfare (GB/T35892-2018). 1. Embryo samling Vedlikehold fisk i 20 L glasstanker med resirkulering av kullfiltrert vann fra springen (pH 7,0 ± 0,2) ved konstant temperatur (28 ± 0,5 °C) på en fotoperiod på 14:10 t lys: mørkt. Fôr fisk to ganger daglig med Artemia nauplii<…

Representative Results

Fordelingen og akkumuleringen av fluorescerende mikroplast er vist i figur 1 og tabell 1. Ingen synlig fluorescens observeres i den ueksponerte gruppen (kontroll). Imidlertid er det funnet en opphopning av fluorescens rundt koret etter eksponering for forskjellige konsentrasjoner av mikroplast (24 hkf). Grønn fluorescens oppdages også i larver, og fluorescensnivåene ser ut til å øke på en konsentrasjons- og tidsavhengig måte. Eggeplommesekken, perikardiumet og mage-ta…

Discussion

I henhold til retningslinjene for beskyttelse av dyr som brukes til vitenskapelige formål, for eksempel EU-direktiv 2010/63/EU, er dyreetisk tillatelse ikke obligatorisk for et eksperiment med tidlige livsstadier av sebrafisk til scenen for å kunne selvstendig fôre (5 dager etter befruktning)¹⁷. Beste velferdspraksis er imidlertid viktig for å optimalisere bruken av sebrafisk, og for eksempel bør humane metoder for anestesi og eutanasi være av bekymring. Etyl 3-aminobenzoat metansulfat (MS-2…

Materials

Fluorescent microscope	Nikon, Japan	Eclipse Ti-S
Green fluorescently labeled polystyrene beads	Phosphorex, USA	2103A
Tricaine	Sigma-Aldrich, USA	A5040