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Chemosphere林豊益:纳米铜毒理评价新体系——活体斑马鱼皮肤细胞排氢排铵速率

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[成果与文献分享]

Chemosphere林豊益:纳米铜毒理评价新体系——活体斑马鱼皮肤细胞排氢排铵速率

 楼主| xuyue_2017 发表于 2021-1-4 10:27  
查看: 101630|回复: 0|
本帖最后由 xuyue_2017 于 2021-1-4 10:28 编辑

NMT作为生命科学底层核心技术,是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年,NMT已扎根中国15年。2020年,中国NMT销往瑞士苏黎世大学,正式打开欧洲市场。



基本信息
主题:纳米铜毒理评价新体系——活体斑马鱼皮肤细胞排氢排铵速率
期刊:Chemosphere
影响因子:5.778
研究使用平台:NMT斑马鱼创新科研平台
标题:Exposure to copper nanoparticles impairs ion uptake, and acid and ammonia excretion by ionocytes in zebrafish embryos
作者:台湾师范大学林豊益、Chih-Ying Lee

检测离子/分子指标
H+、NH4+

检测样品
斑马鱼胚胎皮肤离子细胞


摘要

铜纳米颗粒(CuNPs)对鱼类早期阶段的潜在毒性尚不清楚,关于其对离子细胞及相关功能的影响也知之甚少。本研究使用斑马鱼胚胎作为模型来研究CuNPs对两种亚型离子细胞的毒性作用。斑马鱼胚胎暴露在0.1、1和3 mg L-1 CuNPs中96 h。暴露后,≥0.1 mg L-1时全身Na+和Ca2+含量显著降低,而≥1 mg L-1时K+含量降低。当≥1 mg L-1时,皮肤分泌的H+和NH4+明显减少。当CuNPs≥0.1 mg L-1时,用若丹明-123标记的活离子细胞数量显著减少。用免疫组织化学法标记富含H+-ATPase(HR)和富含Na+/K+-ATPase(NaR)的离子细胞亚型在≥1 mg L-1时呈下降趋势。通过扫描电子显微镜发现离子细胞的顶端开口的收缩。功能损伤还反映在基因表达的变化上,包括离子转运蛋白/通道和Ca2+调节激素。该研究表明,CuNPs暴露可损害斑马鱼胚胎中两种亚型的离子细胞及其相关功能,包括Na+/Ca2+吸收和H+/NH4+分泌。



离子/分子流实验处理方法

纳米铜颗粒(CuNPs)处理斑马鱼胚胎96 h


离子/分子流实验结果

使用非损伤微测技术(NMT)检测斑马鱼胚胎皮肤离子细胞对H+和NH4+的分泌。

林豊益《NMT在斑马鱼离子细胞的应用:从生理到环境毒理》

如图1A所示,H+和NH4+分泌水平通过计算卵黄囊和背景溶液之间(距离10 mm)的浓度梯度(Δ[H+]和Δ[NH4+])来测量。先前的研究表明卵黄囊皮肤中有丰富的离子细胞,其测量值可以反映离子细胞的功能。胚胎暴露于CuNPs 96 h后,1和3 mg L-1CuNPs组的H+和NH4+分泌水平被显著抑制(图1B, C)。H+分泌减少了29%(1 mg L-1)和30%(3 mg L-1)。NH4+分泌减少了47%(1 mg L-1)和61%(3 mg L-1)。

图1. 斑马鱼胚胎暴露于CuNPs 96 h后的H+和NH4+分泌


其他实验结果

  • CuNPs处理会使斑马鱼胚胎Na+、K+、Ca2+含量下降,但0.1 mg L-1的CuNPs处理没有改变K+含量。
  • CuNPs处理后斑马鱼皮肤离子细胞密度显著下降。
  • 免疫组织化学方法观察HR和NaR细胞亚型的密度发现,CuNPs处理会导致HR和NaR细胞密度下降。
  • 用扫描电镜分析了细胞顶端表面的超微结构,对照组HR细胞顶膜呈碎屑状,CuNPs处理组却发现了小凹坑。通过对细胞顶端表面的面积分析后发现,1和3 mg L-1CuNPs处理使细胞顶端表面的尺寸明显减小。



结论

本研究表明,CuNPs处理对鱼类的早期阶段具有潜在的风险。CuNPs可损伤离子细胞中离子通道/转运蛋白的功能,破坏离子细胞的顶端结构,甚至导致离子细胞死亡,进一步导致离子严重流失、代谢酸/氨积累,最终导致鱼类死亡。


测试液
AFW, 300 mM3-(n-morpholino) propanesulfonic acid (MOPS) buffer, 0.1 mg L-1 ethyl3-aminobenzoate methanesulfonate(tricaine)
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