台医大、台师大:NMT发现氨暴露致斑马鱼毛细胞Ca2+和NH4+吸收减少 为揭示氨的环境毒性机制提供重要证据
转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟
台医大洪君琳:NMT探究以斑马鱼为材料的药物耳毒性机制
基本信息
主题:NMT发现氨暴露致斑马鱼毛细胞Ca2+和NH4+吸收减少 为揭示氨的环境毒性机制提供重要证据
期刊:Chemosphere
影响因子:3.998(2020年)
研究使用平台:NMT毒理创新研究平台
标题:Ammonia exposure impairs lateral-line hair cells and mechanotransduction in zebrafish embryo
作者:台北医学大学洪君琳、台湾师范大学Jie-An Zheng、Shun-ChihHuang
检测离子/分子指标
Ca2+、NH4+
检测样品
斑马鱼侧线毛细胞
中文摘要(谷歌机翻)
氨(包括 NH3和NH4+)是淡水环境的主要污染物。然而,氨对鱼类早期的毒性作用还没有完全了解,对其对感官系统的影响知之甚少。本研究假设氨暴露会对胚胎发育造成不良影响,并损害鱼类的侧线系统。斑马鱼胚胎暴露于高氨水(10、15、20、25和30 mM NH4Cl, pH 7.0)96 h(受精后0~96 h)。当NH4Cl浓度≥15 mM时,斑马鱼体长、心率、耳囊大小显著下降,而当NH4Cl≥10 mM时,侧线毛细胞数量和功能下降。采用非损伤微测技术(NMT)检测机械电转换(MET)通道介导的Ca2+内流,以揭示毛细胞的功能。研究发现NH4+(≥5 mM NH4Cl)进入毛细胞并抑制了毛细胞的Ca2+内流。新霉素和La3+(MET通道阻断剂)抑制NH4+内流,表明NH4+通过毛束中的MET通道进入毛细胞。总之,本研究表明,氨暴露(≥10 mM NH4Cl)可对斑马鱼胚胎产生不良影响,侧线毛细胞对氨暴露敏感。
离子/分子流实验处理
①胚胎在浓度的NH4Cl(0、5、10、20 mM)中孵育96h
②受精后96 h的胚胎在不同浓度的NH4Cl(0、5、10、20 mM)中孵育0.5 h
③受精后96 h的胚胎在5 mM NH4Cl或5 mM NH4Cl加阻滞剂(10 mM新霉素或10 mM La3+)中孵育0.5h
离子/分子流结果
用NMT分析毛束处Ca2+内流速率,评价毛细胞功能(图1A显示了流速微传感器检测L1神经丘毛束的图像)。10 mM组和20 mM组的Ca2+内流速率分别减少了33%和43%(图1B)。
斑马鱼侧线毛细胞Ca2+流速检测视频
图1.受精后0~96 h高氨水暴露对毛细胞功能的影响。正值代表Ca2+内流。
胚胎在NH4Cl暴露30 min后,1、5和10 mM NH4Cl组的Ca2+内流速率分别显著减少45%、65%和75%(图2A)。0和1 mM NH4Cl组毛细胞的NH4+流速非常低,而在5和10 mM NH4Cl组中测量到显著的NH4+内流(图2B)。
图2.高氨水暴露30 min对毛细胞Ca2+和NH4+内流速率的影响。正值代表NH4+、Ca2+内流。
用La3+和新霉素来验证NH4+在毛细胞的内流是通过MET通道介导的。将胚胎预暴露于5 mM NH4Cl(含或不含阻断剂)30 min后,记录NH4+在神经丘毛细胞的内流速率。结果表明,新霉素(10 mM)和La3+(10 mM)处理组的NH4+内流速率分别减少了60%和50%(图3)。
图3.新霉素和La3+对毛细胞NH4+流入的影响。正值代表NH4+内流。
其他实验结果
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氨暴露后,斑马鱼胚胎的体长、心率和耳泡大小均减小。
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氨暴露后,侧线毛细胞的数量和功能下降。
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外侧毛细胞对氨暴露敏感。
结论
综上所述,本研究综述了亚致死氨暴露对斑马鱼胚胎早期发育和侧线毛细胞的毒性作用。数据表明,氨通过干扰MET通道介导的Ca2+内流而损害毛细胞。氨对鱼类侧线系统存在不利影响,可能影响鱼类的行为,对自然生态系统中的鱼类生存造成严重威胁。
测试液
0.5 mM NaCl, 0.2 mM CaSO4, 0.2 mM MgSO4,0.16 mM KH2PO4, 0.16 mM K2HPO4, pH7.0
NMT实验标准化方案
NMT仪器信息
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0045653520313631
关键词:氨;侧线;毛细胞;MET通道;Ca2+内流;生医动物类