台医大:NMT发现低分子壳聚糖致斑马鱼皮肤细胞排Na+↑且能被缓冲成份缓解 为其生物毒性特征提供了新见解
转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟
基本信息
主题:NMT发现低分子壳聚糖致斑马鱼皮肤细胞排Na+↑且能被缓冲成份缓解 为其生物毒性特征提供了新见解
期刊:Carbohydrate Polymers
研究使用平台:NMT毒理创新平台
标题:Characterization and toxicology evaluation of low molecular weight chitosan on zebrafish
作者:台北医学大学郑嘉雄、周志铭、糜福龙
检测离子/分子指标
Na+
检测样品
斑马鱼幼鱼上皮细胞
中文摘要(谷歌机翻)
壳聚糖被认为是无或低毒、生物相容性好的生物材料。为了提高DNA或蛋白质的传递效率,通常采用壳聚糖的消化来降低分子量和制备纳米颗粒。然而,低分子量壳聚糖(LMWCS)对淡水鱼类的毒性尚未得到很好的评价。本研究使用斑马鱼(Danio rerio)肝脏(ZFL)细胞系、斑马鱼幼鱼和成年鱼研究了LMWCS的毒性机制。LMWCS迅速诱导ZFL细胞的细胞毒性和斑马鱼的死亡。LMWCS损伤细胞膜使细胞活力降低。斑马鱼幼虫上皮细胞膜受损导致卵黄囊破裂。由于LMWCS的多重损伤,成年鱼在死亡前表现出缺氧的症状。虽然在斑马鱼模型中发现了LMWCS的毒性,但其毒性仅在pH<7时存在,并且容易被其他负离子中和。总的来说,这些数据提高了对LMWCS特性的新理解。
离子/分子流实验处理
斑马鱼幼鱼被浸泡在10 μg/mL低分子壳聚糖(LMWCS)和10 μg/mL LMWCS+10 mM Na2HPO4中5 min后检测。
离子/分子流结果
用非损伤微测技术对斑马鱼幼鱼上皮细胞释放的Na+进行实时检测。用10 μg/mL的LMWCS孵育后,斑马鱼幼鱼的上皮细胞迅速释放出Na+。用10 mM Na2HPO4中和可显著逆转Na+的外排。总的来说,这些数据表明LMWCS破坏了斑马鱼幼鱼的上皮细胞膜功能。
图1. LMWCS损伤斑马鱼幼鱼上皮细胞膜诱导离子外排。正值代表Na+外排。
其他实验结果
-
LMWCS对斑马鱼幼鱼具有一定的毒性,PBS和Na2HPO4缓冲液均能有效地中和这种毒性。
-
LMWCS导致斑马鱼幼鱼的上皮细胞严重受损,最终导致其死亡。
-
在斑马鱼幼鱼死亡前,可能引起卵黄囊上皮损伤和行为异常。
-
LMWCS对斑马鱼肝脏细胞膜损伤具有细胞毒性。
-
LMWCS破坏了成年斑马鱼的组织,鳃瓣损伤是成年斑马鱼死亡的主要原因。
-
LMWCS在河水中也可导致斑马鱼死亡。
结论
LMWCS可迅速导致斑马鱼幼鱼和成鱼在水中死亡,即使在正常的河水中也是如此。LMWCS靶向并破坏上皮细胞膜和鳃瓣,诱导斑马鱼幼鱼和成鱼死亡。此外,LMWCS对斑马鱼肝细胞、斑马鱼幼鱼和成鱼的毒性可以用Na2HPO4缓冲液中和。即使在斑马鱼模型中也发现了LMWCS的毒性,但由于LMWCS的水不溶性和易被其它负离子中和,其毒性只存在于pH<7的环境中这些结果提供了对LMWCS特性的新理解。
测试液
0.5 mM NaCl, 0.2 mM CaSO4, 0.2 mM MgSO4, 0.16 mM KH2PO4, 0.16 mM K2HPO4, pH 7.0
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/S0144861720303386
关键词:低分子量壳聚糖;纳米粒;毒性;斑马鱼;生医动物类