Bewertung der Neurotoxizität bei erwachsenem Danio rerio mit einer Reihe von Verhaltenstests in einem einzigen Tank

Zusammenfassung

Hier stellen wir eine umfassende Verhaltenstestbatterie vor, einschließlich der neuartigen Aquarien-, Schwarm- und Sozialpräferenztests, um die potenziellen neurotoxischen Wirkungen von Chemikalien (z. B. Methamphetamin und Glyphosat) auf erwachsene Zebrafische mit einem einzigen Tank effektiv zu bestimmen. Diese Methode ist für die Neurotoxizität und die Umweltforschung relevant.

Zusammenfassung

Das Vorhandensein neuropathologischer Wirkungen erwies sich viele Jahre lang als Hauptendpunkt für die Beurteilung der Neurotoxizität einer chemischen Substanz. In den letzten 50 Jahren wurden jedoch die Auswirkungen von Chemikalien auf das Verhalten von Modellarten aktiv untersucht. Nach und nach wurden Verhaltensendpunkte in neurotoxikologische Screening-Protokolle integriert, und diese funktionellen Ergebnisse werden heute routinemäßig verwendet, um die potenzielle Neurotoxizität von Chemikalien zu identifizieren und zu bestimmen. Verhaltensassays bei erwachsenen Zebrafischen bieten ein standardisiertes und zuverlässiges Mittel, um eine breite Palette von Verhaltensweisen zu untersuchen, darunter Angstzustände, soziale Interaktion, Lernen, Gedächtnis und Sucht. Verhaltenstests bei erwachsenen Zebrafischen beinhalten in der Regel, dass die Fische in eine Versuchsarena gesetzt und ihr Verhalten mit Hilfe von Video-Tracking-Software aufgezeichnet und analysiert wird. Fische können verschiedenen Reizen ausgesetzt sein, und ihr Verhalten kann mit einer Vielzahl von Metriken quantifiziert werden. Der neuartige Aquarientest ist einer der am meisten akzeptierten und am weitesten verbreiteten Tests zur Untersuchung von angstähnlichem Verhalten bei Fischen. Die Schwarm- und Sozialpräferenztests sind nützlich, um das Sozialverhalten von Zebrafischen zu untersuchen. Dieser Assay ist besonders interessant, da das Verhalten des gesamten Schwarms untersucht wird. Diese Assays haben sich als hochgradig reproduzierbar und empfindlich gegenüber pharmakologischen und genetischen Manipulationen erwiesen, was sie zu wertvollen Werkzeugen für die Untersuchung der neuronalen Schaltkreise und molekularen Mechanismen macht, die dem Verhalten zugrunde liegen. Darüber hinaus können diese Assays im Arzneimittel-Screening verwendet werden, um Verbindungen zu identifizieren, die potenzielle Modulatoren des Verhaltens sein können.

In dieser Arbeit werden wir zeigen, wie Verhaltenswerkzeuge in der Neurotoxikologie von Fischen angewendet werden können, indem wir die Wirkung von Methamphetamin, einer Freizeitdroge, und Glyphosat, einem Umweltschadstoff, analysieren. Die Ergebnisse zeigen den signifikanten Beitrag von Verhaltensassays in erwachsenen Zebrafischen zum Verständnis der neurotoxikologischen Wirkungen von Umweltschadstoffen und Medikamenten und liefern Einblicke in die molekularen Mechanismen, die die neuronale Funktion verändern können.

Einleitung

Der Zebrafisch (Danio rerio) ist eine beliebte Modell-Wirbeltierart für Ökotoxikologie, Arzneimittelforschung und sicherheitspharmakologische Studien. Seine geringen Kosten, die gut etablierten molekulargenetischen Werkzeuge und die Konservierung wichtiger physiologischer Prozesse, die an der Morphogenese und Aufrechterhaltung des Nervensystems beteiligt sind, machen den Zebrafisch zu einem idealen Tiermodell für die neurowissenschaftliche Forschung, einschließlich der neurobehavioralen Toxikologie ^1,2. Der Hauptendpunkt für die Bewertung der Neurotoxizität einer Chemikalie war bis vor kurzem das Vorh....

Protokoll

Die strikte Einhaltung ethischer Standards garantiert das Wohlergehen und die richtige Behandlung der Zebrafische, die für die Experimente verwendet werden. Alle Versuchsverfahren wurden nach den Richtlinien der Institutional Animal Care and Use Committees (CID-CSIC) durchgeführt. Die unten dargestellten Protokolle und Ergebnisse wurden unter der von der lokalen Regierung erteilten Lizenz (Vertragsnummer 11336) durchgeführt.

1. Tierhaltung für Verhaltenstests

1. Führen Sie alle Tests (siehe Abbildung 1) in einem isolierten Verhaltensraum bei 27-28 °C zwischen 10:00 und 17:00 Uhr durch.

Diskussion

Charakteristisches Angstverhalten, das bei NTT beobachtet wurde, wurde positiv mit dem Serotoninspiegel korreliert, der im Gehirn analysiert wurde²¹. Zum Beispiel zeigten Fische nach der Exposition gegenüber para-Chlorphenylalanin (PCPA), einem Inhibitor der 5-HT-Biosynthese, positive Geotaxis sowie verminderte 5-HT-Spiegel im Gehirn²², Ergebnisse, die denen mit METH sehr ähnlich sind. Daher deutet die Abnahme des Serotoninspiegels im Gehirn und die Anzeige positiver Geot.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aquarium Cube shape	Blau Aquaristic	7782025	Cubic Panoramic 10  (10 L, 20 cm x 20 cm x 25 cm, 5 mm)
Ethovision software	Noldus	Ethovision XT	Version 12.0 or newer
GigE camera	Imaging Development Systems	UI-5240CP-NIR-GL
GraphPad Prism 9.02	GraphPad software Inc	GraphPad Prism 9.02	For Windows
IDS camera manager	Imaging Development Systems
LED backlight illumination	Quirumed	GP-G2
SPSS Software	IBM	IBM SPSS v26
uEye Cockpit software	Imaging Development Systems	version 4.90