단일 탱크에서 행동 테스트 배터리를 사용한 성인 Danio rerio 의 신경 독성 평가

요약

여기에서는 단일 수조를 사용하여 성체 제브라피쉬에 대한 화학 물질(예: 메스암페타민 및 글리포세이트)의 잠재적인 신경 독성 영향을 효과적으로 결정하기 위해 새로운 수조, Shoaling 및 사회적 선호도 테스트를 포함한 포괄적인 행동 테스트 배터리를 제시합니다. 이 방법은 신경 독성 및 환경 연구와 관련이 있습니다.

초록

신경 병리학적 효과의 존재는 수년 동안 화학 물질의 신경 독성을 평가하기 위한 주요 종점임이 입증되었습니다. 그러나 지난 50년 동안 화학 물질이 모델 종의 행동에 미치는 영향은 적극적으로 조사되었습니다. 점진적으로 행동 종점이 신경독성학적 스크리닝 프로토콜에 통합되었으며, 이러한 기능적 결과는 이제 화학물질의 잠재적인 신경독성을 식별하고 결정하는 데 일상적으로 사용됩니다. 성체 제브라피시의 행동 분석은 불안, 사회적 상호 작용, 학습, 기억 및 중독을 포함한 광범위한 행동을 연구할 수 있는 표준화되고 신뢰할 수 있는 수단을 제공합니다. 성체 제브라피쉬의 행동 분석에는 일반적으로 물고기를 실험장에 배치하고 비디오 추적 소프트웨어를 사용하여 행동을 기록 및 분석하는 것이 포함됩니다. 물고기는 다양한 자극에 노출될 수 있으며 다양한 지표를 사용하여 행동을 정량화할 수 있습니다. 새로운 수조 테스트는 물고기의 불안과 같은 행동을 연구하기 위해 가장 널리 받아들여지고 널리 사용되는 테스트 중 하나입니다. 떼를 지어 다니고 사회적 선호도 테스트는 제브라피쉬의 사회적 행동을 연구하는 데 유용합니다. 이 분석은 전체 떼의 거동을 연구하기 때문에 특히 흥미롭습니다. 이러한 분석은 재현성이 높고 약리학적 및 유전자 조작에 민감한 것으로 입증되어 행동의 기저에 있는 신경 회로와 분자 메커니즘을 연구하는 데 유용한 도구가 되었습니다. 또한 이러한 분석은 약물 스크리닝에 사용되어 행동의 잠재적 조절제일 수 있는 화합물을 식별할 수 있습니다.

이 연구에서는 기분전환용 약물인 메스암페타민(methamphetamine)과 환경오염물질인 글리포세이트(glyphosate)의 영향을 분석하면서 어류 신경독성학에 행동 도구를 적용하는 방법을 보여줍니다. 이 결과는 신경 기능을 변화시킬 수 있는 분자 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하는 것 외에도 환경 오염 물질 및 약물의 신경 독성학적 영향을 이해하는 데 성인 제브라피쉬의 행동 분석이 크게 기여했음을 보여줍니다.

서문

제브라피시(Danio rerio)는 생태독성학, 약물 발견 및 안전성 약리학 연구에서 인기 있는 척추동물 모델 종입니다. 저렴한 비용, 잘 정립된 분자 유전 도구, 신경계의 형태 형성 및 유지에 관여하는 주요 생리학적 과정의 보존으로 인해 제브라피시는 신경 행동 독성학을 포함한 신경 과학 연구에 이상적인 동물 모델입니다 ^1,2. 화학 물질의 신경 독성을 평가하기위한 주요 종점은 최근까지 신경 병리학 적 영향의 존재였습니다. 그러나 최근에는 행동 종점이 신경독성학적 스크리닝 프로토콜에 통합되었으며, 이러한 기능적 결과는 이제 화학물질의 잠재적인 신경독성을 식별하고 결정하는 데 일반적으로 사용됩니다 ^3,4. 더욱이, 어류의 매우 경미한 행동 변화조차도 자연 조건에서 동물의 생존을 위태롭게 할 수 있기 때문에 행동 종점은 생태학적 관점에서 매우 관련성이 높다⁵.

성체 제브라피시 연구에서 가장 많이 사용되는 행동 분석 중 하나는 불안과 유사한 행동을 측정하는 새로운 수조 테스트(NTT....

프로토콜

윤리적 기준을 엄격하게 준수하면 실험에 사용되는 제브라피시의 복지와 적절한 대우가 보장됩니다. 모든 실험 절차는 기관 동물 관리 및 사용 위원회(CID-CSIC)에서 수립한 지침에 따라 수행되었습니다. 아래에 제시된 프로토콜 및 결과는 지방 정부에서 부여한 라이선스(계약 번호 11336)에 따라 수행되었습니다.

1. 행동검사를 위한 동물사육

1. 27-28°C의 격리된 행동실에서 10:00에서 17:00 사이에 모든 테스트( 그림 00 참조)를 수행합니다.
2. 실험 탱크의 잠재적인 오염을 방지하기 위해 실험을 시작하기 전에 깨끗한 물고기 물[90mg/L 수족관 시스템 소금, 0.58mM CaSO₄·2H_2O및 0.59mM NaHCO₃를 포함하는 역삼투압 정제수]에서 대조군과 노출된 물고기를 여러 번 씻으십시오.
3. 실험을 시작하기 1시간 전에 동물을 행동실에 적응시킵니다.
4. 동물(≈50:50 수컷 비율: 암컷 비율)이 실험적으로 순진한지 확인하고 실험 그룹을 알지 못하는 관찰자와 함께 모든 행동 테스트를 블라인드 방식으로 수행합니다.
<....

토론

NTT에서 관찰된 특징적인 불안 행동은 뇌에서 분석된 세로토닌 수치와 양의 상관관계가 있다²¹. 예를 들어, 5-HT 생합성 억제제인 파라-클로로페닐알라닌(PCPA)에 노출된 후, 물고기는 양성 지오택시와 뇌 5-HT 수치 감소를 나타냈으며, 이는 METH로 얻은 결과와 매우 유사했다²². 따라서 뇌 세로토닌 수치의 감소와 METH에 노출된 제브라피시에서 양성 지오택시가 나타나.......

자료

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