Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
В статье предложен новый in vitro метод быстрой и чувствительной оценки токсичности и экотоксичности загрязняющих веществ, основанный на подвижности гемоцитов Mytilus galloprovincialis . Этот метод призван внести вклад в разработку более этичных и чувствительных токсикологических и экотоксикологических тестов на воздействие.
Гемоциты являются циркулирующими иммунокомпетентными клетками у двустворчатых моллюсков и играют ключевую роль в нескольких важных функциях клеточно-опосредованного врожденного иммунитета. На ранних стадиях иммунного ответа гемоциты активно мигрируют к месту заражения. Эта врожденная подвижность является фундаментальной характеристикой этих клеток. Он представляет собой ключевую клеточную функцию, которая объединяет множество процессов, таких как клеточная адгезия, клеточная сигнализация, динамика цитоскелета и изменения объема клеток. Таким образом, изменения в подвижности клеток после воздействия лекарств или загрязняющих веществ могут служить полезной токсикологической конечной точкой. Несмотря на фундаментальную роль подвижности клеток в клеточной физиологии, она слабо изучена с токсикологической точки зрения. В данной работе предлагается новый метод in vitro для быстрой и чувствительной оценки токсичности и экотоксичности загрязнителей, основанный на оценке подвижности гемоцитов Mytilus galloprovincialis. Мы разработали анализ подвижности клеток на гемоцитах, прилипших к дну 96-луночного полистирольного микропланшета. После воздействия возрастающих концентраций лекарств траектории и скорости клеток были количественно оценены путем отслеживания клеток с помощью покадровой микроскопии, что позволило нам измерить влияние на подвижность гемоцитов. В связи с простотой сбора гемоцитов у животных относительно неинвазивным способом, предложенный метод предлагает альтернативный тест для скрининга эффектов и механизмов действия загрязняющих веществ и лекарственных препаратов. Он соответствует критериям 3R (Замена, Сокращение и Уточнение), решая этические проблемы и способствуя сокращению количества позвоночных in vivo на животных.
Методы, основанные на воздействии, такие как биотесты in vitro и in vivo, представляют собой инновационные инструменты для обнаружения воздействия химических загрязнителей окружающей среды на живые организмы и для их использования в качестве инструментов мониторинга окружающей среды и оценки рисков 1,2,3,4. Они дополняют классический аналитический химический подход, преодолевая некоторые его ограничения. Например, методы, основанные на воздействии, могут оценить биодоступность загрязнителей, их влияние на здоровье организма и комбинированное токсикологическое воздействие смесей. Эти комбинированные эффекты могут быть непредсказуемы только на основе химического анализа5.
В последние годы экотоксикология загрязнителей, вызывающих новую озабоченность (новые загрязнители), представляет собой область, в которой методы, основанные на воздействии, могут быть полезными инструментами для обнаружения воздействия и оценки воздействия на биоту 1,5,6,7. В некоторых методах, основанных на эффектах, двустворчатые моллюски используются в качестве тестовых организмов при мониторинге и оценке окружающей среды 8,9. Некоторые характеристики делают эти организмы пригодными для экотоксикологических исследований, такие как их широкое распространение, их фильтрующая природа, их сидячий образ жизни, способность к биоаккумуляции широкого спектра загрязнителей окружающей среды и к разработке обнаруживаемых реакций на загрязнители, возможность работы с различными стадиями жизни, а также для поддержания в лабораторных условиях.. Они обладают высокой чувствительностью к воздействию загрязнения и проявляют различные реакции на токсичные загрязнители в зависимости от вида, стадии жизни и условий окружающей среды 8,9,10. Поэтому в некоторых экологических руководствах в качестве стандартизированных тестовых веществ используются двустворчатые моллюски10,11.
Среди двустворчатых моллюсков широко распространенный Mytilus galloprovincialis является одним из наиболее часто используемых видов в экотоксикологической области благодаря своей способности вырабатывать ранние обнаруживаемые реакции на воздействие химического загрязнения, включая индукцию металлотионеина, изменение антиоксидантных ферментов, дестабилизацию лизосомальной мембраны, перекисное окисление липидов, накопление липофуссцина, повышенную частоту микроядер, индукцию карбоангидразы 12,13,14, 15. Гемоциты, иммунокомпетентные гемолимфатические клетки, широко используются для изучения токсикологического воздействия загрязнителей окружающей среды на двустворчатых моллюсков 4,13,16,17. Эти клетки имеют решающее значение для иммунного ответа организма, выполняя несколько важных функций клеточно-опосредованного врожденного иммунитета. К ним относятся элиминация микробов путем фагоцитоза и различные цитотоксические реакции, такие как высвобождение лизосомальных ферментов, антимикробных пептидов и производство метаболитов кислорода во время дыхательного взрыва 18,19,20. Гемоциты по своей природе являются подвижными клетками 21,22,23, способными мигрировать к месту инфекции на ранней стадии иммунного ответа организма. В целом, подвижность является фундаментальным свойством, характеризующим все иммунные клетки, поскольку она позволяет осуществлять иммунонадзор за этими клетками длязащиты организма. Исследования различных видов моллюсков показывают, что подвижность гемоцитов является важнейшим компонентом их иммунного ответа, заживления ран и взаимодействия с патогенами. Эта подвижность регулируется специфическими молекулярными путями, что подчеркивает сложность и специализацию функций гемоцитов у моллюсков 21,25,26,27.
Несмотря на фундаментальное значение подвижности в физиологии гемоцитов, чувствительность подвижности гемоцитов к химическим загрязнителям окружающей среды изучалось в очень немногих исследованиях 23,28,29,30. Недавно наша группа охарактеризовала спонтанное движение гемоцитов Mytilus galloprovincialis в микропланшете из полистирола 96 лунок, обработанной культурой тканей, и изучила чувствительность подвижности гемоцитов к воздействию парацетамола23 in vitro. Гемоциты M. galloprovincialis продемонстрировали случайное движение клеток, основанное на ламеллиподиях и быстрых изменениях формы, как это ранее было обнаружено у другого вида мидий, Mytilus edulis 21,22,23,28, и уже описано в иммунных клетках человека31. Недавно было продемонстрировано, что подвижность гемоцитов чувствительна к химическим стрессорам23,28. Основываясь на этих предыдущих выводах, в данной работе предлагается новый метод in vitro для быстрой и чувствительной оценки токсичности и экотоксичности загрязнителей, основанный на оценке подвижности гемоцитов M. galloprovincialis и ее изменений посредством скоростного анализа подвижности клеток (количественная оценка средней скорости, мигрирующего расстояния, евклидова расстояния и прямоты). Метод дает возможность in vitro проводить скрининг токсичности нескольких веществ либо в краткосрочных анализах (продолжительностью 1-4 часа), либо в анализах длительного воздействия, продолжительностью 24-48 часов.
Все эксперименты проводились в соответствии с итальянским законодательством о защите животных (D.L.26/2014), которое имплементировало Директиву Совета Европейского комитета (2010/63 EEC). Mytilus galloprovincialis — двустворчатый моллюск, широко известный как средиземноморская мидия. Он произрастает в Средиземном море и на атлантическом побережье южной Европы. Он был интродуцирован и широко распространен в западной части Северной Америки, Азии и Южной Африке. Это важный коммерческий рыбный вид в нескольких частях мира. Подробная информация об используемых реагентах и оборудовании приведена в Таблице материалов.
1. Приготовление искусственной морской воды (ASTM) или отфильтрованной природной морской воды
2. Акклиматизация животных
3. Реагентный препарат для оценки подвижности гемоцитов
4. Забор гемолимфы
5. Гальванизация и бактериологическое исследование гемоцитов
6. Краткосрочный анализ
7. Анализ при длительном воздействии
8. Оценка подвижности клеток с помощью покадровой микроскопии
9. Отслеживание ячеек и расчет скоростных параметров
В исследовании представлен новый метод in vitro для быстрой и чувствительной оценки токсичности и экотоксичности загрязнителей, использующий подвижность гемоцитов Mytilus galloprovincialis. На рисунке 1A-C показана репрезентативная пока?...
Протокол, описанный в данной работе, представляет собой новый метод in vitro, подходящий для быстрой и чувствительной оценки токсичности лекарственных средств и загрязнителей на основе оценки подвижности гемоцитов M. galloprovincialis и ее изменений. Подвижность являе?...
Авторам нечего раскрывать.
Это исследование финансировалось проектом "Dipartimento di Eccellenza", предоставленным DiSTeBA Министерством университетов и исследований Италии, CUP: F85D18000130001, и NBFC (Национальный центр будущего биоразнообразия), финансируемым Европейским союзом NextGenerationEU, PNRR, проект No CN00000033. Мы также благодарим инфраструктуру BIOforIU на факультете биологических и экологических наук и технологий Университета Саленто.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.2 µm filter (diameter 25 mm) | ABLUO | labware | |
2.5 ml hypodermic syringe needdle 22G | Rays | 2522CM32 | labware |
96-well flat-bottom polystyrene TC-treated microplate | Corning | 3916 | labware |
CaCl2.2H2O | Merk (Sigma - Aldrich) | C3881-1KG | Chemical |
Chemotaxis and Migration Tool software | (Ibidi GmbH) | software | |
Cytation 5 | Agilent BioTeck | Cytation 5 | Equipment: Cell imaging multimode reader |
Dimethyl sulfoxide (DMSO) | Merk (Sigma - Aldrich) | 472301 | Solvent |
Falcon 15 mL Tube Conical Bottom | Corning | 352196 | labware |
H3BO3 | Merk (Sigma - Aldrich) | B0394 | Chemical |
Hemocytometer Fast read 102 | Biosigma | BVS100 | labware |
HEPES (4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazine-ethanesulfonic acid) | Merk (Sigma - Aldrich) | H3375-500G | Chemical |
ImageJ software | NIH | software | |
KBr | Merk (Sigma - Aldrich) | P9881 | Chemical |
KCl | Merk | 104936 | Chemical |
L-glutamine | Merk (Sigma - Aldrich) | G7513 | Essential amino acid for cell culture medium |
MgCl2·6H2O | Merk (Sigma - Aldrich) | M2670 | Chemical |
MgSO4 | Merk (Sigma - Aldrich) | M7506 | Chemical |
Microscope Nikon Eclipse E600 | Nikon | Equipment: Cell imaging | |
Na2SO4 | Riedel-de Haen | 31481 | Chemical |
NaCl | Merk (Sigma - Aldrich) | 31434-1KG-R | Chemical |
NaF | Fluka | 71519 500g | Chemical |
NaHCO3 | Merk (Sigma - Aldrich) | S5761-1KG | Chemical |
Neutral Red | Merk (Sigma - Aldrich) | N4638-1G | Vital cell dye |
Penicillin/Streptomycin | Merk (Sigma - Aldrich) | P0781-100ML | Antibiotics for cell culture |
SrCl2·6H2O | Merk (Sigma - Aldrich) | 255521 | Chemical |
Trypan blue | Merk (Sigma - Aldrich) | T8154 | Cell dye |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеСмотреть дополнительные статьи
This article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены