Name: ecotoxicological method with marine bacteria vibrio anguillarum to evaluate the acute toxicity of environmental contaminants
Uploaded: 2017-05-26T13:00:00
Duration: 11 min 26 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ecotoxicological Method with Marine Bacteria Vibrio anguillarum to Evaluate the Acute Toxicity of Environmental Contaminants at JoVE.com

Dit werk is gefinancierd door het onderzoeksproject: &quot;NanoBioTech ambiente e salute. Progetto 2: Ambiente. Strumenti e metodi per monitoraggio ecotossicologico delle Nanoparticelle&quot; ( &quot;Nano-BioTechnology: milieu en gezondheid.&quot; Project 2: Milieu. Hulpmiddelen en methoden voor ecotoxicologische Monitoring van nanodeeltjes &quot; ) toegekend aan LM van Regione Lazio-Consorzio Hypatia. AR werd gefinancierd door een postdoctorale subsidie ​​van de Universiteit van Tor Vergata / Regione Lazio-Consorzio Hypatia in het kader van het eerder aangehaalde project. Een akkoord met de ISPRA-Tor Vergata University (N. 2015/52857) liet het onderlinge gebruik van faciliteiten en de uitwisseling van onderzoekers toe. De auteurs zijn verschuldigd aan prof. Maria Cristina Thaller, onze beschermengel voor alle microbiële activiteiten, om belangstelling in de microbiële wereld te verhogen en sterk te helpen bij het verbeteren van ons onderzoek op dit gebied. De auteurs erkennen dankbaar Andrea Tornambè en EriKa Magaletti voor de kostbare samenwerking met het ISPRA Lab of Phytoplankton ecology en ecotoxicology.

1. Bereiding van reagentia / materialen <ol><li> Bereid (ongeveer 300) steriele 1,5 ml buizen voor de seriële verdunning van bacteriële suspensies, evenals 15 ml steriele buizen als testcontainers gemerkt met de testconcentraties. </li><li> Bereid 2% NaCl oplossing als het blootstellingsmedium en steriliseer het. Alternatief gebruik gesteriliseerd synthetisch of natuurlijk zeewater, met zoutgehalte van 5 tot 40. </li><li> Bereid het tryptische soja agar (TSA) groeimedium met 2% NaCl volgens de etiketaanwijzingen en gelet op de hoeveelheid NaCl die al in het medium aanwezig is. </li><li> Giet de TSA (koel maar nog steeds vloeibaar) in de 90 mm Petri-schotels die eerder zijn gemerkt met de testconcentratie en blootstellingstijd, replicatienummer en verdunningsfactor; 19 ml is een geschikt volume. </li><li> Bereid het tryptische soja-bouillon (TSB) groeimedium volgens de etiketaanwijzingen. Voeg de juiste hoeveelheid NaCl toe om dezelfde zoutgehalte als het blootstellingsmedium te verkrijgen. </li><li> BereidenEen CuSO 4 voorraadoplossing met dubbel gedestilleerd water en steriliseer de (benodigde) aliquot met behulp van een 0,22 μm spuitfilter. Voor milieuproeven berekent u een geschikt verdunningsinterval van het monster en steriliseert u ze met een 0,22 μm spuitfilter. </li><li> Bereid de testoplossingen voor in de 15 ml buizen gemarkeerd met de testconcentraties. Vul de negatieve controle in met 5 ml van het blootstellingsmedium (2% NaCl). Vul de andere buizen met de juiste hoeveelheid blootstellingsmedium en CuSO 4 voorraadoplossing om de testconcentraties in een 5 ml eindvolume te verkrijgen. </li></ol> 2. Bacteriële Inoculum Bereiding <ol><li> 12-18 uur voor de test, bereid een vloeibare verse cultuur van Vibrio anguillarum . Gebruik een steriele lus, selecteer een enkele, goed geïsoleerde kolonie uit een nachtcultuur op een vast medium (TSA). Inoculeer een buis gevuld met 10 ml TSB en incubeer de bacteriële cultuur bij 25 ° C gedurende 12-18 uur. </li&gt; <li> Schat na 12-18 uur de bacteriële concentratie van het inoculum spectrofotometrisch. Vortex het inoculum en meet de optische dichtheid bij een golflengte van 600 nm, met behulp van TSB als blanco. </li><li> Om een ​​bekende bacteriële concentratie te verkrijgen, verdun 2 ml van de geverfde inoculum door het toevoegen van de hoeveelheid TSB berekend met deze formule: TSB mL = [(OD / 0,14) * 2] - 2. </li><li> Controleer of de optische dichtheid van het verdunde inoculum 0,140 (± 0,005) bedraagt, wat overeenkomt met de 0,5 punt op de McFarland nephelometrische standaard. </li><li> Centrifugeer het verdunde inoculum gedurende 10 minuten bij 3.000 g . Elimineer de supernatant en zet de microbiële pellet opnieuw op in 1 ml 2% NaCl-oplossing (blootstellingsmedium). </li></ol> 3. Blootstellingscontrole <ol><li> Voeg 150 μL van het opnieuw opgezette bacteriële inoculum toe aan elke buis, inclusief de controle. Incubeer de V. anguillarum suspensies gedurende 6 uur bij 25 ° C onder duisternis en in continuouS schudt om sedimentatie te vermijden. </li><li> Begin bij het begin (T 0 ) en het einde (T 6 ) van de belichtingstijd bacteriële telling in alle blootgestelde bacteriële suspensies met behulp van de cijfers van de kolonievormende eenheid (CFU). </li><li> Bereid de seriële verdunningen van elke blootgestelde bacteriële suspensie in drievoud, met een tienvoudige verdunningsfactor (tot 10 -5 ). Voeg 100 μl van elke bacteriesuspensie toe aan de bijbehorende buis die al met 900 μl blootstellingsmedium (2% NaCl) is gevuld. Ga door met de seriële verdunning, vortexeren bij elke stap om de bacteriën opnieuw op te schorten. </li><li> Platte 10 μl van de 10 -4 en 10 -5 verdunningen op TSA Petri-schotels in het overeenkomstige segment. Laat de druppels snel in een kleine cirkel glijden door de plaat te draaien. Incubeer de platen bij 25 ° C gedurende 48 uur. </li></ol> 4. CFU Counting <ol><li> Tel na 48 uur de kolonies op de petrischalen; Platen met bTussen 5 en 50 kolonies zijn optimaal voor nauwkeurige tellen. </li><li> Bereken het aantal levensvatbare bacteriën per ml van elke blootgestelde bacteriële suspensie door de volgende formules toe te passen: 10 -4 → CFU / ml = n ° CFU x 100 x 10.000 10 -5 → CFU / ml = n ° CFU x 100 x 100.000 </li><li> Gebruik het gemiddelde van de getallen verkregen in parallelle replicaten om de sterfte te evalueren in vergelijking met de controle. Bereken de sterfte als percentage met de volgende formule: M% = 100 - [(N / C) * 100] OPMERKING: Waar N = aantal CFU / mL gegroeid na de blootstelling aan het toxisch middel; C = aantal CFU gegroeid in het controle medium. </li><li> Bereken de LC 50 ( dwz de concentratie van toxicant dat het aantal actieve replicerende bacteriën vermindert met 50% per ml, CFU / mL) met niet-lineaire regressieanalyse met behulp van een geschikte statistische software (zie de tabel van materialen). Voer een eenrichtingsanalyse van variantie (ANOVA) foll uitVerschuldigd door post-hoc pairwise t- testen om significante verschillen tussen behandelingen te evalueren. </li></ol>

<ol>
	<li>Parvez, S., Venkataraman, C., Mukherji, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+advantages+of+implementing+luminescence+inhibition+test+(Vibrio+fischeri)+for+acute+toxicity+prediction+of+chemicals.">A review on advantages of implementing luminescence inhibition test (Vibrio fischeri) for acute toxicity prediction of chemicals.</a> Environm. Internat. 32 (2), 256-268 (2006).</li><li>Rad, M., Shahsavani, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+characterization+of+Vibrio+(Listonella)+anguillarum+from+catfish.">Isolation and characterization of Vibrio (Listonella) anguillarum from catfish.</a> Turkish J. Veter. Animal. 34 (4), 413-415 (2010).</li><li>Thompson, F., Iida, T., Swings, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biodiversity+of+Vibrios.">Biodiversity of Vibrios.</a> Microbiol. Mol. Biol. Rev. 68, 403-431 (2004).</li><li>Austin, B., Austin, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrionaceae+representatives:+characteristics+of+the+disease.">Vibrionaceae representatives: characteristics of the disease.</a> Bacterial Fish Pathogens: Disease of Farmed and Wild Fish. 29-30, 108-115 (1999).</li><li>Larsen, J. L., Mellergaard, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microbiological+and+hygienic+problems+in+marine+aquaculture:+furunculosis+and+vibriosis+in+rainbow+trout+(Salmo+gairdneri).">Microbiological and hygienic problems in marine aquaculture: furunculosis and vibriosis in rainbow trout (Salmo gairdneri).</a> L.). Bull. Eur. Assoc. Fish Pathol. 1, 29-31 (1981).</li><li>Oliver, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+viable+but+nonculturable+state+in+bacteria.">The viable but nonculturable state in bacteria.</a> J. Microbiol. 43 (1), 93-100 (2005).</li><li>Hsieh, C. -. Y., Tsai, M. -. H., Ryan, D. K., Pancorbo, O. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+of+the+13+priority+pollutant+metals+to+Vibrio+fisheri+in+the+Microtox+chronic+toxicity+test.">Toxicity of the 13 priority pollutant metals to Vibrio fisheri in the Microtox chronic toxicity test.</a> Sci. Total Environ. 320, 37-50 (2004).</li><li>Migliore, L., Rotini, A., Thaller, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+doses+of+Tetracycline+trigger+the+E.+coli+growth:+a+case+of+hormetic+response.">Low doses of Tetracycline trigger the E. coli growth: a case of hormetic response.</a> Dose-Response. 11, 550-557 (2013).</li><li>Adams, M. S., Stauber, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+whole-sediment+toxicity+test+using+a+benthic+marine+microalga.">Development of a whole-sediment toxicity test using a benthic marine microalga.</a> Environm. Toxicol. Chem. 23 (8), 1957-1968 (2004).</li><li>Manfra, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ecotoxicity+of+diEthylene+Glycol+and+risk+assessment+for+marine+environment.">Ecotoxicity of diEthylene Glycol and risk assessment for marine environment.</a> J. Hazard. Mat. 284, 130-135 (2015).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Microtox&#174; Acute Toxicity Solid-Phase Test. , 20 (1995).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metodi+analitici+per+le+acque.+Manuali+e+Linee+Guida+(Analytical+methods+for+waters.+Manual+and+Guidelines).">Metodi analitici per le acque. Manuali e Linee Guida (Analytical methods for waters. Manual and Guidelines).</a> Metodi Ecotossicologici (Ecotoxicological methods). 29 (3), 8030 (2003).</li><li>Heinlaan, M., Ivask, A., Blinova, I., Dubourguier, H. -. C., Kahru, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+of+nanosized+and+bulk+ZnO,+CuO+and+TiO2+to+bacteria+Vibrio+fischeri+and+crustaceans+Daphnia+magna+and+Thamnocephalus+platyurus.">Toxicity of nanosized and bulk ZnO, CuO and TiO2 to bacteria Vibrio fischeri and crustaceans Daphnia magna and Thamnocephalus platyurus.</a> Chemosphere. 71, 1308-1316 (2008).</li><li>Mortimer, M., Kasemets, K., Heinlaan, M., Kurvet, I., Kahru, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+throughput+kinetic+Vibrio+fischeri+bioluminescence+inhibition+assay+for+study+of+toxic+effects+of+nanoparticles.">High throughput kinetic Vibrio fischeri bioluminescence inhibition assay for study of toxic effects of nanoparticles.</a> Toxicol. In Vitro. 22 (5), 1412-1417 (2008).</li><li>Bondarenko, O. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multilaboratory+evaluation+of+15+bioassays+for+(eco)+toxicity+screening+and+hazard+ranking+of+engineered+nanomaterials:+FP7+project+NANOVALID.">Multilaboratory evaluation of 15 bioassays for (eco) toxicity screening and hazard ranking of engineered nanomaterials: FP7 project NANOVALID.</a> Nanotoxicology. 10 (9), 1229-1242 (2016).</li><li>Matranga, V., Corsi, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxic+effects+of+engineered+nanoparticles+in+the+marine+environment:+model+organisms+and+molecular+approaches.">Toxic effects of engineered nanoparticles in the marine environment: model organisms and molecular approaches.</a> Mar. Envir. Res. 76, 32-40 (2012).</li><li>Corsi, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Common+strategies+and+technologies+for+the+ecosafety+assessment+and+design+of+nanomaterials+entering+the+marine+environment.">Common strategies and technologies for the ecosafety assessment and design of nanomaterials entering the marine environment.</a> ACS NANO. 8 (10), 9694-9709 (2014).</li><li>Handy, R. D., von der Kammer, F., Lead, J. R., Hassell&#246;v, M., Owen, R., Crane, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ecotoxicology+and+chemistry+of+manufactured+nanoparticles.">The ecotoxicology and chemistry of manufactured nanoparticles.</a> Ecotoxicology. 17, 287-314 (2008).</li><li>Kasemets, K., Suppi, S., Kunnis-Beres, K., Kahru, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+of+CuO+nanoparticles+to+yeast+Saccharomyces+cerevisiae+BY4741+wild-type+and+its+nine+isogenic+single-gene+deletion+mutants.">Toxicity of CuO nanoparticles to yeast Saccharomyces cerevisiae BY4741 wild-type and its nine isogenic single-gene deletion mutants.</a> Chem. Res. Toxicol. 26, 356-367 (2013).</li><li>Ivask, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+toxic+action+of+Ag,+ZnO+and+CuO+nanoparticles+to+selected+ecotoxicological+test+organisms+and+mammalian+cells+in+vitro:+A+comparative+review.">Mechanisms of toxic action of Ag, ZnO and CuO nanoparticles to selected ecotoxicological test organisms and mammalian cells in vitro: A comparative review.</a> Nanotoxicology. 8 (1), 57-71 (2013).</li></ol>

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

Dit werk beschrijft een nieuwe bioassay met de mariene bacterie V. anguillarum die succesvol is toegepast om de toxische effecten van CuSO 4 , een referentietoxicum, te beoordelen, waarbij een duidelijke dosis-respons relatie wordt aangetoond. De mariene bacterie V. anguillarum werd gekozen als model organisme omdat het halotolerant, alomtegenwoordig en representatief is voor mariene ecosystemen. De test kan worden uitgevoerd op een breed scala aan zoutwaarden (5-40) en kunnen zoutoplossingen en synthetische of natuurlijke zeewater gebruiken als blootstellingsmedium, zolang micro-organismen gemakkelijk kunnen overleven gedurende de gehele test. Dit zorgt voor de analyse van verschillende soorten monsters, waaronder brak- en mariene omgevingen. Tijdens de blootstellingsfase is geen groeimedium vereist, waardoor de interferentie met de verontreinigende stoffen 8 en de mogelijke invloed op de biologische reactie wordt vermeden. thE protocol is betrouwbaar, snel, kosteneffectief en relatief eenvoudig. De procedure van vloeistof-aan-plaat micro-cijfers 9 geeft het voordeel van het gebruik van kleine (monster) volumes, hoewel dit impliceert een hoge mate van nauwkeurigheid en robuustheid. De resultaten van de drie onafhankelijke proeven en replicaten voor elke behandeling tonen de hoge herhaalbaarheid van deze methode. Het gebruik van bacteriën als biologisch model, evenals de aanpasbaarheid van de techniek, bevordert de ecologische en milieu-relevantie van deze procedure. Andere kritische technische problemen zijn nauwkeurigheid bij de bereiding van het bacterie-inoculum en de steriliteit die nodig is in sommige stappen van de procedure. De voorgestelde test is sneller (6 uur) dan andere mariene ecotoxicologische analyses (24-96 uur) en verhoogt de ethische problemen die voortvloeien uit het gebruik van hogere organismen. Bovendien tonen de gegevens over het referentietoxicaat LC 50 waarden die vergelijkbaar zijn met die verkregen bij acute t<html> Ests op andere mariene soorten 10 , 11 , die een goede gevoeligheid aantonen. Bij bacteriële bioassays is de V. fischeri luminescentie remmingstest de meest voorkomende en goed gestandaardiseerde 12 . Deze bioassay is zeer snel (15-30 minuten) en geldig voor het testen van vaste-fase monsters, maar kan beïnvloed worden door gekleurde en troebele monsters, die interfereren met luminescentiemetingen. Zoutgehalte is een beperkende factor bij het gebruik van de bovengenoemde test, met 2% NaCl vereist 13 . Integendeel , de hier voorgestelde test met V. anguillarum geeft betaalbare resultaten bij een breed scala aan zoutgehalte, heeft geen beperkingen in verband met troebele of gekleurde monsters en vereist minder duur materiaal in vergelijking met de luminescentieanalysatoren. Een vergelijking tussen de resultaten van onze studie en de beschikbare literatuur voor V. fisheri 14 ,Ss = &quot;xref&quot;&gt; 15 , 16 toont vergelijkbare EC 50 waarden, die de effectiviteit van deze bioassay verder ondersteunen. Deze bioassay beoordeelt de vermindering van de bacteriële culturaliteit, in het algemeen aangeduid als sterfte, in plaats van populatiegroei of enzymatische activiteit remming, die gebruikt worden in de momenteel beschikbare tests voor micro-organismen. De LC 50 berekening maakt het mogelijk om te vergelijken met andere bioassays die vaak toegepast worden op de ecotoxicologische beoordeling van mariene omgevingen, die vaak overleving / sterfte hebben als het eindpunt. Een interkalibratie oefening is dringend nodig om de betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid van deze test te beoordelen / te bevestigen en de standaardisatie en het gebruik ervan in regulerende protocollen te ondersteunen. Het toenemende gebruik van nanomaterialen en hun potentiële vrijlating in het milieu impliceert de noodzaak van risicobeoordeling 17 . Echter, clasToxicologische aanpakken voor deze opkomende verontreinigingen lijken geen betaalbare resultaten te geven en kunnen aanpassingen vereisen 18 . De kenmerken van deze nieuwe bioassay maken het gemakkelijk en handig voor de toxiciteitsbeoordeling van nanodeeltjes mogelijk. In feite kan de mogelijkheid om de test op verschillende salinen uit te voeren, nanodeeltjesgedrag geven onder verschillende ionische sterkten, een omgevingsparametervariabele die de toxiciteit significant kan beïnvloeden 19 . Bovendien wordt geen gebruik van groeimedium en voedingsstoffen aanbevolen bij de ecotoxiciteitsbeoordelingen van nanodeeltjes, omdat organische stoffen hun absorptie kunnen vergemakkelijken door de toxische effecten 20 te verhogen of aggregatie kunnen veroorzaken, waardoor de biologische beschikbaarheid en dus hun toxiciteit 21 kunnen worden verminderd. Ten slotte is de bioassay op Vibrio anguillarum apRomiseringsinstrument voor de risicobeoordeling van klassieke en opkomende verontreinigingen, evenals voor de beoordeling van de status van mariene en brakige omgevingen.

Ecotoxicologische bioassays evalueren de toxiciteit van chemicaliën of milieuproeven met standaard biologische modellen, waarbij de effecten van fysische, chemische en biologische stressoren op ecosystemen worden geïntegreerd. Vanwege de complexiteit van ecosystemen moeten ecotoxicologische risicobeoordelingen een batterij bioassays overwegen die organismen uit verschillende trofische niveaus betreffen. Toxiciteitsbepalingen op laboratoriumdieren kunnen duur zijn, tijdrovend en ethisch twijfelachtig zijn. De rijding om dierproeven te beperken en alternatieve benaderingen te ontwikkelen ( bijv. Bij bacteriën en niet-gewervelde dieren) is nu een cruciale kwestie, zoals gerapporteerd in het kader van de huidige Europese wetgeving, inclusief de EU-richtlijn inzake dierenbescherming, de 7e wijziging van de EU Cosmetics Directive, en REACH. Schaaldieren, vis en algen worden grotendeels gebruikt voor toxiciteitsmetingen in het mariene milieu 1 . Bacteriën zijn een belangrijke componenT van het ecosysteem, en veranderingen in microbiële gemeenschappen kunnen aanzienlijke effecten hebben op biogeochemische cycli en andere kritische ecosysteemdiensten. Toxiciteitstesten op basis van micro-organismen worden populairder omdat ze relatief snel, reproduceerbaar en goedkoop zijn en geen ethische problemen opleveren 2 . Het doel van dit werk is om een ​​ecotoxicologisch protocol te beschrijven om de respons van de mariene bacterie Vibrio anguillarum ( Listonella anguillarum, Vibrionaceae) te beoordelen wanneer deze blootgesteld worden aan milieuverontreinigende stoffen. V. anguillarum is een gram- negatieve , korte, kromme-vormige staafbacterie (0,5 x 1,5 μm) met een polaire flagellum. Typisch gevonden in brak of zout water, het is halotolerant, met een optimale zoutgehalte van ongeveer 20 en een optimale temperatuur tussen 25 en 30 ° C 3 . Het is gekozen als een organisme model vanwege zijn ubiquity en zijn belangrijke ecologische rollen in oceWereldwijd 4 . Sommige serotypes van V. anguillarum zijn bekend dat ze vibriose veroorzaken in een verscheidenheid aan mariene of brakvis vissen 5 , 6 . Hiervoor vereisen enkele stappen van het experiment standaard microbiologische praktijken, maar er zijn geen speciale veiligheidsvoorzieningen of voorzorgsmaatregelen nodig. Het voorgestelde toxiciteitscontroleprotocol maakt gebruik van de bacteriële culturaliteit ( dwz de mogelijkheid om kolonies te repliceren en te vormen) als het eindpunt en maakt het mogelijk de bepaling van de LC 50 te bepalen , de concentratie die een 50% reductie van bacteriën veroorzaakt die actief repliceren en colonies vormt, na Een blootstelling van 6 uur. In Vibrio , zoals bij andere microben, kan deze reductie, die we meestal als sterfte wijzen, gedeeltelijk te wijten zijn aan personen in de levensvatbare maar niet-cultureel (VBNC) fase 7 . In deze studie hebben we deze methode toegepast om de giftige effecten van kopersulfaat (CuSO 4) te meten), Een referentietoxicum. Deze methode is ontwikkeld om een ​​geschikte test op basis van micro-organismen te leveren voor de ecotoxische beoordeling van verontreinigende stoffen / chemische verbindingen, waaronder opkomende verontreinigingen zoals nanomaterialen. De nieuwigheid van dit protocol in vergelijking met bestaande methoden die voor micro-organismen worden gebruikt, is hoofdzakelijk gerelateerd aan het blootstellingsmedium en het eindpunt. In feite wordt de blootstelling uitgevoerd in zoutoplossing, waarbij eventuele interferentie van het groeimedium wordt vermeden met de onderzochte verontreinigingen, die de biologische respons kunnen beïnvloeden 8 . Het eindpunt is de vermindering van de bacteriële culturaliteit, die gemakkelijk kan worden vergeleken met andere acute eindpunten die worden gebruikt voor ecotoxicologische screening in mariene / brackende omgevingen, gebaseerd op overleving / sterfte. Bovendien gebruikt het protocol de techniek van micro-cijfers van vloeistof tot plaat, die al op E. coli 9 is gebruikt , waardoor volumes worden verminderd en dus de experimentele effekOrt (zie stappen 3.3 en 3.4 van het protocol voor details).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="777">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:317px;">Vibrio anguillarum (strain AL 102, serotype O1)</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td style="width:165px;"></td>
			<td style="width:167px;">Obtained from the laboratory collection of NOIFMA (Norway)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tryptic Soy Agar&#160;</td>
			<td style="width:128px;">Liofilchem</td>
			<td style="width:165px;">610052</td>
			<td>Dehydrated Culture Media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tryptic Soy Broth growth medium</td>
			<td style="width:128px;">Liofilchem</td>
			<td style="width:165px;">610053</td>
			<td>Dehydrated Culture Media</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">CuSO4 &#183;5H2O</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:165px;">209198</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NaCl&#160;</td>
			<td style="width:128px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:165px;">S-3014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Name of Equipment</td>
			<td style="width:128px;">Company</td>
			<td style="width:165px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Biosafety Laminar Flow Hood&#160;</td>
			<td style="width:128px;">ESCO</td>
			<td style="width:165px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Incubator&#160;</td>
			<td style="width:128px;">Fratelli Galli</td>
			<td style="width:165px;">Mod. 2100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:317px;">Name of Software</td>
			<td style="width:128px;">Company</td>
			<td style="width:165px;">Catalog Number</td>
			<td>Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Benchmark Dose Software&#160;</td>
			<td style="width:128px;">US EPA</td>
			<td style="width:165px;">Benchmark Dose 2.4.0&#160;</td>
			<td align="right">2012</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ecotoxicological method with marine bacteria vibrio anguillarum to evaluate the acute toxicity of environmental contaminants

Bacteriën zijn een belangrijk onderdeel van het ecosysteem, en veranderingen in microbiële gemeenschappen kunnen een significant effect hebben op biogeochemische cycli en voedingswebs. Toxiciteitstesten op basis van micro-organismen worden veel gebruikt omdat ze relatief snel, reproduceerbaar, goedkoop zijn en niet geassocieerd worden met ethische problemen. Hier beschrijven we een ecotoxicologische methode om de biologische reactie van de mariene bacterie Vibrio anguillarum te evalueren. Deze methode beoordeelt de acute toxiciteit van chemische verbindingen, waaronder nieuwe verontreinigingen zoals nanodeeltjes, evenals milieuproeven. Het eindpunt is de vermindering van de bacteriële culturaliteit ( dwz de mogelijkheid om kolonies te repliceren en te vormen) door blootstelling aan een toxicant. Deze reductie kan over het algemeen worden aangeduid als sterfte. De test staat voor de bepaling van de LC 50 , de concentratie die een 50% daling van bacteriën veroorzaakt die actief repliceren en colonies vormt, naEen 6 uur blootstelling. De culturele bacteriën worden geteld in kolonievormende eenheden (CFU), en de &quot;sterfte&quot; wordt geëvalueerd en vergeleken met de controle. In dit werk werd de toxiciteit van kopersulfaat (CuSO 4 ) geëvalueerd. Een duidelijke dosis-respons verhouding werd waargenomen, met een gemiddelde LC 50 van 1,13 mg / L, na drie onafhankelijke tests. Dit protocol, in vergelijking met bestaande methoden met micro-organismen, is van toepassing in een breder waaier van zoutgehalte en heeft geen beperkingen voor gekleurde / troebele monsters. Het gebruikt zoutoplossing als het blootstellingsmedium, waardoor eventuele interferenties van groeimedium worden vermeden met de onderzochte verontreinigingen. De berekening van LC 50 vergemakkelijkt vergelijkingen met andere bioassays die gewoonlijk worden toegepast op ecotoxicologische beoordelingen van het mariene milieu.

De resultaten van drie onafhankelijke proeven om V. anguillarum bloot te stellen aan vier concentraties CuSO 4 tonen een duidelijke dosis-respons relatie en een significante afname van bacteriën die actief repliceren en vormen van colonies met een toenemende concentratie van het referentietoxicum ( Figuur 1 ; ANOVA, F = 20,28, p &lt;0,001). Het aantal CFU / mL wordt significant verminderd bij 1,25 mg / l (post-hoc Tukey test, p &lt;0,05) in vergelijking met controle (CNTR). Eventuele kweekbare bacteriën werden gedetecteerd bij de hoogste geteste concentratie. Geen verschillen in CuSO 4 toxiciteit werden gevonden langs het brede zoutgehaltebereik van het blootstellingsmedium ( dat wil zeggen 5, 20 of 35 g / L NaCl, gegevens niet getoond). Een representatieve uitvoer van de statistische analyse die de niet-lineaire regressie toont, wordt gerapporteerd in aanvullend figuur 1 . De LC 50 waarden berekend voor de drie onafhankelijke proeven (&lt;Strong&gt; Tabel 1) benadrukken de haalbaarheid en reproduceerbaarheid van deze methode. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/55211/55211fig1.jpg" /> Figuur 1: Vibrio anguillarum blootgesteld aan CuSO 4. Het gemiddelde aantal CFU / ml (CFU = kolonievormende eenheid) blootgesteld aan verschillende concentratie CuSO 4 gedurende 6 uur. De waarden vertegenwoordigen het gemiddelde (± SD) van drie onafhankelijke proeven. De reducties van bacteriën die actief zijn aan het repliceren en vormen van kolonies met betrekking tot de controle (CNTR) worden gemeld in de gele dozen (als percentages). Significante verschillen met de controle, gebaseerd op een na-hoc Tukey test, worden aangeduid met sterretjes (* = p &lt;0,05; ** = p &lt;0,01). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55211/55211fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een ​​grotere versie van deze figuur te bekijken.</a> Tabel 1: Lethale concentratie (LC 50 ) waarden voor Vibrio anguillarum blootgesteld aan CuSO 4 . Resultaten van drie onafhankelijke proeven en middelen (± SD) worden gerapporteerd. Aanvullend Figuur 1: Niet-lineaire regressie analyse. Representatieve output van een niet-lineaire regressie analyse (Logit-Hill model) uitgevoerd op de resultaten van de test. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55211/suppl_fig_1.tif" target="_blank">Klik hier om deze afbeelding te downloaden.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Ecotoxicological Method with Marine Bacteria Vibrio anguillarum to Evaluate the Acute Toxicity of Environmental Contaminants at JoVE.com

Ecotoxicological Method with Marine Bacteria Vibrio anguillarum to Evaluate the Acute Toxicity of Environmental Contaminants

Dit werk beschrijft een nieuw protocol voor de beoordeling van de ecotoxiciteit van verontreinigende stoffen, waaronder opkomende verontreinigingen zoals nanomaterialen, met behulp van de mariene bacterie Vibrio anguillarum . Deze methode laat de bepaling van de LC 50 of sterfte toe, de concentratie die een kweekbaarheid van 50% van de bacteriën veroorzaakt, na een 6 uur blootstelling.

Ecotoxicologische methode met mariene bacteriën<em&gt; Vibrio anguillarum</em&gt; De acute toxiciteit van milieuverontreinigende stoffen beoordelen

Bacteria are an important component of the ecosystem, and microbial community alterations can have a significant effect on biogeochemical cycling and food ...

Research

JoVE Journal

Environment

Ecotoxicological Method with Marine Bacteria Vibrio anguillarum to Evaluate the Acute Toxicity of Environmental Contaminants

A Whole Cell Bioreporter Approach to Assess Transport and Bioavailability of Organic Contaminants in Water Unsaturated Systems

A Whole Cell Bioreporter Aanpak Verkeer en biologische beschikbaarheid van organische stoffen te evalueren in Water Onverzadigde Systems

Bioavailability of contaminants is a prerequisite for their effective biodegradation in soil. The average bulk concentration of a contaminant, however, is ...

A Fish-feeding Laboratory Bioassay to Assess the Antipredatory Activity of Secondary Metabolites from the Tissues of Marine Organisms

Een vis van borstvoeding Laboratory Bioassay de Antipredatory activiteit van secundaire metabolieten te beoordelen vanuit de weefsels van mariene organismen

Marine chemical ecology is a young discipline, having emerged from the collaboration of natural products chemists and marine ecologists in the 1980s with ...

Preparation and Testing of Impedance-based Fluidic Biochips with RTgill-W1 Cells for Rapid Evaluation of Drinking Water Samples for Toxicity

Opstellen en testen van impedantie-gebaseerde Fluidic biochips met RTgill-W1 Cellen voor snelle evaluatie van Drinkwater Monsters voor de toxiciteit

This manuscript describes how to prepare fluidic biochips with Rainbow trout gill epithelial (RTgill-W1) cells for use in a field portable water toxicity ...

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

VacuSIP, een verbeterde INEX Methode voor het<em&gt; In Situ</em&gt; Meten van Particulate en opgeloste componenten verwerkt door Active Suspension Voeders

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and ...

Laboratory Simulation of an Iron(II)-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

Laboratory Simulation of an IronII-rich Precambrian Marine Upwelling System to Explore the Growth of Photosynthetic Bacteria

Laboratorium Simulatie van een ijzer (II) -rijke Precambrium Marine Upwelling Systeem om Ontdek de groei van de fotosynthetische bacteriën

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

Vegetated Treatment Systems for Removing Contaminants Associated with Surface Water Toxicity in Agriculture and Urban Runoff

Plantaardige Behandeling Systemen voor het verwijderen van verontreinigingen geassocieerd met oppervlaktewater toxiciteit in Landbouw en Urban Runoff

Urban stormwater and agriculture irrigation runoff contain a complex mixture of contaminants that are often toxic to adjacent receiving waters. Runoff may ...

Extraction of Organochlorine Pesticides from Plastic Pellets and Plastic Type Analysis

Extractie van organische chloride pesticiden uit plastic pellets en plastic type analyse

Plastic resin pellets, categorized as microplastics (&#8804;5 mm in diameter), are small granules that can be unintentionally released to the environment ...

Protocol for Acute and Chronic Ecotoxicity Testing of the Turquoise Killifish Nothobranchius furzeri

Protocol for Acute and Chronic Ecotoxicity Testing of the Turquoise Killifish Nothobranchius furzeri

Protocol voor Acute en chronische ecotoxiciteit testen van de Turquoise Killifish Nothobranchius furzeri

The killifish Nothobranchius furzeri is an emerging model organism in the field of ecotoxicology and its applicability in acute and chronic ecotoxicity ...

The Barnacle Balanus improvisus as a Marine Model - Culturing and Gene Expression

The Barnacle Balanus improvisus as a Marine Model - Culturing and Gene Expression

De rankpootkreeften Balanus improvisus als een Marine Model - kweken en genexpressie

Barnacles are marine crustaceans with a sessile adult and free-swimming, planktonic larvae. The barnacle Balanus (Amphibalanus) improvisus is particularly ...

Composition and Distribution Analysis of Bioaerosols Under Different Environmental Conditions

Samenstelling en analyse van de verdeling van Bioaerosols onder verschillende omgevingsomstandigheden

Variable microorganisms in particulate matter (PM) under different environmental conditions may have significant impacts on human health. In this study, ...