Name: experimental protocol for examining behavioral response profiles in larval fish: application to the neuro-stimulant caffeine
Uploaded: 2018-07-24T14:00:00
Duration: 8 min 33 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Experimental Protocol for Examining Behavioral Response Profiles in Larval Fish: Application to the Neuro-stimulant Caffeine at JoVE.com

Поддержка этого исследования была представлена национального научного фонда США (проект #: CHE-1339637) с дополнительной поддержке со стороны Агентства по охране окружающей среды США. Мы благодарим д-р Jone Корралес, доктор Лорен Kristofco, Гэвин Saari, Самуэль Haddad, Bekah Burket и Бриджетт Хилл для поддержки общего лаборатории.

<ol>
	<li>Malaj, E., 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=Organic+chemicals+jeopardize+the+health+of+freshwater+ecosystems+on+the+continental+scale.">Organic chemicals jeopardize the health of freshwater ecosystems on the continental scale.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (26), 9549-9554 (2014).</li><li>Sch&#228;fer, R. B., K&#252;hn, B., Malaj, E., K&#246;nig, A., Gergs, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+organic+toxicants+to+multiple+stress+in+river+ecosystems.">Contribution of organic toxicants to multiple stress in river ecosystems.</a> Freshwater Biology. 61 (12), 2116-2128 (2016).</li><li>Andersen, M. E., Krewski, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+testing+in+the+21st+century:+bringing+the+vision+to+life.">Toxicity testing in the 21st century: bringing the vision to life.</a> Toxicological Sciences. 107 (2), 324-330 (2008).</li><li>Rovida, C., Hartung, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Re-evaluation+of+animal+numbers+and+costs+for+in+vivo+tests+to+accomplish+REACH+legislation+requirements+for+chemicals-a+report+by+the+transatlantic+think+tank+for+toxicology+(t+(4)).">Re-evaluation of animal numbers and costs for in vivo tests to accomplish REACH legislation requirements for chemicals-a report by the transatlantic think tank for toxicology (t (4)).</a> Altex. 26 (3), 187-208 (2009).</li><li>Council, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Toxicity testing in the 21st century: a vision and a strategy. , (2007).</li><li>Mehta, G., Hsiao, A. Y., Ingram, M., Luker, G. D., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opportunities+and+challenges+for+use+of+tumor+spheroids+as+models+to+test+drug+delivery+and+efficacy.">Opportunities and challenges for use of tumor spheroids as models to test drug delivery and efficacy.</a> Journal of Controlled Release. 164 (2), 192-204 (2012).</li><li>Scholz, S., Fischer, S., G&#252;ndel, U., K&#252;ster, E., Luckenbach, T., Voelker, 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+zebrafish+embryo+model+in+environmental+risk+assessment-applications+beyond+acute+toxicity+testing.">The zebrafish embryo model in environmental risk assessment-applications beyond acute toxicity testing.</a> Environmental Science and Pollution Research. 15 (5), 394-404 (2008).</li><li>Fraysse, B., Mons, R., Garric, J. <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+zebrafish+4-day+embryo-larval+bioassay+to+assess+toxicity+of+chemicals.">Development of a zebrafish 4-day embryo-larval bioassay to assess toxicity of chemicals.</a> Ecotoxicology and Environmental Safety. 63 (2), 253-267 (2006).</li><li>Noyes, P. D., Haggard, D. E., Gonnerman, G. D., Tanguay, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+morphological-behavioral+test+platform+reveals+neurodevelopmental+defects+in+embryonic+zebrafish+exposed+to+comprehensive+suite+of+halogenated+and+organophosphate+flame+retardants.">Advanced morphological-behavioral test platform reveals neurodevelopmental defects in embryonic zebrafish exposed to comprehensive suite of halogenated and organophosphate flame retardants.</a> Toxicological Sciences. 145 (1), 177-195 (2015).</li><li>Col&#243;n-Cruz, 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=Alterations+of+larval+photo-dependent+swimming+responses+(PDR):+New+endpoints+for+rapid+and+diagnostic+screening+of+aquatic+contamination.">Alterations of larval photo-dependent swimming responses (PDR): New endpoints for rapid and diagnostic screening of aquatic contamination.</a> Ecotoxicology and Environmental Safety. 147, 670-680 (2018).</li><li>Kristofco, L. 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=Age+matters:+developmental+stage+of+Danio+rerio+larvae+influences+photomotor+response+thresholds+to+diazinion+or+diphenhydramine.">Age matters: developmental stage of Danio rerio larvae influences photomotor response thresholds to diazinion or diphenhydramine.</a> Aquatic Toxicology. 170, 344-354 (2016).</li><li>Rihel, J., 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=Zebrafish+behavioral+profiling+links+drugs+to+biological+targets+and+rest/wake+regulation.">Zebrafish behavioral profiling links drugs to biological targets and rest/wake regulation.</a> Science. 327 (5963), 348-351 (2010).</li><li>Kokel, D., 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=Rapid+behavior-based+identification+of+neuroactive+small+molecules+in+the+zebrafish.">Rapid behavior-based identification of neuroactive small molecules in the zebrafish.</a> Nature Chemical Biology. 6 (3), 231-237 (2010).</li><li>Bruton, T., Alboloushi, A., DeL a Garza, B., Kim, B. -. O., Halden, R. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Contaminants of Emerging Concern in the Environment: Ecological and Human Health Considerations. , 257-273 (2010).</li><li>Woudenberg, A. B., 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=Zebrafish+embryotoxicity+test+for+developmental+(neuro)+toxicity:+Demo+case+of+an+integrated+screening+approach+system+using+anti-epileptic+drugs.">Zebrafish embryotoxicity test for developmental (neuro) toxicity: Demo case of an integrated screening approach system using anti-epileptic drugs.</a> Reproductive Toxicology. 49, 101-116 (2014).</li><li>Rodr&#237;guez-Gil, J., C&#225;ceres, N., Dafouz, R., Valc&#225;rcel, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caffeine+and+paraxanthine+in+aquatic+systems:+Global+exposure+distributions+and+probabilistic+risk+assessment.">Caffeine and paraxanthine in aquatic systems: Global exposure distributions and probabilistic risk assessment.</a> Science of the Total Environment. 612, 1058-1071 (2018).</li><li>Corrales, J., 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=Toward+the+Design+of+Less+Hazardous+Chemicals:+Exploring+Comparative+Oxidative+Stress+in+Two+Common+Animal+Models.">Toward the Design of Less Hazardous Chemicals: Exploring Comparative Oxidative Stress in Two Common Animal Models.</a> Chemical Research in Toxicology. 30 (4), 893-904 (2017).</li><li>Kimmel, C. B., Ballard, W. W., Kimmel, S. R., Ullmann, B., Schilling, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stages+of+embryonic+development+of+the+zebrafish.">Stages of embryonic development of the zebrafish.</a> Developmental Dynamics. 203 (3), 253-310 (1995).</li><li>Kristofco, L. A., Brooks, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+scanning+of+antihistamines+in+the+environment:+Analysis+of+occurrence+and+hazards+in+aquatic+systems.">Global scanning of antihistamines in the environment: Analysis of occurrence and hazards in aquatic systems.</a> Science of the Total Environment. 592, 477-487 (2017).</li><li>Saari, G. N., Scott, W. C., Brooks, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global+assessment+of+calcium+channel+blockers+in+the+environment:+Review+and+analysis+of+occurrence,+ecotoxicology+and+hazards+in+aquatic+systems.">Global assessment of calcium channel blockers in the environment: Review and analysis of occurrence, ecotoxicology and hazards in aquatic systems.</a> Chemosphere. , (2017).</li><li>Corrales, J., 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=Toward+the+Design+of+Less+Hazardous+Chemicals:+Exploring+Comparative+Oxidative+Stress+in+Two+Common+Animal+Models.">Toward the Design of Less Hazardous Chemicals: Exploring Comparative Oxidative Stress in Two Common Animal Models.</a> Chemical Research in Toxicology. 30 (4), 893-904 (2017).</li><li>Berninger, J. P., 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=Effects+of+the+antihistamine+diphenhydramine+on+selected+aquatic+organisms.">Effects of the antihistamine diphenhydramine on selected aquatic organisms.</a> Environmental Toxicology and Chemistry. 30 (9), 2065-2072 (2011).</li><li>Brooks, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fish+on+Prozac+(and+Zoloft):+ten+years+later.">Fish on Prozac (and Zoloft): ten years later.</a> Aquatic Toxicology. 151, 61-67 (2014).</li><li>Huggett, D., Cook, J., Ericson, J., Williams, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+theoretical+model+for+utilizing+mammalian+pharmacology+and+safety+data+to+prioritize+potential+impacts+of+human+pharmaceuticals+to+fish.">A theoretical model for utilizing mammalian pharmacology and safety data to prioritize potential impacts of human pharmaceuticals to fish.</a> Human and Ecological Risk Assessment. 9 (7), 1789-1799 (2003).</li><li>Fitzsimmons, P. N., Fernandez, J. D., Hoffman, A. D., Butterworth, B. C., Nichols, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Branchial+elimination+of+superhydrophobic+organic+compounds+by+rainbow+trout+(Oncorhynchus+mykiss).">Branchial elimination of superhydrophobic organic compounds by rainbow trout (Oncorhynchus mykiss).</a> Aquatic Toxicology. 55 (1-2), 23-34 (2001).</li><li>Scheiner, S. M., Gurevitch, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Design and Analysis of Ecological Experiments. , (2001).</li><li>Nakagawa, 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+farewell+to+Bonferroni:+the+problems+of+low+statistical+power+and+publication+bias.">A farewell to Bonferroni: the problems of low statistical power and publication bias.</a> Behavioral Ecology. 15 (6), 1044-1045 (2004).</li><li>Bean, T. G., 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=Pharmaceuticals+in+water,+fish+and+osprey+nestlings+in+Delaware+River+and+Bay.">Pharmaceuticals in water, fish and osprey nestlings in Delaware River and Bay.</a> Environmental Pollution. 232, 533-545 (2018).</li><li>Richendrfer, H., Pelkowski, S., Colwill, R., Creton, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+edge:+pharmacological+evidence+for+anxiety-related+behavior+in+zebrafish+larvae.">On the edge: pharmacological evidence for anxiety-related behavior in zebrafish larvae.</a> Behavioural Brain Research. 228 (1), 99-106 (2012).</li><li>Padilla, S., Hunter, D., Padnos, B., Frady, S., MacPhail, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+locomotor+activity+in+larval+zebrafish:+Influence+of+extrinsic+and+intrinsic+variables.">Assessing locomotor activity in larval zebrafish: Influence of extrinsic and intrinsic variables.</a> Neurotoxicology and Teratology. 33 (6), 624-630 (2011).</li><li>Sukardi, H., Chng, H. T., Chan, E. C. Y., Gong, Z., Lam, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+for+drug+toxicity+screening:+bridging+the+in+vitro+cell-based+models+and+in+vivo+mammalian+models.">Zebrafish for drug toxicity screening: bridging the in vitro cell-based models and in vivo mammalian models.</a> Expert Opinion on Drug Metabolism &amp; Toxicology. 7 (5), 579-589 (2011).</li><li>Ankley, G. T., Villeneuve, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fathead+minnow+in+aquatic+toxicology:+past,+present+and+future.">The fathead minnow in aquatic toxicology: past, present and future.</a> Aquatic Toxicology. 78 (1), 91-102 (2006).</li><li>Hutson, L. D., Liang, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+an+impact:+zebrafish+in+education.">Making an impact: zebrafish in education.</a> Zebrafish. 6, 119 (2009).</li><li>Hutson, L. D., Liang, J. O., Pickart, M. A., Pierret, C., Tomasciewicz, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Making+a+difference:+education+at+the+10th+international+conference+on+zebrafish+development+and+genetics.">Making a difference: education at the 10th international conference on zebrafish development and genetics.</a> Zebrafish. 9 (4), 151-154 (2012).</li><li>Kane, A., Salierno, J., Brewer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fish+models+in+behavioral+toxicology:+automated+techniques,+updates+and+perspectives.">Fish models in behavioral toxicology: automated techniques, updates and perspectives.</a> Methods in Aquatic Toxicology. 2, 559-590 (2005).</li><li>Rodriguez, 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=ToxTrac:+a+fast+and+robust+software+for+tracking+organisms.">ToxTrac: a fast and robust software for tracking organisms.</a> Methods in Ecology and Evolution. 9 (3), 460-464 (2018).</li><li>Hamm, J., Wilson, B., Hinton, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increasing+uptake+and+bioactivation+with+development+positively+modulate+diazinon+toxicity+in+early+life+stage+medaka+(Oryzias+latipes).">Increasing uptake and bioactivation with development positively modulate diazinon toxicity in early life stage medaka (Oryzias latipes).</a> Toxicological Sciences. 61 (2), 304-313 (2001).</li><li>Kristofco, L. A., Haddad, S. P., Chambliss, C. K., Brooks, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+uptake+of+and+sensitivity+to+diphenhydramine+in+embryonic+and+larval+zebrafish.">Differential uptake of and sensitivity to diphenhydramine in embryonic and larval zebrafish.</a> Environmental Toxicology and Chemistry. 37, 1175-1181 (2018).</li><li>Steele, W. B., Kristofco, L. A., Corrales, J., Saari, G. N., Haddad, S. P., Gallagher, E. P., Kavanagh, T. J., Kostal, J., Zimmerman, J. B., Voutchkova-Kostal, A., Anastas, P. T., Brooks, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+behavioral+toxicology+of+two+common+larval+fish+models:+exploring+relationships+between+modes+of+action+and+locomotor+responses.">Comparative behavioral toxicology of two common larval fish models: exploring relationships between modes of action and locomotor responses.</a> Science of the Total Environment. 460-461, 1587-1600 (2018).</li></ol>

Авторы не имеют ничего сообщать.

При выборе уровня химической обработки для исследования поведенческих токсикологии, должны рассматриваться ряд факторов. Лечения уровень кофеина в настоящем исследовании были отобраны на основании перцентили верхнего значения для прогнозируемого воздействия на окружающую среду сценариев из сточных вод и стоков16. Когда это возможно, мы регулярно выбрать лечение уровни для водной токсикологии исследования с использованием вероятностного воздействия оценки экологических наблюдений19,,2021. THV, которая вычисляется для лекарственных средств, также было включено в качестве лечения уровень в настоящем исследовании. THV значения (уравнение 1)22,23 , определяются как предсказано водных концентраций приводит к человека терапевтических дозах (Cmax) фармацевтических препаратов в рыбы23, вдохновили от первоначального плазмы, моделирования усилия24и являются рассчитывается на основе крови: вода химического разделения коэффициенты (уравнение 2)25.
THV = CМакс / log PBW (уравнение 1)
Журнал PBW = log [(100,73. log Kow · 0,16) + 0.84] (уравнение 2)
Здесь мы также выбрать уровни сублетальных лечения относительно данио рерио и толстоголового гольян значениях ЛК50. Мы считаем такой подход полезным бенчмаркинг процедура поведенческих реакций, особенно при сравнении пороговые значения определенного поведения с моделью рыбы через несколько химических веществ. Далее она облегчает расчеты острого хронического соотношения, которое может пригодиться диагностически водной токсикологии механистический исследований и оценок. Значения ЛК50 были получены предварительные токсичности bioassays после стандартизированных принципам, описанным в шаг 2.1.
В этом протоколе мы используем общие экспериментальные проекты и статистические методы рекомендовал АООС США и ОЭСР стандартизированные методы для токсикологических исследований с моделями рыбы. Хотя мы приводим значения p (например., < 0.01, < 0,05, < 0,10), существенные различия (α = 0,10) в деятельности уровни определяются среди процедур с использованием дисперсионный анализ (ANOVA) Если нормальности и эквивалентности дисперсии предположений выполнены. Дуннетт или Тьюки HSD post hoc испытания проводятся для определения уровня различия лечения. Мы выбираем этот альфа (α = 0,10) значение, чтобы уменьшить ошибки типа II, особенно для раннего уровня анализов и когда понимание биологически важных эффект размер ограничен для малоисследованный поведения конечных точек и модель организмов26, вместо использование процедуры более распространены в биомедицинских наук для нескольких сопоставлений (например., коррекция Бонферрони РНК-Seq данных)27.  Будущие исследования необходимы для понимания изменчивости этих поведенческих реакций и потенциально изменить экспериментальные проекты (например, увеличение репликации) соответственно.
Ряд факторов может влиять на поведение личинок рыб Помимо воздействия химических веществ. Например время суток, возраст, размер хорошо, температуры, освещения состояния и объем воздействия раствора в каждом также представляют собой важные соображения11,30. По этим причинам должны приниматься меры предосторожности для сведения к минимуму воздействия внешних факторов, которые могли бы повлиять двигательного поведения личинок рыб во время экспериментов. Поведенческие наблюдения должны выполняться в узких временных окон (3-4 h) и различных периодов времени, когда время день эффектов, как ожидается, будут иметь минимальное влияние на личиночной двигательного поведения11. Кроме того личинок рыб следует сохранить при постоянной температуре (28 ± 1 ° C для данио рерио) и 24 ± 1 ° C для FHM и на определенный свет/темно цикл в контролируемой температурой инкубаторы на протяжении всего периода воздействия. Кроме того Температура лаборатории, где записываются поведения должны поддерживаться условий аппроксимации экспериментальных условиях, чтобы избежать влияния температуры на поведение. Кроме того Уэллс, используемые во время поведенческих наблюдений должна поддерживаться на тома последовательно для каждого индивидуального рыбы.
Личинок и эмбриональных данио рерио, своевременное ранее использовались в биомедицинских науках для выявления потенциальных терапевтических целей для Роман соединений12,13. Этот протокол расширяет предыдущий поведенческих исследований с данио рерио, используя 38 конечных точек для изучения химического отпорности загрязнителей окружающей среды. Хотя кофеин является общей водных загрязнений с понимается механизм действий (MoA), многих соединений в торговле не хватает важных механистического данных. Таким образом этот протокол может использоваться для ознакомления Моа отсутствуют данные о токсичности, включая39коммерческих химических соединений. Кроме того протокол предоставляет методы для двух из наиболее часто используемых рыбы моделей. Как отмечалось ранее, тогда как zebrafish модель общей биомедицинских рыбы, которая становится все более популярным в экотоксикологии, толстоголового гольян обычно используется как экологическая модель для оценки состояния окружающей среды приложений, но получил сравнительно меньше внимания в поведенческих исследований с автоматизированными системами, по сравнению с данио рерио. Хотя по-прежнему не стандартизированные методы регулирования для рыб поведенческих токсикологических исследований, этот протокол обеспечивает подход к поддержать будущие усилия.
Кофеин вызвал поведенческих реакций в каждой из моделей рыбы на уровнях, которые были обнаружены в водной среде16. Родригес-Gil et al. 2018 разработали глобальные экологические воздействия распределения в водных системах, основанных на измеренных значений кофеин16. В частности 95% сточных вод концентраций предсказал сточных вод будет ниже НКНВ для наиболее чувствительных поведения конечных точек, данио рерио и толстоголового пескарь в настоящем исследовании (Таблица 2). Хотя несколько поведенческие эффекты кофеина были наблюдается в данио рерио (особенно в темное время суток) на экологически значимых уровнях, неясно, ли эти поведенческие изменения могут произойти в естественных рыбных популяций или привести к экологически значимых неблагоприятных исходов. Хотя полезным для чувствительной, диагностического скрининга, личинок рыб поведенческих пороговые значения не могут быть представитель других этапов истории жизни или рыбы в природных популяциях. Дальнейшие исследования является оправданным для определения ли аналогичные поведенческие реакции порогов бы встречаются в природе и свидетельствует о неблагоприятных исходов на лицо или населения уровнях биологической организации.

Хотя рыбы модели все чаще используется для биомедицинских исследований, рыбы регулярно использовались для экологии и физиологии исследований, изучения загрязнения поверхностных вод и понять токсикологические пороговых уровней химических веществ. Такие усилия имеют важное значение, потому что химическое загрязнение может повредить водных экосистем и ухудшению качества источника водоснабжения1,2. Большинство химических веществ, однако, отсутствие даже основные токсикологии информации3.
Животные модели традиционно используется в тестировании регулирования токсичности являются ресурсоемкими и не может обеспечить высокую пропускную способность, раннего скрининга уровня, необходимые для тестирования в XXI веке4токсичность. Впоследствии существует растущий импульс принять и использовать модели в пробирке , которые могут более оперативно и эффективно экран соединений для биологической деятельности3,5. Хотя ячейки на основе модели представляют множество возможностей, они часто не хватает биологических сложности и таким образом не учитывается для многих важных весь организм процессов, включая обмен веществ6.
Данио рерио — это общая модель биомедицинских животных, которая набирает популярность как альтернативная модель в водной токсикологии и экотоксикологии7,8. Учитывая их небольшого размера, быстрое развитие и высокая плодовитость, рыба модели могут использоваться для быстро и эффективно экран химикаты для биологическую и токсичности в масштабе всего организма9. С помощью автоматизированного отслеживания программного обеспечения личинок данио рерио поведения обеспечивают расширенные диагностические утилиты в отбора загрязнителей для токсичности10,11. Исследования в области фармацевтических наук показали, что опорно конечные точки являются информативными химических механизмов действий, могут использоваться для поведения фенотип и затем может предварительно определить субцеллюлярные цели для новых молекул12, 13. В то время как zebrafish модель популярного личинок рыб в биомедицинских науках, толстоголовых гольянов является общей, экологически важные рыбные модель, которая используется для исследования экотоксикологии и в ходе будущих (например, новые химические оценки) и ретроспективы (например, окружающего поверхностных вод или мониторинг сточных сточных вод) экологических оценок. К сожалению поведенческие реакции личиночной толстоголового гольяна получили значительно меньше внимания, чем у рыбок данио. Наши текущие исследования с двух распространенных моделей личинок рыб, данио рерио и толстоголового гольян, свидетельствует о том, что личинок рыб плавательный Шаблоны появится уникальная ожидаемого режимы или механизмов действий для различных химических веществ. Таким образом поведенческие конечные точки предоставляют возможности быстро и деликатно изучение химических веществ на токсичность и определить субцеллюлярные цели для промышленных химических веществ и других загрязнителей, особенно во время ранних оценок уровня.
Здесь мы приводим протокол для изучения поведенческих реакции профили в личинок рыб. Мы продемонстрировать эти методы, используя кофеин, модель neurostimulant и общих водных загрязнений, который вводится для водных систем путем сброса сточных вод лечения растений после употребления в пищу продуктов питания, напитков, и Фармацевтика, сформулированы с кофеин14. Мы рассмотрим поведенческие реакции на кофеин личиночной данио рерио и толстоголовых гольянов, включая внезапные изменения в условия освещения, который часто называют photomotor ответ (PMR) во время фармацевтические исследования эмбриональных и личинок Данио рерио13,15. Мы далее определить эффекты кофеина через несколько опорно конечных точек для разработки химической реакции профили для каждой модели рыбы. Кофеин лечения уровни, используемые в данном исследовании представляют собой верхний процентилей воздействия дистрибутивы, основанные на экологических измерений кофеин16. Мы также включают лечения оценивали личинок рыб LC50 значений, и значение терапевтического опасности (THV), фармацевтической концентрации в воде, как ожидается, привести к плазме крови рыб в соответствии с человеческой плазмы терапевтической дозе.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>ViewPoint Zebrabox</td>
			<td>ViewPoint</td>
			<td></td>
			<td>ZebraLab and ZebraLab platform for automated behavioral observations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Caffeine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C0750-100G</td>
			<td>Study chemical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>VWR</td>
			<td>9110589</td>
			<td>Maintains light/dark cycle and temperature for fathead minnow experiments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>35824-636</td>
			<td>Maintains light/dark cycle and temperature for zebrafish experiments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 ml glass beakers</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89000-200</td>
			<td>Zebrafish exposure chambers&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 ml glass beakers&#160;</td>
			<td>Pyrex</td>
			<td>EW-34502-03</td>
			<td>Fathead minnow exposure chambers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5000 &#181;l auto-pipette</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>Research 5000</td>
			<td>Used to fill individual wells in well plates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transfer Pippettes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>414-004-004</td>
			<td>Used to transfer study organisms&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>48-well plates</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>08-772-52</td>
			<td>Larval zebrafish behavioral recording chambers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24-well plates</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10062-896</td>
			<td>Larval fathead minnow behavioral recording chambers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium sulfate dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C3771</td>
			<td>For reconstituted hard water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium Sulfate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M7506</td>
			<td>For reconstituted hard water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Bicarbonate&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5761</td>
			<td>For reconstituted hard water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9333</td>
			<td>For reconstituted hard water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>z-mod recirculating system</td>
			<td>Marine Biotech Systems</td>
			<td></td>
			<td>Recirculating system to maintian zebrafish cultures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Statistical analysis software</td>
			<td>Sigma Plot&#160;</td>
			<td>Version 13.0</td>
			<td>Used to analyze beahvioral data and produce figures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Statistical analysis software</td>
			<td>Graphpad Prism</td>
			<td>Prism 5</td>
			<td>Used to produce figures&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autosampler/quaternary pumping system</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>Infinity 1260 model&#160;</td>
			<td>Analytical verification of caffeine treatment levels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jet stream thermal gradient electrospray ionization source</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td></td>
			<td>Analytical verification of caffeine treatment levels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triple quadrupole mass analyzer&#160;</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>Model 6420</td>
			<td>Analytical verification of caffeine treatment levels</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10&#160;cm&#160;&#215;&#160;2.1&#160;mm Poroshell 120 SB-AQ column (120&#197;, 2.7)&#160;</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td>685775-914T</td>
			<td>Caffiene chromatography&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MassHunter Optimizer Software&#160;</td>
			<td>Agilent Technologies</td>
			<td></td>
			<td>Determine the ionization mode, monitored transitions, and instrumental parameters for caffeine/caffeine-d9 and paraxanthine/paraxanthine-d6</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental protocol for examining behavioral response profiles in larval fish: application to the neuro-stimulant caffeine

Поведение и рыбы модели все чаще используются в биомедицинских науках; Однако рыбы уже давно предметом экологической, физиологические и токсикологических исследований. С помощью автоматических платформ цифровой отслеживания, используя недавние усилия в neuropharmacology личинок рыб двигательного поведения для выявления потенциальных терапевтических целей для Роман малых молекул. Похож на эти усилия, исследования в области экологических наук и сравнительных Лекарствоведение и токсикология изучает различные варианты поведения рыбы моделей как средства диагностики в многоуровневой оценки загрязнителей и в реальном времени мониторинг поверхностных вод для угрозы загрязнения. В то время как zebrafish модель популярного личинок рыб в биомедицинских науках, толстоголовых гольянов — это общая модель личинок рыб в экотоксикологии. К сожалению толстоголового гольян личинки получили значительно меньше внимания в поведенческих исследований. Здесь, мы разрабатываем и продемонстрировать Поведенческий профиль протокол, с помощью кофеина как модель neurostimulant. Хотя иногда photomotor ответы толстоголового гольяна пострадали от кофеина, данио рерио были заметно более чувствительным для двигательного конечных точек, которые ответили на экологически значимых уровнях и photomotor. Будущие исследования необходимо понимать различия сравнительных поведенческих чувствительность среди рыб с возрастом и время суток и определить, является ли аналогичные поведенческие эффекты встречаются в природе и свидетельствовать о неблагоприятных исходов на индивидуальном или населения уровни биологической организации.

Watch this Scientific Journal Video about Experimental Protocol for Examining Behavioral Response Profiles in Larval Fish: Application to the Neuro-stimulant Caffeine at JoVE.com

Experimental Protocol for Examining Behavioral Response Profiles in Larval Fish: Application to the Neuro-stimulant Caffeine

Экспериментальный протокол для изучения поведенческих реакции профили в личинок рыб: Приложение к кофеину нейро стимулятор

Здесь мы представляем протокол для изучения личиночной данио рерио и толстоголового гольян опорно-двигательной деятельности и photomotor реакции (PMR) с помощью автоматического отслеживания программного обеспечения. Когда включены в общей токсикологии bioassays, анализ этих поведений обеспечивают диагностический инструмент для изучения химические препараты. Этот Протокол описан с помощью кофеин, модель neurostimulant.

Fish models and behaviors are increasingly used in the biomedical sciences; however, fish have long been the subject of ecological, physiological and ...

Research

JoVE Journal

Environment

Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

Оптимизированная Отрицательный Окрашивание: Высокая пропускная протокол за рассмотрение Малый и Asymmetric Protein Structure по электронной микроскопии

Structural determination of proteins is rather challenging for proteins with molecular masses between 40 - 200 kDa. Considering that more than half of ...

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Экспериментальный протокол для работы с завод-индуцированной неоднородности почвы

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

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

Рыба вскармливания Лаборатория биоанализа для оценки состояния Antipredatory активность вторичных метаболитов из тканей морских организмов

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

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

Experimental Protocol for Biodiesel Production with Isolation of Alkenones as Coproducts from Commercial Isochrysis Algal Biomass

Экспериментальный протокол для производства биодизеля с выделением Alkenones в копроизведениями из коммерческих<em&gt; Isochrysis</em&gt; Algal Биомасса

The need to replace petroleum fuels with alternatives from renewable and more environmentally sustainable sources is of growing importance. ...

Experimental Protocol for Detecting Cyanobacteria in Liquid and Solid Samples with an Antibody Microarray Chip

Experimental Protocol for Detecting Cyanobacteria in Liquid and Solid Samples with an Antibody Microarray Chip

Экспериментальный протокол для обнаружения<em&gt; Цианобактерии</em&gt; В жидких и твердых образцах с антителом Microarray Chip

Global warming and eutrophication make some aquatic ecosystems behave as true bioreactors that trigger rapid and massive cyanobacterial growth; this has ...

Protocol for Microplastics Sampling on the Sea Surface and Sample Analysis

Протокол Microplastics Отбор проб на поверхности моря и анализа проб

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of ...

Development of New Methods for Quantifying Fish Density Using Underwater Stereo-video Tools

Разработка новых методов для количественной оценки плотности рыбы с помощью подводного стерео видео инструменты

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and ...

Experimental Protocol for Detecting Mitochondrial Function in Hepatocytes Exposed to Organochlorine Pesticides

Экспериментальный протокол для обнаружения митохондриальной функции в гепатоцитах, подвергшихся воздействию органохлорных пестицидов

This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function for a better understanding the cause of metabolic disorders caused by ...

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

Завод инфекции тест: Спрей и Рана опосредованной прививка с завода возбудителя Magnaporthe мурены

Plants possess a powerful system to defend themselves against potential threats by pathogenic fungi. For agriculturally important plants, however, current ...

An Experimental Protocol for Studying Mineral Effects on Organic Hydrothermal Transformations

Экспериментальный протокол для изучения минеральных влияния на органических гидротермальных преобразования

Organic-mineral interactions are widely occurring in hydrothermal environments, such as hot springs, geysers on land, and the hydrothermal vents in the ...