纳米氧化铝对斑马鱼幼鱼早期运动行为的影响

随着纳米技术的迅猛发展,纳米材料的安全性研究具有十分重要的意义。为探讨纳米氧化铝对斑马鱼幼鱼早期运动行为的影响,本研究将受精后6 h(6 hpf)的斑马鱼胚胎随机分成空白对照组(E3培养液)、纳米氧化铝组(12.5、25、50、100μg·mL~(-1))。采用6孔板染毒,每组160颗卵,共8个孔,每孔20颗卵/10 m L试液,染毒液更新周期为1 d。观察急性毒性和运动行为。结果显示,各纳米氧化铝组无明显的急性毒性;运动行为检测发现,25、50、100μg·m L~(-1)纳米氧化铝组受精后6 d幼鱼(6dpf)黑暗状态下的运动速度、运动距离、趋触性程度较空白对照组均显著下降(P0.05);在6 dpf幼鱼对强光刺激的惊恐逃避反射试验中发现,各组幼鱼在光照1 min内运动速度较光照前的黑暗期均明显下降(P0.05),但25μg·mL~(-1)和100μg·mL~(-1)浓度组在光照时速度下降得更慢(P0.05);关闭光源后,各组幼鱼的运动速度都会上升,但25μg·mL~(-1)和100μg·mL~(-1)浓度组在打开光源后速度上升得更慢(P0.05)。上述结果表明,纳米氧化铝可以影响斑马鱼幼鱼早期的运动行为。     

自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤在纳米氧化铝致斑马鱼幼鱼早期神经毒性中的作用

由于纳米氧化铝(alumina nanoparticles,AlNPs)独特的理化性质,被广泛应用于医药、电子和化妆品等多个领域,但关于AlNPs的早期神经毒性效应及其潜在机制尚未完全阐明.为探讨AlNPs的毒作用机制,以及自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-methyladenine,3MA)对AlNPs致斑马鱼幼鱼早期神经毒性的影响,将6 hpf(hours post-fertilization)的斑马鱼胚胎分为对照组、3MA组、AlNPs组和AlNPs+3MA组.观察胚胎和幼鱼的形态学变化以及幼鱼的一般毒性,并检测神经行为改变、氧化应激水平以及幼鱼体内自噬相关基因beclin1、lc3Ⅱ和vps34的表达情况.结果表明,各组幼鱼在死亡率、孵化率和畸形率方面无显著性差异.形态学观察结果显示,AlNPs组受精卵在12 hpf和24 hpf出现发育迟缓,加入3MA后,在24 hpf后受精卵发育好转.运动行为检测发现,AlNPs组幼鱼黑暗状态下的平均速度、移动距离和趋触性程度显著降低(P<0.05).在强光刺激下的惊恐逃避反射实验中,AlNPs组幼鱼在光照时的速度显著降低(P<0.05).氧化应激水平检测结果显示,AlNPs组超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性显著降低(P<0.05),而AlNPs组乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)活性显著升高(P<0.05).自噬相关基因beclin1、lc3Ⅱ和vps34在AlNPs组表达均显著升高,加入3MA后,基因表达降低,并具有统计学意义(P<0.05).上述结果表明,AlNPs诱导过度自噬的发生造成斑马鱼幼鱼早期神经毒性,而3MA可以减轻AlNPs引起的氧化损伤并下调自噬相关基因的表达,明显改善AlNPs暴露所致的早期神经毒性.     

三氯化铝在酸性环境中对斑马鱼幼鱼运动及学习记忆能力的影响

以斑马鱼胚胎和幼鱼为实验对象,探讨三氯化铝(Al Cl3)在酸性环境中对斑马鱼幼鱼运动能力及学习记忆的影响。将受精后6 h(hours post-fertilization)的斑马鱼胚胎分成2个大组,分别为对照组和三氯化铝组,以观察三氯化铝的毒性作用。每一大组又分为中性(pH7.4)、微酸(pH6.4)和酸性(pH5.4)组,以观察酸性环境分别及与三氯化铝的共同毒性作用。分别采用72 hpf斑马鱼幼鱼机械逃避反射实验、144 hpf斑马鱼幼鱼自发运动、168 hpf单一多次光刺激斑马鱼幼鱼实验等探讨在中性、微酸和酸性环境下暴露铝离子对斑马鱼幼鱼运动能力以及学习记忆的影响。结果显示:与中性环境下的三氯化铝组相比,微酸和酸性环境下的三氯化铝组可以使斑马鱼幼鱼机械逃避次数减少(P0.05),平均速度和移动距离下降(P0.001),斑马鱼幼鱼运动轨迹杂乱无章,自发触壁活动减少;单一多次光刺激实验结果发现,微酸和酸性环境下的三氯化铝组使斑马鱼幼鱼到达平台速度的光照次数显著增加且差异具有统计学意义(P0.001)。以上结果说明,三氯化铝在微酸和酸性环境下,能导致斑马鱼幼鱼运动能力及学习记忆能力下降,并且酸度值越小,对斑马鱼幼鱼运动和学习记忆的影响更显著。酸度值与三氯化铝之间存在协同作用,酸性环境可以使三氯化铝毒性增加。