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在未涉及正文分析介紹及闡述之前，首先給大家分享一個(gè)關(guān)于斑馬魚研究的框架圖：

從框架圖可以看出，該研究的目的及主要思路是：評(píng)估福美鋅（ziram）對(duì)斑馬魚發(fā)育的影響，主要從形態(tài)學(xué)、行為、生理學(xué)和分子四大方面來(lái)進(jìn)行探討。毋庸置疑，這也是今天將與大家分享的一篇使用Noldus（諾達(dá)思）的DanioVision(斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(tǒng))進(jìn)行斑馬魚研究與分析的文章，發(fā)表于2018年9月。研究著重強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：

• 探討了福美鋅（ziram）殺菌劑的毒性對(duì)斑馬魚胚胎發(fā)育的影響；
• 測(cè)量了線粒體生物能量學(xué)、幼魚行為和基因表達(dá)；
• 當(dāng)福美鋅（ziram）濃度>100nM時(shí),會(huì)引起致命性、發(fā)育性缺陷和脊索畸形；
• 暴露于亞致死劑量1nM和10nM 7天之后，幼魚行為開(kāi)始發(fā)生變化。

關(guān)于福美鋅（ziram）

福美鋅（ziram）是一種廣譜農(nóng)藥\殺蟲劑，化學(xué)上稱之為：二甲基二硫代氨基甲酸鋅 (Houeto et al., 1995; Kanchi et al., 2014)，可用作殺蟲劑或殺菌劑。1960年在美國(guó)注冊(cè)，用于控制蘋果和梨子的黑星病、桃子的卷葉病、西紅柿的炭疽病和早疾病 (US EPA, 2004)。

福美鋅（ziram）與環(huán)境和人類健康密切相關(guān)，這就需要進(jìn)一步研究其在非靶標(biāo)生物和人類中的毒性及作用機(jī)制。譬如，流行性病學(xué)研究表明，單獨(dú)使用福美鋅（ziram）或與其它農(nóng)藥結(jié)合起來(lái)使用后，與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)，如帕金森疾病 (Fitzmaurice et al., 2014; Rhodes et al., 2013; Wang et al., 2011)。福美鋅吞食有害、吸入有高毒性、刺激呼吸系統(tǒng)、對(duì)眼睛有嚴(yán)重傷害，對(duì)水生生物有*的毒性，可能對(duì)水體環(huán)境產(chǎn)生長(zhǎng)期不良影響。

因此，量化ziram這類殺菌劑的負(fù)面影響，有利于更好地掌握它們與神經(jīng)性退行疾病之間的關(guān)系，從而更好地對(duì)毒理、藥理進(jìn)行研究。

斑馬魚作為模式動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)

斑馬魚是評(píng)估神經(jīng)毒性及神經(jīng)行為毒性的模式動(dòng)物，因?yàn)樗前l(fā)展很迅速的脊椎動(dòng)物，有良好的神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng) (Panula et al., 2010)，此外，斑馬魚早期生長(zhǎng)階段對(duì)環(huán)境污染和藥物比較敏感(Jin et al., 2009; Schulz et al., 2010)。

斑馬魚基因與人類基因的相似度達(dá)到87%，這意味著在其身上做藥物實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果在多數(shù)情況下也適用于人體；再加上其胚胎是透明的，更容易觀察到藥物對(duì)其體內(nèi)器官的影響。

已有研究探討過(guò)福美鋅（ziram）對(duì)斑馬魚幼魚行為的影響(Lulla et al., 2016)。但研究的具體內(nèi)容和深度與本研究不同，本研究是從深度、廣度兩方面將福美鋅（ziram）對(duì)斑馬魚胚胎發(fā)育的影響詮釋的。

主要研究結(jié)果

斑馬魚行為軌跡跟蹤系統(tǒng) (DanioVision) 是一個(gè)完整解決方案，由 DanioVision 觀察箱、溫控模塊， 以及預(yù)裝于計(jì)算機(jī)的 EthoVision XT 組成。該系統(tǒng)是用于斑馬魚或其他極小型動(dòng)物高通量追蹤 的創(chuàng)新系統(tǒng)。借助 Noldus 的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤系統(tǒng)可同時(shí)在多孔板高精度追蹤多達(dá)96只動(dòng)物。

本研究就是使用了該系統(tǒng)，通過(guò)96孔板對(duì)斑馬魚在光區(qū)、暗區(qū)的活動(dòng)及行為進(jìn)行觀察和分析，再結(jié)合其他分析工具和方法，終得到研究結(jié)果。

表1

表1為在96h之后斑馬魚胚胎中福美鋅（Ziram）的LC₅₀值，從表1數(shù)據(jù)結(jié)果，我們可以看出96h時(shí)LC₅₀ 為1082.54（相當(dāng)于0.33 mg/L），表明福美鋅（Ziram）對(duì)斑馬魚胚胎具有較高的毒性。

圖1

圖1為96h之后福美鋅（ziram）引起的斑馬魚胚胎的死亡率和發(fā)育障礙情況。其中A為受精24,48,72和96h胚胎的累計(jì)死亡率；B為受精72和96h胚胎的累計(jì)孵化率；C為受精48,72和96h胚胎20s內(nèi)的心跳；D為受精48,72和96h胚胎的脊索畸變率。從圖1可以看出：

1、斑馬魚受精96h時(shí)對(duì)照組與福美鋅（ziram）濃度為1nM和10nM條件下的死亡率、孵化率、心跳和脊索畸變率無(wú)明顯差異。相反地，福美鋅（ziram）濃度為100nM和1000nM時(shí)，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組在這些方面有明顯差異。

2、福美鋅（ziram）濃度為100nM，斑馬魚受精72h和96h時(shí)，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組的累計(jì)死亡率有顯著差異（圖1A）；此外，福美鋅（ziram）濃度為1000nM，斑馬魚受精24h時(shí)，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組的累計(jì)死亡率也有顯著差異（圖1A）。

3、與對(duì)照組相比，福美鋅（ziram）濃度為100nM、1000nM，斑馬魚受精72h和96h時(shí)，累計(jì)孵化率顯著下降（圖1B）。在高劑量1000nM條件下，實(shí)驗(yàn)組累計(jì)孵化率要比對(duì)照組少4倍左右。同時(shí)還評(píng)估了斑馬魚在受精48,72和96h時(shí)的心跳（圖1C）。福美鋅（ziram）濃度為100nM、1000nM，斑馬魚受精48h,72h和96h時(shí), 與對(duì)照組相比，心跳顯著減少（圖1C）。福美鋅（Ziram）濃度為100nM、1000nM，脊索畸變率隨著時(shí)間的增加而上升（圖1D）。

圖2

圖2為斑馬魚受精72h和96h，福美鋅（Ziram）濃度為100nM、1000nM代表性圖片。A和D（對(duì)照組）；B和E（100nM Ziram ）、C和F為實(shí)驗(yàn)組（1000nM Ziram ）。從圖2可得知：

斑馬魚受精受精72h和96h時(shí)，福美鋅（Ziram）濃度為100nM、1000nM福美鋅（Ziram），有嚴(yán)重的脊索畸變（圖2）,紅色箭頭為畸變的具體位置，實(shí)驗(yàn)組斑馬魚脊索嚴(yán)重扭曲。

圖3

圖3為斑馬魚幼魚在福美鋅（ziram）濃度為10nM時(shí)的行為反應(yīng)（7天觀察）。A為60min內(nèi)的總活動(dòng)；B為60min內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度；C為60min內(nèi)光區(qū)與暗區(qū)的運(yùn)動(dòng)距離；D為60min內(nèi)光區(qū)與暗區(qū)的運(yùn)動(dòng)速度；E為每15min移動(dòng)的總距離；F為在暗區(qū)的平均時(shí)間；G為每15min在暗區(qū)的頻率；H為每15min在暗區(qū)的累計(jì)時(shí)間。

研究對(duì)不同胚胎使用相同劑量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，福美鋅（ziram）濃度為10nM時(shí),實(shí)驗(yàn)組的斑馬魚幼魚活動(dòng)顯著增加。（圖3A）；斑馬魚幼魚在光區(qū)的移動(dòng)速度顯著提高（圖3D）；總活動(dòng)距離在第二個(gè)15min顯著增多（圖3E）。

相反地，與對(duì)照組相比， 1nM、10nM福美鋅濃度導(dǎo)致斑馬魚幼魚在暗區(qū)的第二個(gè)15min的平均時(shí)間明顯減少；但光/暗區(qū)的總速度、距離，暗區(qū)運(yùn)動(dòng)速度、頻率、累計(jì)時(shí)間方面沒(méi)有發(fā)生顯著變化（圖3B、C、D、G、H）。

以上便是給大家介紹的該研究的主要研究結(jié)果（其它研究結(jié)果可向我們獲取相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)一步了解），從上述內(nèi)容可以看出，福美鋅（ziram）對(duì)斑馬魚的影響是極其深遠(yuǎn)的（從形態(tài)學(xué)方面到具體的行為活動(dòng)反應(yīng)）。一句話概括來(lái)說(shuō)就是：福美鋅（ziram）的毒性對(duì)斑馬魚胚胎發(fā)育有負(fù)面影響，具體體現(xiàn)如上文詳細(xì)闡述的內(nèi)容。

該研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了以往的研究結(jié)果，豐富了斑馬魚研究領(lǐng)域的內(nèi)容，為斑馬魚進(jìn)一步研究開(kāi)拓了新的思路。

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