本欄自分類
聯(lián)系我們
地址：重慶市永川區(qū)衛(wèi)星湖街道(原雙竹鎮(zhèn))大竹溪村
通訊：13983250545
郵箱：ycsh6318@163.com
通訊：13983250545
微信：ycsh638
QQ：469764481郵箱：ycsh6318@163.com
斑馬魚是鑒別急性重度有機磷中毒腦毒性化合物的預測模型
發(fā)表時間:2021/11/17 23:35:42 來源:Archives of Toxicology April 2017, Volume 91, Issue 4, pp 1891–1901 | Cite as 作者:李曉菲 譯 瀏覽次數(shù):5686
西南漁業(yè)網(wǎng)-豐祥漁業(yè)網(wǎng)秉承：求是務實不誤導不夸大不炒作！水產(chǎn)專業(yè)網(wǎng)站為您提供優(yōu)質(zhì)服務！【鄭重提醒】：本站所有文章，如需轉(zhuǎn)載請注明出處，否則謝絕轉(zhuǎn)載??！謝謝合作~
摘要：急性有機磷（OP）中毒是一個世界性的臨床和公共衛(wèi)生問題。此外，膽堿能危象，神經(jīng)退行性疾病和腦損傷是本中毒綜合征嚴重的標志。我們產(chǎn)生了斑馬魚嚴重急性有機磷中毒的化學模型，其特征是頭部形態(tài)改變和腦變性。在該模型中導致腦毒性的病理生理途徑與人類相似。本研究的目的是評估這種斑馬魚模型的預測能力，選擇的藥物包括"標準治療"藥物（阿托品、解磷定），可逆的乙酰膽堿酯酶抑制劑（石杉堿甲、加蘭他敏、毒扁豆堿和吡啶斯的明）、N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體拮抗劑（MK-801和美金剛胺），雙重功能的NMDA受體和乙酰膽堿受體拮抗劑（美芬和胃復康）和消炎藥（地塞米松、布洛芬）。幼蟲暴露于4uM氧毒死蜱 [ 1×半數(shù)致死濃度（LC50）]測定藥物對斑馬魚生存和幼蟲頭部形態(tài)異?；疾÷实挠绊?。通過組織病理學和轉(zhuǎn)錄分析解磷定，美金剛，美芬和地塞米松的神經(jīng)保護作用。我們的結果表明，斑馬魚模型的嚴重急性中毒具有很高的預測價值，可以用來識別新的化合物，提供神經(jīng)保護，以防止嚴重急性中毒。
關鍵詞：斑馬魚模型 急性重度有機磷中毒 腦毒性 神經(jīng)保護作用 解毒劑
簡介：有機磷（OP）化合物是乙酰膽堿酯酶（AChE）抑制劑的一類。不僅用于農(nóng)業(yè)和工業(yè)，也用作化學戰(zhàn)神經(jīng)制劑。嚴重急性中毒是一個世界性的臨床和公共衛(wèi)生問題，每年約有300萬例，300000人死亡。在發(fā)展中國家，特別是來自亞洲-太平洋地區(qū)的發(fā)展中國家，主要關注的是OP農(nóng)藥的自我中毒。發(fā)達國家主要擔心恐怖分子可能使用高毒性的OP化合物或在事故或自然災害發(fā)生后在運輸或儲存設施中釋放這些化合物。神經(jīng)退行性變和腦損傷是嚴重急性OP中毒的特征。OP化合物抑制乙酰膽堿酯酶, 導致神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿（Ach）積累在膽堿能突觸間隙，隨后長期激活煙堿型和毒蕈堿型乙酰膽堿受體（AchR），膽堿能神經(jīng)元的過度興奮和驚厥。然后，級聯(lián)下游事件發(fā)生，導致繼發(fā)性神經(jīng)元毒性。興奮性氨基酸（EAA）的釋放，如谷氨酸和天冬氨酸和N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體的激活促進細胞內(nèi)Ca2 +內(nèi)流，從而激活不同的脂肪酶、蛋白酶、核酸內(nèi)切酶，激酶或磷酸酶和嚴重腦損傷的結果?；钚匝醯漠a(chǎn)生也可在炎性反應和細胞死亡方面發(fā)揮重要作用。斑馬魚是脊椎動物模型，越來越多地用于生物醫(yī)學研究，包括人類毒理學研究。斑馬魚胚胎/幼蟲的一個關鍵優(yōu)勢是適合用于藥物和/或毒理學效應的化學庫的體內(nèi)高通量篩選。在此背景下，斑馬魚已被提議作為基于單細胞的實驗和哺乳動物（和最終人類）測試之間的中間步驟。此外，以往的研究表明，斑馬魚是模擬人類神經(jīng)病理過程，一個優(yōu)秀的生物模型。使用氧毒死蜱（CPO）為原型的OP化合物，我們產(chǎn)生了斑馬魚嚴重急性中毒的化學模型。在大體形態(tài)水平上，斑馬魚模型的特征是頭部有腦水腫，表明腦壞死。進一步的組織病理學分析證實形態(tài)學改變下存在嚴重的腦損傷。我們證明斑馬魚嚴重急性中毒模型顯示許多病理生理機制，包括乙酰膽堿酯酶抑制、NMDA受體激活、鈣調(diào)節(jié)紊亂和炎癥和免疫反應的激活，，這在人類中毒綜合征相關。暴露于CPO三小時后，顯示幼蟲頭部形態(tài)變化的百分比和幼體表型發(fā)展的不可逆轉(zhuǎn)。雖然上述數(shù)據(jù)有力地表明，該模型可能是有用的，以防止在嚴重急性中毒人的腦毒性，需要額外的研究，以證明模型的預測能力。本研究的目的是評估斑馬魚嚴重急性中毒模型的適用性，以鑒定對人類嚴重急性中毒的神經(jīng)保護作用的新化合物。本文利用斑馬魚模型，并以4μM CPO [ 1×（半數(shù)致死濃度LC50誘導）]，評估一種常用于人類醫(yī)學的藥物的潛在神經(jīng)保護作用。首先，設計一種治療前的治療方法，評估斑馬魚模型的適用性，以確定醫(yī)療對策。四可逆的乙酰膽堿酯酶抑制劑（石杉堿甲、加蘭他敏、毒扁豆堿和吡啶斯的明），以及毒蕈堿型 AChR拮抗劑阿托品和肟解磷定，采用預處理的方法進行測試。此外，設計了一種后處理治療方法，以評估該模型在急性重癥OP中毒病例中識別具有神經(jīng)保護作用的新分子的適用性。這些藥物包括兩NMDA受體拮抗劑（MK-801和美金剛），雙功能的NMDA受體拮抗劑（AChR和美芬和胃復康）和消炎藥（地塞米松、布洛芬）。測定所有化合物對斑馬魚幼蟲24h存活率和異常頭的患病率的影響。此外，通過組織病理學評價和三個可能參與嚴重急性中毒的選擇基因的mRNA定量，進一步證實了保護腦的對策的有效性。研究結果表明，重癥急性OP中毒的斑馬魚模型能對解毒劑在哺乳動物模型的神經(jīng)保護作用提供合理準確的評價。
方法：幼蟲：成年野生型斑馬魚在反滲透純化含90ug/ml的海洋水中生長，水溫27-29度。通過自然交配獲得胚胎，并保存在28.5°C海水中。幼蟲在實驗期間未喂飼。
化學物：用二甲基亞砜制備的CPO和地塞米松存儲溶液，乙醇制備布洛芬的儲存溶液，人工海水制備加蘭他敏，胃復康，阿托品，解磷定，石杉堿甲，美芬，毒扁豆堿，美金剛胺，吡啶斯的明和MK-801的存儲液。通過稀釋原液來制備暴露溶液。暴露于溶液中的溶劑的最終濃度為0.01%，除了可逆的乙酰膽堿酯酶抑制劑。這些化合物中只有幾種能弱穿透水中斑馬魚幼蟲的皮膚。將1%二甲基亞砜加入到該組化合物的曝光介質(zhì)中。
重癥急性中毒模型的建立：斑馬魚幼蟲在受精后7天內(nèi)被轉(zhuǎn)移到48孔板（每孔1個幼蟲）。暴露4uM CPO，在28.5℃的黑暗培養(yǎng)箱中24小時，這相當于1×LC50。對照幼蟲在相同條件下暴露于相同濃度的載體（0.1% DMSO）。斑馬魚模型的特征是在大體形態(tài)水平上頭部致密和有渾濁區(qū)。在每個實驗結束時，確定頭部形態(tài)變化及存活率和患病率。
治療的方法：使用兩種不同的治療方法。預處理7-dpf斑馬魚幼蟲，用不同濃度的預防性藥物預處理1小時。后共同暴露在一個1×LC50 CPO和一個額外的預防性藥物24h。使用這種治療方法評估加蘭他敏（0.5mM），石杉堿甲（1uM），毒扁豆堿（75uM）、吡啶斯的明（10 mM）、阿托品（0.4 mM）和氯磷定（0.4 mM）。加蘭他敏，具有非常低的斑馬魚皮膚滲透率，預處理時間增加到24小時（從6到7的DPF）。在24h潛伏期結束時記錄生存和形態(tài)特征。治療后7-dpf斑馬魚幼蟲第一次挑戰(zhàn)1×LC50 CPO單獨3小時，后共同暴露一個額外的21h， 1×LC50 CPO加治療藥物。選擇的藥物包括：解磷定（0.4mM）， 阿托品（0.4mM），MK -801（100uM），美金剛胺（50uM），美芬（25uM），胃復康（50uM），地塞米松（40nM），布洛芬（2.5uM）。在潛伏期（3小時+21小時）結束時評估頭部的形態(tài)變化的存活率和患病率。
組織病理學分析：采用顯微鏡與標準操作。RNA的制備及熒光定量PCR分析：采用標準協(xié)議進行RNA的制備及熒光定量PCR分析。
數(shù)據(jù)分析：每個實驗用相應的陰性對照（溶劑對照）和陽性對照（只有CPO）進行。兩個端點：頭部形態(tài)的存活與變化用百分數(shù)表示。僅CPO的百分數(shù)為100%，然后相對應的CPO處理確定所有共同暴露治療的結果。使用IBM SPSS對數(shù)據(jù)進行t檢驗分析。
結果：預處理：使用預處理的治療方法，我們探討了四可逆的乙酰膽堿酯酶抑制劑（加蘭他敏，石杉堿甲，毒扁豆堿和吡啶斯的明）對斑馬魚幼蟲暴露于1×CPO LC50中24 h的潛在預防作用。四種藥物預處理均能顯著降低幼魚死亡率和幼體形態(tài)發(fā)生率。在所有試驗藥物中，形態(tài)變化的減少非常相似，范圍為51.9～58.5%。然而，藥物在降低致死率方面存在差異。因此，毒扁豆堿提高生存到83.9%，而吡啶斯的明，石杉堿甲和加蘭他敏生存增加作用比較溫和。阿托品或解磷定通常給予急性OP中毒動物模型中毒不久或中毒1分鐘，降低死亡率。當斑馬魚幼蟲用阿托品預處理時，存活率顯著增加，同時形態(tài)變化的發(fā)生率也隨之降低。
治療后：阿托品和氯磷定的保護效果也使用斑馬魚中毒模型測試。藥物可以顯著降低形態(tài)變化率，解磷定的效力高于阿托品。此外，解磷定處理，但不是阿托品，顯著提高了幼蟲的生存率。我們的下一個目標是分析靶向斑馬魚次級神經(jīng)元毒性途徑的藥物的功效。兩NMDA受體激動劑（美金剛和MK-801）和雙功能的NMDA受體和AChR拮抗劑（和美芬和胃復康）使用斑馬魚模型進行后處理測試。斑馬魚幼蟲暴露于每種藥物單獨濃度不影響死亡率或形態(tài)，除MK-801外，均導致幼蟲色素沉著。能顯著降低死亡率和動物頭部形態(tài)變化的患病率。MK-801和美芬后處理提供最大的保護，死亡率降低63.9和60.1%。最后，使用一種甾體激素（地塞米松）和一種非甾體抗炎藥（布洛芬）對嚴重急性中毒性斑馬魚模型進行了后處理治療。布洛芬的保護程度高于地塞米松。
不同組織急性重癥OP中毒的救治：確定對頭部形態(tài)的改變的保護是否確實預示了在細胞和分子水平上的神經(jīng)保護作用。約45%的幼蟲暴露于1×LC50 CPO 24小時抗嚴重急性OP中毒。因此，很難確定在藥物治療后具有正常形態(tài)的幼蟲是否是真正地被"拯救"或僅僅具有一種"抗性"。為了克服這種干擾因素，對每個幼蟲的頭部形態(tài)進行分析：（1）即3小時CPO暴露后治療（2）在治療結束。解磷定，美金剛，美芬和地塞米松，對暴露3h的急性重癥OP模型表現(xiàn)出明顯的的保護作用。在暴露3小時后，選擇頭部形態(tài)中等變化的幼蟲作為解毒劑治療對象。當幼蟲暴露于CPO額外21小時后，約40%死亡，其余60%顯示頭部形態(tài)改變的嚴重程度增加。同一幼蟲腦組織病理學評價顯示廣泛的液化性壞死。轉(zhuǎn)錄分析表明鈣代謝相關基因的表達上調(diào)（hspb11，pth1a）和炎癥反應（IL-12）。解磷定有非常有效的神經(jīng)保護作用。用這種藥物治療后，87.7%的幼蟲恢復正常的頭部形態(tài)。此外，未觀察到嚴重急性中毒在組織學水平上的病變特征。解磷定也恢復了部分pth1a和IL-12水平。美金剛也抵消了CPO在約47%的幼蟲頭部的大體形態(tài)的影響，組織病理學評估顯示，一般情況下液化性壞死。地塞米松防止約42%幼蟲的液化性壞死，但地塞米松僅在三個選定基因中的兩個引起顯著的恢復。
結論：研究結果表明，斑馬魚嚴重急性中毒模型有高度預測能力，可以用于識別治療急性中毒引起人類腦毒性的新化合物。
聲明：本站未注明出處的轉(zhuǎn)載文章是出于傳遞更多信息之目的。若有未注明出處或標注錯誤或侵犯了您的合法權益，請與本網(wǎng)站聯(lián)系，我們將及時更正、刪除，謝謝！
歡迎關注本站"養(yǎng)魚第一線"微信公眾帳號和頭條號！將會定期向你推送本號信息！將為你精誠服務！
文章評論
發(fā)表評論：(匿名發(fā)表無需登錄，已登錄用戶可直接發(fā)表。) 登錄狀態(tài)：
未登錄,點擊登錄
