转自中关村旭月非损伤微测技术产业联盟

 

 

 

 

 

 

基本信息

主题：NMT发现纳米银抑制斑马鱼排NH₄⁺ 为揭示纳米银颗粒的环境毒性机制提供重要证据

期刊：Comparative Biochemistry and Physiology C: Toxicology& Pharmacology

影响因子：3.228

研究使用平台：NMT斑马鱼创新平台

标题：Differential effects of silver nanoparticles on two types of mitochondrion-rich ionocytes in zebrafish embryos

作者：台湾师范大学林豊益、台北医学大学洪君琳

 

检测离子/分子指标

NH₄⁺

 

检测样品

斑马鱼胚胎卵黄囊表面

 

 

中文摘要

       纳米银颗粒（AgNPs）在日常生活中的应用越来越广泛，已经成为一种潜在的环境危害。然而，AgNPs对鱼类早期的毒性作用尚未完全了解，对其对特定类型的离子细胞的影响知之甚少。本研究以斑马鱼胚胎为模型，检测了亚致死浓度的 AgNPs（0.1、1和3 mg/L）对两种主要类型的离子细胞的影响（细胞数量、形态、NH₄⁺分泌和基因表达的变化）：H⁺胚胎皮肤中的富含H⁺泵（HR）离子细胞和富含Na⁺泵（NaR）离子细胞。AgNPs暴露96 h后，1 mg/L和3 mg/L AgNPs组的HR离子细胞数量分别显著减少30%和41%。此外，HR离子细胞的顶端开口变小，表明AgNPs破坏了离子转运的关键结构。AgNPs暴露后，胚胎HR离子细胞的NH₄⁺分泌也显著下降。与此相反，1和3 mg/L AgNPs组的NaR离子细胞数量分别增加了29%和43%，细胞形态发生了改变。AgNPs改变了参与HR离子细胞和NaR离子细胞功能的几种离子通道和转运基因的mRNA水平，影响了参与调节钙稳态的激素基因。本研究表明，AgNPs可对两种类型的离子细胞造成不同的不良影响，并可能威胁鱼类的生存。

 

 

离子/分子流实验处理

0、1和3 mg/L AgNPs处理96 h

 

 

离子/分子流实验结果

 

       在用 AgNPs 处理96 h后，用非损伤微测技术（NMT）测量胚胎皮肤离子细胞的NH₄⁺ 分泌。通过计算卵黄囊表面和背景之间的NH₄⁺梯度来确定NH₄⁺的分泌（流速微传感器的位置如图1A所示）。在AgNPs暴露后，研究发现1和3 mg/L AgNPs组的NH₄⁺梯度分别显著下降了31%和 57%（图1B）。在 0.1 mg/L AgNPs处理的胚胎中未发现NH₄⁺梯度的显著变化。

 

图1. 纳米银（AgNPs）暴露后胚胎NH₄⁺的分泌情况。

 

其它实验结果

• AgNPs处理96 h后，0.1mg/L AgNPs组的HR细胞密度没有变化，而1和3 mg/L AgNPs处理组的HR细胞密度分别显著下降30%和41%。在0.1 mg/L AgNPs处理的胚胎中，NaR细胞密度没有变化，而在1 mg/L和3 mg/L AgNPs处理的胚胎中，NaR细胞密度分别显著增加29%和43%。在AgNPs暴露后，HR离子细胞的形状没有变化，而在1和3 mg/L AgNPs组中，NaR离子细胞变为棘状。

• 利用扫描电镜观察胚胎卵黄囊区域离子细胞顶端开口的表面结构。在对照组中，观察到顶端表面的筛状结构，而在1或3 mg/L AgNPs处理组中很少发现这种结构。相反，大多数顶端开口在AgNPs组中变成了小坑。此外，测量了顶端开口的面积，结果表明，在1和3 mg/L AgNPs处理的胚胎中，该面积显著减小。0.1 mg/L的AgNPs没有显著改变开口面积。

• RT-qPCR检测HR离子细胞（atp6v1a、rhchg1和nhe3b）钠吸收和氨分泌相关的通道/转运体基因的mRNA水平，以及NaR离子细胞（trpv5/6、pmca2和ncx1b）钙吸收的mRNA水平。AgNPs暴露后，atp6v1a mRNA水平没有显著变化。然而，与对照组相比，1 mg/L和3 mg/L AgNPs组的rhcg1水平显著下降。相比之下，与对照组相比，3mg/L AgNPs组的nhe3b水平显著升高。在1和3mg/L AgNPs处理的胚胎中，trpv5/6 mRNA水平显著增加。在3 mg/L AgNPs处理的胚胎中，pmca2水平显著升高；在1 mg/L和3 mg/L AgNPs处理的胚胎中，ncx1b水平显著升高。在暴露于AgNPs的胚胎中检测参与钙调节的激素（ct和pth1）的mRNA水平。结果显示，在3 mg/L AgNPs处理的胚胎中，ct水平显著降低，而在1和3mg/L AgNPs处理的胚胎中，pth1显著升高。

 

 

结论

 

       总之，本研究表明，通过利用斑马鱼胚胎作为毒理学模型，AgNPs暴露可能对鱼类构成潜在威胁。AgNPs暴露对两类离子细胞及其矿物质吸收、pH调节和氨排泄等生理功能有不同程度的损害。这些生理功能是鱼类在多变的水生环境中生存所必需的。AgNPs可抑制离子转运体和离子通道的功能，破坏离子细胞的结构，损害线粒体功能，最终导致离子细胞死亡。AgNPs对两类离子细胞的不同不利影响，扩大了科研人员对AgNPs诱导鱼类细胞毒性的理解。

 

 

测试液

 

AFW, 300 mM 3-(n-morpholino) propanesulfonic acid (MOPS) buffer, 0.1 mg L^-1 ethyl3-aminobenzoate methanesulfonate(tricaine)

 

 

NMT实验标准化方案

 

·斑马鱼NMT标准化方案

 

 

NMT仪器信息

 

·活体培养环境监测仪

·智能自动化非损伤微测系统

 

 

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1532045621002714

 

供稿：赵雪琦，刘蕴琦
编辑：刘兆义

校稿：赵雪琦

 

关键词：线粒体富集细胞；离子细胞；离子调节；激素；胚胎；纳米银颗粒；生医动物类