Name: 単一水槽内の一連の行動試験を用いた成獣ダ ニオ・レリオ の神経毒性評価 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-11-03T12:40:00.000+00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: 学ぶ単一水槽行動試験バッテリーを用いた成獣Danio rerioの神経毒性評価法。メタンフェタミンやグリホサートなどの化学物質が魚の行動に与える影響を評価し、環境神経毒性のメカニズム解明に貢献します。

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この研究は、スペイン科学イノベーション省の「Agencia Estatal de Investigación」(プロジェクトPID2020-113371RB-C21)、IDAEA-CSIC、セベロオチョアセンターオブエクセレンス(CEX2018-000794-S)の支援を受けました。Juliette Bedrossiantzは、スペイン政府と欧州社会基金(ESF)が共同出資する博士号助成金(PRE2018-083513)の支援を受けました。

成体ゼブラフィッシュの神経毒性影響を評価するための行動試験バッテリー

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</ol>

著者らは、この研究は、潜在的な利益相反と解釈される可能性のある商業的または金銭的関係がない状態で実施されたと宣言しています。

NTTで観察された特徴的な不安行動は、脳で分析されたセロトニンレベルと正の相関がありました21。例えば、5-HT生合成の阻害剤であるパラクロロフェニルアラニン(PCPA)に曝露した後、魚は陽性のジオタキシシスと脳の5-HTレベルの低下を示し22、METHで得られた結果と非常によく似た結果を示しました。したがって、METHに曝露されたゼブラフィッシュにおける脳のセロトニンレベルの低下と陽性のジオタキシシスの表示は、薬物によって引き起こされる不安行動がセロトニン作動性経路によって媒介されることを示唆しています。興味深いことに、同様の行動表現型、すなわち、ジオタキシスに対する抗不安作用は、0.3 3 μg/Lおよび3 μg/L(環境に関連する2つの濃度のグリホサート)に2週間曝露された成魚ゼブラフィッシュに見られます。ジオタキシスの増加は、神経毒性物質であるアクリルアミド6,23の成魚ゼブラフィッシュでも以前に報告されています。これ...

ゼブラフィッシュ(Danio rerio)は、生態毒性学、創薬、安全性薬理学の研究で人気のあるモデル脊椎動物種です。ゼブラフィッシュは、低コストで分子遺伝学的ツールが確立されており、神経系の形態形成と維持に関与する主要な生理学的プロセスの保存により、神経行動毒性学を含む神経科学研究に理想的な動物モデルとなっています1,2。化学物質の神経毒性を評価するための主な評価項目は、最近まで、神経病理学的影響の存在でした。しかし、最近では、行動エンドポイントが神経毒性学的スクリーニングプロトコルに組み込まれており、これらの機能的結果は、化学物質の潜在的な神経毒性を特定および決定するために一般的に使用されています3,4。さらに、行動エンドポイントは生態学的観点から非常に関連性が高く、魚の非常に穏やかな行動変化でさえ、自然条件での動物の生存を危険にさらす可能性があります5。
ゼブラフィッシュの成体研究で最もよく使われる行動アッセイの1つに、不安様行動を測定する新しい水槽試験(NTT)があります6,7。このアッセイでは、魚は新規性(魚はなじみのない水槽に入れられます)、穏やかな嫌悪刺激にさらされ、それらの行動反応が観察されます。NTTは、主に魚類の基礎運動、走地行動、凍結、不規則な動きの評価に用いられています。不規則な8は、方向の急激な変化(ジグザグ)と加速の繰り返し(ダーティング)を特徴としています。これはアラーム反応であり、通常、凍結エピソードの前後に観察されます。凍結行動は、鎮静によって引き起こされる不動と区別されるように、水槽の底にいる間の魚の動きの完全な停止(手術および眼球の動きを除く)に対応し、低発運動、無動症、および沈没を引き起こします8。凍結は通常、ストレスや不安の高い状態に関連しており、従順な行動の一部でもあります。複雑な行動は、動物の不安状態を示す優れた指標です。NTTは、薬理学的および遺伝子操作に敏感であることが示されており9、不安および関連する障害の神経基盤を研究するための貴重なツールとなっています。
ゼブラフィッシュは社会性が高い種なので、さまざまな社会行動を測定できます。浅瀬テスト(ST)と社会的選好テスト(SPT)は、社会的行動を評価するために最もよく使用されるアッセイです10。STは、魚の空間的行動と移動パターンを定量化することにより、魚がグループ化される傾向を測定します11。STは、集団力学、リーダーシップ、社会的学習を研究し、多くの魚種の社会的行動を理解するのに役立ちます12。成体のゼブラフィッシュのSPTは、マウスの社会的新規性テストに対するクローリーの好みから適応され13、すぐにこのモデル種における社会的相互作用の研究のための一般的な行動アッセイになりました14。これら2つの試験は、薬物スクリーニングアッセイでの使用にも適応されており、社会的行動を調節する新規化合物の同定に有望であることが示されています15,16。
一般に、成体のゼブラフィッシュにおける行動アッセイは、活性化合物や乱用薬物の行動メカニズムや神経表現型に関する貴重な情報を提供できる強力なツールです17。このプロトコルでは、これらの行動ツール7 を基本的な材料資源で実装する方法と、幅広い神経活性化合物の効果を特徴付けるために毒性アッセイに適用する方法を詳しく説明します。さらに、同じテストを適用して、神経活性化合物(メタンフェタミン)への急性曝露の神経行動学的影響を評価するだけでなく、農薬(グリホサート)の環境濃度への慢性曝露後のこれらの影響を特徴付けることもできます。

<table><tbody><tr><td>アクアリウムキューブシェイプ</td><td>ブラウアクアリスティック</td><td>7782025</td><td>キュービックパノラマ10 &nbsp;(10 L, 20 cm x 20 cm x 25 cm, 5 mm)</td></tr><tr><td>Ethovision software</td><td>Noldus</td><td>Ethovision XT</td><td>Version 12.0 or newer</td></tr><tr><td>GigE camera</td><td>Imaging Development Systems</td><td>UI-5240CP-NIR-GL</td><td></td></tr><tr><td>GraphPad Prism 9.02</td><td>GraphPad software Inc</td><td>GraphPad Prism 9.02</td><td>&nbsp;Windows用</td></tr><tr><td>IDSカメラマネージャー</td><td>イメージング開発システム</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LEDバックライト照明</td><td>Quirumed</td><td>GP-G2</td><td></td></tr><tr><td>SPSSソフトウェア</td><td>IBM</td><td>IBM SPSS v26</td><td></td></tr><tr><td>uEye Cockpitソフトウェア&nbsp;</td><td>Imaging Development Systems</td><td>バージョン 4.90</td><td></td></tr></tbody></table>

単一水槽内の一連の行動試験を用いた成獣ダ ニオ・レリオ の神経毒性評価

Neurotoxicity Assessment in Adult Danio rerio using a Battery of Behavioral Tests in a Single Tank

神経病理学的影響の存在は、長年にわたり、化学物質の神経毒性を評価するための主要なエンドポイントであることが証明されました。しかし、過去50年間、モデル種の行動に対する化学物質の影響が活発に調査されてきました。次第に、行動エンドポイントが神経毒性学的スクリーニングプロトコルに組み込まれ、これらの機能的結果は現在、化学物質の潜在的な神経毒性を特定および決定するために日常的に使用されています。成体のゼブラフィッシュの行動アッセイは、不安、社会的相互作用、学習、記憶、依存症など、幅広い行動を研究するための標準化された信頼性の高い手段を提供します。成魚のゼブラフィッシュの行動アッセイでは、通常、実験場に魚を置き、ビデオ追跡ソフトウェアを使用してその行動を記録および分析します。魚はさまざまな刺激にさらされ、その行動はさまざまな指標を使用して定量化できます。新しい水槽試験は、魚の不安様行動を研究するために最も受け入れられ、広く使用されている試験の1つです。群れと社会的選好のテストは、ゼブラフィッシュの社会的行動を研究するのに役立ちます。このアッセイは、群れ全体の挙動が研究されているので、特に興味深いものです。これらのアッセイは、再現性が高く、薬理学的および遺伝子操作に対して感度が高いことが証明されており、行動の根底にある神経回路と分子メカニズムを研究するための貴重なツールとなっています。さらに、これらのアッセイは、行動の潜在的な調節因子である可能性のある化合物を特定するための薬物スクリーニングに使用できます。
本研究では、魚類の神経毒性学における行動ツールの適用方法を示し、娯楽用薬物であるメタンフェタミンと環境汚染物質であるグリホサートの効果を分析します。この結果は、ゼブラフィッシュの成体における行動アッセイが、環境汚染物質や薬物の神経毒性学的影響の理解に大きく貢献していることを実証するとともに、神経機能を変化させる可能性のある分子機構に関する手掛かりも得ている。

このセクションでは、魚類の神経毒性学におけるこれらの行動ツールの可能なアプリケーションについて見ていきます。以下の結果は、娯楽用薬物であるメタンフェタミン(METH)の急性または過食症の影響、および水生生態系に見られる主要な除草剤の1つであるグリホサートの亜慢性効果の特徴付けに対応しています。
成魚ゼブラフィッシュにおけるメタンフェタミン過食神経毒性モデルの特性評価 40 mg/L METH が NTT に及ぼす影響を評価したところ (図 3)、Kruskal-Wallis 試験により、ばく露された動物は、実験水槽の上部ゾーンでの探査時間の減少 (H(2) = 35.964、 P = 1.55 x 10-8) およびこの部分の移動距離 (H(2) = 32.272) P = 9.82 x 10-8)、および訪問回数(H...

ここでは、ゼブラフィッシュの成魚に対する化学物質(メタンフェタミンやグリホサートなど)の潜在的な神経毒性効果を1つの水槽で効果的に判定するために、新しい水槽、ショーリング、社会的選好試験など、包括的な行動試験バッテリーを紹介します。この方法は、神経毒性および環境研究に関連しています。

The presence of neuropathological effects proved to be, for many years, the main endpoint for assessing the neurotoxicity of a chemical substance. ...

主な研究テーマは、環境汚染物質や薬物が魚類に及ぼす行動への影響を明らかにすることです。また、これらの効果につながるメカニズムを理解しようとしています。社会的で不安のような行動は、胚を使って便利に対処することはできません。ゼブラフィッシュの成体モデルでこれらの行動を対象に研究を行っています。このプロトコルは、テストの再現性を促進し、科学コミュニティ内で得られた結果を調和させるために、基本的な材料リソースを使用して行動ツールを実装する方法を詳しく説明します。このプロトコルで提示されたアッセイは、遺伝学的および薬理学的操作に対して高い再現性と感度があることが証明されており、行動の根底にある神経および分子メカニズムを促進する可変的で非侵襲的なツールとなっています。行動の努力が特定されたら、最も困難な部分は、観察の努力につながる特定の行動様式を決定することです。まず、分子開始イベントに関する手がかりを予測することで、正確な予測を得るには程遠い状況です。現在、ゼブラフィッシュの胚と成体で発生したパーキンソン病の化学モデルの段階的妥当性を決定することに関心があり、MPTPとロテノンを同じものとともに使用し、歩行様運動の運動学的または音響誘発逃避応答のような爆発的な運動中の運動を評価します。

neurotoxicity-assessment-adult-danio-rerio-using-battery-behavioral

Research

JoVE Journal

Neuroscience

ここでは、ゼブラフィッシュとヨシノゴチの幼虫ミノーの自発活動と photomotor 応答 (PMR) 自動追跡ソフトウェアを使用して検討するプロトコルを提案します。共通の毒性生物検定株式これらの行動の分析は化学生物活性を調べる診断ツールを提供します。このプロトコルは、カフェイン、モデル neurostimulant...

稚魚の行動応答プロファイルを調べるための実験プロトコル: 神経興奮剤カフェインへの応用

運動能力の包括的な行動テスト...

運動能力、気分およびマウスにおける認知の繰り返しの評価のための行動テスト バッテリー

この論文では、ゼブラフィッシュ幼虫モデルを用いた環境汚染物質の神経行動毒性の評価について、暴露プロセスや神経行動指標の検査を含む詳細な実験プロトコルを提示する。...

ゼブラフィッシュ幼虫に対する環境汚染物質の神経行動効果の研究

本稿では、ゼブラフィッシュ胚の振動驚愕応答に基づく化合物毒性評価のためのスクリーニングシステムのワークフローとデータ解析について述べる。振動刺激を受けたゼブラフィッシュの胚の動きを記録し、一般毒性・致死性および神経筋毒性を総合的に評価することができます。...

ゼブラフィッシュ振動驚愕応答スクリーニングシステムを用いた化学物質の毒性評価

このプロトコルは、従来の哺乳類モデルに代わるものとして、自発運動機能障害の定量化を通じてショウジョウバエの神経毒性を評価するためのハイスループットで費用対効果の高い方法を提供します。これは、高感度で再現性があり、倫理的に有利なモデルを使用して、医薬品化合物、環境剤、または遺伝子組み換えの神経毒性効果を評価することを目的としています。...

神経毒性のリードアウトとしての Drosophila melanogaster の自発運動機能障害の行動解析

本プロトコルは、MPTP処理済みゼブラフィッシュ幼虫における行動表現型パラダイムを確立し、パーキンソン病様の運動障害および非運動障害を評価することを目的としています。...

行動実験に基づくゼブラフィッシュ幼虫におけるMPTP誘導パーキンソン様行動表現型の表現型プロファイリング

我々は、触覚と化学手がかりのない状態での動作の視覚的手掛かりの効果を研究するための2つの方法を開発しました。一つの方法は、水槽内の反射壁にザリガニのビデオテープに録画応答を含む、他は透明なパーティションの背後にあるライブザリガニが提供する視覚入力の影響を検討。...

ザリガニのリフレクションに行動反応の記録

食品または薬剤ペア合図の応答は、禁欲期間の経過とともに増加し、これが再発の行動への感受性の増加に関連する可能性があります。ここでは詳細自己管理スクロースを持つラットではこの"渇望のインキュベーションを"評価するための手順を。...

ラットのショ糖の渇望のインキュベーションを評価するための一般的な方法

この抽象は、化学療法の治療を受けている患者では神経の発達を評価する手法を提案する。従来の評価方法は、神経機能の早期の変化を検出する能力が限定されていますが、神経興奮性技術は、病態に重度の神経毒性と洞察力のリスクがある患者の早期発見を提供しています。...

化学療法誘発性神経の神経興奮性の評価

蛍光色素ラベル解剖投影に基づくニューロンの亜集団の逆行性輸送。標識された軸索は、視覚的に対象とすることができます...

逆行性蛍光標識は、特定された神経細胞から標的細胞外シングルユニット記録を可能にします<em生体内で&gt;</em

学ぶ単一水槽行動試験バッテリーを用いた成獣Danio rerioの神経毒性評価法。メタンフェタミンやグリホサートなどの化学物質が魚の行動に与える影響を評価し、環境神経毒性のメカニズム解明に貢献します。

単一水槽内の一連の行動試験を用いた成獣ダニオ・レリオの神経毒性評価

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