Name: 단일 탱크에서 행동 테스트 배터리를 사용한 성인 Danio rerio 의 신경 독성 평가 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-11-03T12:40:00.000+00:00
Duration: 8 min 36 s
Description: 배우세요 단일 탱크 행동 테스트 배터리를 사용하여 성인 Danio rerio의 신경 독성을 평가하는 방법을. 이 프로토콜은 메타암페타민과 글리포세이트 같은 화학물질의 행동 영향을 연구하는 데 활용됩니다.

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이 작업은 스페인 과학혁신부(프로젝트 PID2020-113371RB-C21), IDAEA-CSIC, Severo Ochoa Centre of Excellence(CEX2018-000794-S)의 "Agencia Estatal de Investigación"의 지원을 받았습니다. Juliette Bedrossiantz는 스페인 정부와 유럽 사회 기금(ESF)이 공동 자금을 지원하는 박사 학위 보조금(PRE2018-083513)의 지원을 받았습니다.

성인 제브라피쉬의 신경 독성 효과를 평가하기 위한 행동 테스트 배터리

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</ol>

저자는 이 연구가 잠재적인 이해 상충으로 해석될 수 있는 상업적 또는 재정적 관계가 없는 상태에서 수행되었음을 선언합니다.

NTT에서 관찰된 특징적인 불안 행동은 뇌에서 분석된 세로토닌 수치와 양의 상관관계가 있다21. 예를 들어, 5-HT 생합성 억제제인 파라-클로로페닐알라닌(PCPA)에 노출된 후, 물고기는 양성 지오택시와 뇌 5-HT 수치 감소를 나타냈으며, 이는 METH로 얻은 결과와 매우 유사했다22. 따라서 뇌 세로토닌 수치의 감소와 METH에 노출된 제브라피시에서 양성 지오택시가 나타나는 것은 약물에 의해 생성된 불안 행동이 세로토닌 경로에 의해 매개됨을 시사합니다. 흥미롭게도, 유사한 행동 표현형, 즉 지오택시에 대한 불안 유발 효과는 환경적으로 관련된 두 가지 글리포세이트 농도인 0.3 3 μg/L 및 3 μg/L에 2주 동안 노출된 성인 제브라피시에서 볼 수 있습니다. 지오택시의 증가는 이전에 신경독성 물질인 아크릴아마이드 6,23을 사용한 성...

제브라피시(Danio rerio)는 생태독성학, 약물 발견 및 안전성 약리학 연구에서 인기 있는 척추동물 모델 종입니다. 저렴한 비용, 잘 정립된 분자 유전 도구, 신경계의 형태 형성 및 유지에 관여하는 주요 생리학적 과정의 보존으로 인해 제브라피시는 신경 행동 독성학을 포함한 신경 과학 연구에 이상적인 동물 모델입니다 1,2. 화학 물질의 신경 독성을 평가하기위한 주요 종점은 최근까지 신경 병리학 적 영향의 존재였습니다. 그러나 최근에는 행동 종점이 신경독성학적 스크리닝 프로토콜에 통합되었으며, 이러한 기능적 결과는 이제 화학물질의 잠재적인 신경독성을 식별하고 결정하는 데 일반적으로 사용됩니다 3,4. 더욱이, 어류의 매우 경미한 행동 변화조차도 자연 조건에서 동물의 생존을 위태롭게 할 수 있기 때문에 행동 종점은 생태학적 관점에서 매우 관련성이 높다5.
성체 제브라피시 연구에서 가장 많이 사용되는 행동 분석 중 하나는 불안과 유사한 행동을 측정하는 새로운 수조 테스트(NTT)입니다 6,7. 이 분석에서 물고기는 새로움(물고기가 낯선 수조에 놓임), 가벼운 혐오 자극에 노출되고 행동 반응이 관찰됩니다. NTT는 주로 물고기의 기초 운동 활동, 지오택시, 동결 및 불규칙한 움직임을 평가하는 데 사용됩니다. 불규칙한8은 갑작스런 방향 전환(지그재그)과 반복되는 가속(다팅)이 특징입니다. 그것은 경보 반응이며 일반적으로 동결 에피소드 전후에 관찰됩니다. 동결 행동은 수조 바닥에 있는 동안 물고기의 움직임(수술 및 안구 운동 제외)이 완전히 멈추는 것에 해당하며, 진정으로 인한 부동성과 구별되며, 이는 저운동, 무감각증 및 침몰을 유발합니다8. 얼어붙는 것은 일반적으로 높은 스트레스 및 불안 상태와 관련이 있으며 복종하는 행동의 일부이기도 합니다. 복잡한 행동은 동물의 불안 상태를 나타내는 훌륭한 지표입니다. NTT는 약리학적 및 유전자 조작에 민감한 것으로나타났으며9 불안 및 관련 장애의 신경 기초를 연구하는 데 유용한 도구가 되었다.
제브라피시는 매우 사회적인 종이기 때문에 다양한 사회적 행동을 측정할 수 있습니다. 숄링 테스트(shoaling test, ST)와 사회적 선호도 테스트(social preference test, SPT)는 사회적 행동을 평가하기 위해 가장 많이 사용되는 분석법이다10. ST는 물고기의 공간적 행동과 움직임 패턴을 정량화하여11 물고기가 함께 그룹화하는 경향을 측정합니다. ST는 집단 역동성, 리더십, 사회적 학습을 연구하고 많은 어종의 사회적 행동을 이해하는 데 유용하다12. 성체 제브라피쉬의 SPT는 생쥐13에 대한 사회적 신규성 테스트에 대한 크롤리의 선호도에서 채택되었으며, 이 모델 종14의 사회적 상호작용 연구를 위한 인기 있는 행동 분석법이 되었다. 이 두 가지 검사는 또한 약물 스크리닝 분석에 사용하기 위해 조정되었으며 사회적 행동을 조절하는 새로운 화합물을 식별하기 위한 가능성을 보여주었습니다 15,16.
일반적으로, 성체 제브라피쉬의 행동 분석은 활성 화합물 및 남용 약물의 행동 메커니즘 또는 신경 표현형에 대한 귀중한 정보를 제공할 수 있는 강력한 도구이다17. 이 프로토콜은 기초 물질 자원으로 이러한 행동 도구(behavioral tools)7 를 구현하는 방법과 광범위한 신경 활성 화합물의 효과를 특성화하기 위해 독성 분석에 적용하는 방법을 상세히 설명한다. 또한 신경 활성 화합물(메스암페타민)에 대한 급성 노출의 신경 행동 효과를 평가하기 위해 동일한 테스트를 적용할 수 있을 뿐만 아니라 살충제(글리포세이트)의 환경 농도에 만성적으로 노출된 후 이러한 영향을 특성화할 수도 있습니다.

<table><tbody><tr><td>수족관 큐브 모양</td><td>블라우 아쿠아리스틱</td><td>7782025</td><td>큐빅 파노라마 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>버전 12.0 이상</td></tr><tr><td>GigE 카메라</td><td>이미징 개발 시스템</td><td>UI-5240CP-NIR-GL</td><td></td></tr><tr><td>GraphPad Prism 9.02</td><td>GraphPad 소프트웨어 Inc</td><td>GraphPad Prism 9.02</td><td>&nbsp; Windows용</td></tr><tr><td>IDS 카메라 관리자</td><td>, 이미징 개발 시스템</td><td></td><td></td></tr>, <tr><td>LED 백라이트 조명</td>, <td>Quirumed</td><td>GP-G2</td><td></td></tr>, <tr><td>SPSS 소프트웨어</td><td>, IBM</td>, <td>IBM, SPSS v26</td><td></td></tr>, <tr><td>uEye Cockpit 소프트웨어&nbsp;</td><td>이미징 개발 시스템</td><td>버전 4.90</td><td></td></tr></tbody></table>

단일 탱크에서 행동 테스트 배터리를 사용한 성인 danio rerio 의 신경 독성 평가

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

신경 병리학적 효과의 존재는 수년 동안 화학 물질의 신경 독성을 평가하기 위한 주요 종점임이 입증되었습니다. 그러나 지난 50년 동안 화학 물질이 모델 종의 행동에 미치는 영향은 적극적으로 조사되었습니다. 점진적으로 행동 종점이 신경독성학적 스크리닝 프로토콜에 통합되었으며, 이러한 기능적 결과는 이제 화학물질의 잠재적인 신경독성을 식별하고 결정하는 데 일상적으로 사용됩니다. 성체 제브라피시의 행동 분석은 불안, 사회적 상호 작용, 학습, 기억 및 중독을 포함한 광범위한 행동을 연구할 수 있는 표준화되고 신뢰할 수 있는 수단을 제공합니다. 성체 제브라피쉬의 행동 분석에는 일반적으로 물고기를 실험장에 배치하고 비디오 추적 소프트웨어를 사용하여 행동을 기록 및 분석하는 것이 포함됩니다. 물고기는 다양한 자극에 노출될 수 있으며 다양한 지표를 사용하여 행동을 정량화할 수 있습니다. 새로운 수조 테스트는 물고기의 불안과 같은 행동을 연구하기 위해 가장 널리 받아들여지고 널리 사용되는 테스트 중 하나입니다. 떼를 지어 다니고 사회적 선호도 테스트는 제브라피쉬의 사회적 행동을 연구하는 데 유용합니다. 이 분석은 전체 떼의 거동을 연구하기 때문에 특히 흥미롭습니다. 이러한 분석은 재현성이 높고 약리학적 및 유전자 조작에 민감한 것으로 입증되어 행동의 기저에 있는 신경 회로와 분자 메커니즘을 연구하는 데 유용한 도구가 되었습니다. 또한 이러한 분석은 약물 스크리닝에 사용되어 행동의 잠재적 조절제일 수 있는 화합물을 식별할 수 있습니다.
이 연구에서는 기분전환용 약물인 메스암페타민(methamphetamine)과 환경오염물질인 글리포세이트(glyphosate)의 영향을 분석하면서 어류 신경독성학에 행동 도구를 적용하는 방법을 보여줍니다. 이 결과는 신경 기능을 변화시킬 수 있는 분자 메커니즘에 대한 통찰력을 제공하는 것 외에도 환경 오염 물질 및 약물의 신경 독성학적 영향을 이해하는 데 성인 제브라피쉬의 행동 분석이 크게 기여했음을 보여줍니다.

이 섹션에서는 어류 신경 독성학에서 이러한 행동 도구의 몇 가지 가능한 응용 프로그램을 살펴볼 것입니다. 다음 결과는 레크리에이션 약물인 메스암페타민(METH)의 급성 또는 폭음 효과와 수중 생태계에서 발견되는 주요 제초제 중 하나인 글리포세이트의 아만성 효과의 특성에 해당합니다.
성인 제브라피쉬의 메스암페타민 폭음 신경독성 모델의 특성 분석 NTT에 대한 40mg/L METH의 효과를 평가할 때(그림 3), Kruskal-Wallis 테스트는 노출된 동물이 실험 탱크의 상부 영역(H(2) = 35.964, P = 1.55 x 10-8)과 이 부분에서 이동한 거리(H(2) = 32.272, P = 9.82 x 10-8) 및 방문 횟수 (H</...

여기에서는 단일 수조를 사용하여 성체 제브라피쉬에 대한 화학 물질(예: 메스암페타민 및 글리포세이트)의 잠재적인 신경 독성 영향을 효과적으로 결정하기 위해 새로운 수조, Shoaling 및 사회적 선호도 테스트를 포함한 포괄적인 행동 테스트 배터리를 제시합니다. 이 방법은 신경 독성 및 환경 연구와 관련이 있습니다.

단일 탱크에서 행동 테스트 배터리를 사용한 성인 Danio rerio 의 신경 독성 평가

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

우리의 주요 연구는 어류의 환경 오염 물질과 약물에 의해 유발되는 행동 영향을 식별하는 것을 목표로 합니다. 또한 이러한 효과로 이어지는 메커니즘을 이해하려고 노력합니다. 사회적, 불안적 행동은 배아를 사용하여 편리하게 해결할 수 없습니다.우리는 성인 제브라피시 모델에서 이러한 행동을 목표로 하는 연구를 수행합니다. 이 프로토콜은 테스트의 재현성을 촉진하고 과학계 내에서 얻은 결과를 조화시키기 위해 기본 재료 자원으로 행동 도구를 구현하는 방법을 자세히 설명합니다. 이 프로토콜에 제시된 분석은 재현성이 높고 유전 및 약리학적 조작에 민감한 것으로 입증되어 행동의 기본 신경과 분자 메커니즘을 촉진하는 가변적이고 비침습적인 도구입니다.일단 행동적 노력이 확인되면, 가장 어려운 부분은 관찰적 노력으로 이어지는 구체적인 행동 방식을 결정하는 것이다. 예측이 분자 개시 사건에 대한 몇 가지 단서를 제공할 수 있는 분자 개시 사건부터 시작하여, 정확한 예측을 얻기까지는 아직 멀었습니다. 우리는 현재 MPTP 및 로테논을 사용하여 배아 및 성인 제브라피시에서 개발된 파킨슨병의 화학적 모델의 위상 타당도를 결정하는 데 관심이 있으며, 보행과 같은 움직임의 운동학 또는 음향 유발 탈출 반응과 같은 폭발적인 움직임 중에 평가될 것입니다.

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

여기, 선물이 애벌레 zebrafish fathead 미노 운동 활동 및 photomotor 응답 (PMR) 자동된 추적 소프트웨어를 사용 하 여 검사 하는 프로토콜. 공통 통합 독성 생물 검정, 이러한 행동의 분석 화학 bioactivity를 검사 하는 진단 도구를 제공 합니다. 이 프로토콜은 카페인, 모델 neurostimulant를 사용 하 여 설명 합니다.

애벌레에서 행동 응답 프로필을 조사 하기 위한 실험 프로토콜: 신경 흥분 제 카페인에 응용

모터 기술의 포괄적인 행동 테스트 배터리 분위기-사회적 상호 작용, 우울증, 불안 등-인식 neurodegeneration 관련 행동 변화 생쥐에서의 반복 된 평가 위해 설계 되었습니다.

모터 기술, 분위기, 그리고 쥐에 있는 인식의 반복 된 평가 행동 테스트 배터리

이 논문에서는 제브라피쉬 유충 모델을 이용한 환경 오염물질의 신경행동 독성 평가를 위한 상세한 실험 프로토콜이 제시되며, 여기에는 노출 과정과 신경행동 지표에 대한 테스트가 포함된다.

제브라피시 유충에 대한 환경 오염물질의 신경행동 효과 연구

제브라피시 배아 진동 놀람 반응을 기반으로 화합물 독성을 평가하기 위한 스크리닝 시스템의 워크플로우 및 데이터 분석에 대해 설명합니다. 이 시스템은 진동 자극에 노출된 제브라피시 배아의 움직임을 기록하고 일반 독성/치사율 및 신경근 독성을 통합적으로 평가할 수 있습니다.

제브라피시 진동 놀람 반응 스크리닝 시스템을 사용한 화학물질의 독성 평가

이 프로토콜은 전통적인 포유류 모델에 대한 대안으로 운동 기능 장애의 정량화를 통해 초파리의 신경 독성을 평가하기 위한 고처리량, 비용 효율적인 방법을 제시합니다. 민감하고 재현 가능하며 윤리적으로 유리한 모델을 사용하여 제약 화합물, 환경 제제 또는 유전자 변형의 신경독성 영향을 평가하는 것을 목표로 합니다.

신경독성에 대한 판독으로서의 Drosophila melanogaster 의 운동 기능 장애에 대한 행동 분석

이 프로토콜은 MPTP 처리된 제브라피시 유충에서 파킨슨병 유사 운동 및 비운동 결손을 평가하기 위한 행동 표현형 패러다임을 확립합니다.

행동 실험을 기반으로 한 제브라피시 유충에서 MPTP 유도 파킨슨 유사 행동 표현형의 표현형 프로파일링

우리는 촉각과 화학적 단서의 부재에서 행동 시각적 단서의 효과를 연구를위한 두 가지 방법을 개발했습니다. 한 가지 방법은 수족관에서 반사 벽에 왕새우 찍고 답변을 포함, 다른 하나는 투명 파티션 뒤에 살아있는 왕새우가 제공하는 시각 입력의 효과를 검사합니다.

크레이 피쉬에 리플렉션하는 행동 응답 녹음

음식이나 약물 이점 단서에 대한 응답을하는 것은 금욕의 기간 동안 증가하고 이것은 재발 행동으로 증가 자화율과 관련 있습니다. 자기 관리 자당을 가지고 쥐이 '갈망의 배양 "을 평가하기위한 우리가 세부 절차를.

쥐에서 자당의 갈망의 보육을 평가하기위한 일반적인 방법

이 추상은 화학 요법 치료를받은 환자에서 neurotoxicity의 발전을 평가하는 소설 방법을 설명합니다. 기존의 평가 방법은 신경 기능의 초기 변화를 감지하는 능력에 제한이 있지만, 신경 흥분 기술은 pathophysiology로 심각한 neurotoxicity와 통찰력 위험 환자의 조기 식별을 제공합니다.

화학 요법 - 유도 Neurotoxicity의 신경 흥분 평가

형광 염료의 역행 전송 해부학 적 투사에 따라 신경 세포의 하위 인구 레이블. 레이블 축삭은 시각적 대상이 될 수...

역행 형광 라벨이 확인 된 신경 세포의 표적 세포 외 단일 단위 기록을 허용<em&gt; 생체 내</em

배우세요 단일 탱크 행동 테스트 배터리를 사용하여 성인 Danio rerio의 신경 독성을 평가하는 방법을. 이 프로토콜은 메타암페타민과 글리포세이트 같은 화학물질의 행동 영향을 연구하는 데 활용됩니다.

단일 탱크에서 행동 테스트 배터리를 사용한 성인 Danio rerio 의 신경 독성 평가

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