Aquat Toxicol林豊益：银铜纳米颗粒抑制斑马鱼胚胎侧线毛细胞钙吸收

基本信息

主题：银铜纳米颗粒抑制斑马鱼胚胎侧线毛细胞钙吸收

期刊：Aquatic Toxicology

影响因子：4.346

研究使用平台：NMT斑马鱼创新科研平台

标题：Toxic effects of silver and copper nanoparticles on lateral-line hair cells of zebrafish embryos

作者：台湾师范大学林豊益、Hsiu-Ju Yen

检测离子/分子指标

Ca²⁺

检测样品

斑马鱼胚胎侧线毛细胞

纳米粒子（NPs）对鱼类早期的潜在毒性仍不清楚。在这项研究中，我们调查了银（AgNPs）和铜纳米颗粒（CuNPs）对斑马鱼胚胎侧线毛细胞的毒性作用。在受精后0~96 h（hpf），将不同浓度的AgNPs和CuNPs孵育斑马鱼胚胎。发现AgNPs和CuNPs都以剂量依赖的方式在斑马鱼胚胎中引起毒性作用。AgNP和CuNP的96小时50％致死浓度（LC50）值分别为6.1 ppm（56.5 μM）和2.61 ppm（41.1 μM）。AgNPs [≥1 ppm（9.3 μM）]和CuNPs [≥0.01 ppm（0.16 μM）]严重损害了FM1-43标记的毛细胞数量和发束的微观结构。用非损伤微测技术（NMT）测量在毛细胞的发束处的Ca²⁺流入，以评估毛细胞的功能。发现AgNPs [≥0.1 ppm（0.9 μM）]和CuNPs [≥0.01 ppm（0.16 μM）]均能显着减少Ca²⁺的流入。在暴露于AgNPs和CuNPs 4小时（96~100 hpf）的孵化胚胎中也发现了类似的毒性作用。这项研究表明，斑马鱼的侧线毛细胞对AgNPs和CuNPs敏感，而这些污染物在水生环境中可能对鱼类的生存构成威胁。

离子/分子流实验处理方法

斑马鱼胚胎在受精后（hpf）0~100 h期间，分别用AgNPs（0、0.9、9.3、27.8 μM）和CuNPs（0、0.16、1.6、15.8 μM）进行处理

在AgNP或CuNP暴露96 h的胚胎中发现毛细胞的功能损伤。用NMT技术检测斑马鱼胚胎L1神经丘毛束Ca²⁺流速（图1A），0.1、1、3 ppm（0.9、9.3、27.8 μM）AgNP处理组Ca²⁺内流速率分别显著降低26%、46%和91%（图1B）。0.01 ppm（0.16 μM）CuNP处理组Ca²⁺内流速率减少38%，0.1和1 ppm（1.6和15.8 μM）CuNP处理组几乎检测不到Ca²⁺内流（图1C）。

图1.Hpf 0~96 h纳米颗粒（NP）暴露对毛细胞功能的影响

在96~100 hpf期间，在短期AgNP或CuNP暴露下可以观察到斑马鱼胚胎毛细胞的功能变化。根据NMT的结果，0.01、0.1和1 ppm（0.16、1.6和15.8 μM）AgNP组L1神经丘毛束Ca²⁺内流分别减少30%、73%和100%（图2A）。0.1和0.3 ppm（1.6和4.7 μM）CuNP组Ca²⁺内流减少31%和50%，而0.5 ppm（7.9 μM）CuNP组几乎检测不到Ca²⁺内流（图2B）。

图2. 纳米颗粒（NP）暴露4 h对毛细胞功能的影响

其他实验结果

• AgNPs和CuNPs浓度越高，斑马鱼胚胎成活率越低。

• AgNPs会增加斑马鱼胚胎的孵化率，≥0.1 ppm（1.6 μM）的CuNPs暴露可能会导致胚胎孵化受到严重干扰。

• AgNPs和CuNPs处理会使斑马鱼体长缩短。

• 用FM1-43标记斑马鱼胚胎毛细胞，结果显示在AgNPs和CuNPs暴露96 h后，斑马鱼L1神经丘中的毛细胞数量显著减少。

• SEM结果表明，1、3ppm AgNP处理后斑马鱼L1神经丘表面动纤毛的正常形态被破坏，成融合或缠结状。在CuNP组中也出现了类似的形态学变化。

• 96 hpf后暴露4 h后，在0.5和1 ppm AgNP组中，L1神经丘细胞中荧光FM1-43标记的毛细胞数量显著减少，1.5 ppm AgNP组中未发现毛细胞。0.1和0.3 ppm CuNP组L1神经丘中FM1-43阳性毛细胞减少，而0.5 ppm CuNP组胚胎中未检测到FM1-43阳性毛细胞。

测试液

0.5 mM NaCl, 0.2 mM CaSO₄, 0.2 mM MgSO₄, 0.16 mM KH₂PO₄, 0.16 mM K₂HPO₄,300 μM MOPS, 0.1 mg/L tricaine, pH 7.0

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