在未涉及正文分析介紹及闡述之前，首先給大家分享一個關于斑馬魚研究的框架圖：
從框架圖可以看出，該研究的目的及主要思路是：評估福美鋅（ziram）對斑馬魚發育的影響，主要從形態學、行為、生理學和分子四大方面來進行探討。毋庸置疑，這也是今天將與大家分享的一篇使用Noldus（諾達思）的DanioVision(斑馬魚行為軌跡跟蹤系統)進行斑馬魚研究與分析的文章，發表于2018年9月。研究著重強調以下幾點：
- 探討了福美鋅（ziram）殺菌劑的毒性對斑馬魚胚胎發育的影響；
- 測量了線粒體生物能量學、幼魚行為和基因表達；
- 當福美鋅（ziram）濃度>100nM時,會引起致命性、發育性缺陷和脊索畸形；
- 暴露于亞致死劑量1nM和10nM 7天之后，幼魚行為開始發生變化。
關于福美鋅（ziram）
福美鋅（ziram）是一種廣譜農藥\殺蟲劑，化學上稱之為：二甲基二硫代氨基甲酸鋅 (Houeto et al., 1995; Kanchi et al., 2014)，可用作殺蟲劑或殺菌劑。1960年在美國注冊，用于控制蘋果和梨子的黑星病、桃子的卷葉病、西紅柿的炭疽病和早疾病 (US EPA, 2004)。
福美鋅（ziram）與環境和人類健康密切相關，這就需要進一步研究其在非靶標生物和人類中的毒性及作用機制。譬如，流行性病學研究表明，單獨使用福美鋅（ziram）或與其它農藥結合起來使用后，與神經退行性疾病相關，如帕金森疾病 (Fitzmaurice et al., 2014; Rhodes et al., 2013; Wang et al., 2011)。福美鋅吞食有害、吸入有高毒性、刺激呼吸系統、對眼睛有嚴重傷害，對水生生物有*的毒性，可能對水體環境產生長期不良影響。
因此，量化ziram這類殺菌劑的負面影響，有利于更好地掌握它們與神經性退行疾病之間的關系，從而更好地對毒理、藥理進行研究。
斑馬魚作為模式動物的優勢
斑馬魚是評估神經毒性及神經行為毒性的模式動物，因為它是發展很迅速的脊椎動物，有良好的神經遞質系統 (Panula et al., 2010)，此外，斑馬魚早期生長階段對環境污染和藥物比較敏感(Jin et al., 2009; Schulz et al., 2010)。
斑馬魚基因與人類基因的相似度達到87%，這意味著在其身上做藥物實驗所得到的結果在多數情況下也適用于人體；再加上其胚胎是透明的，更容易觀察到藥物對其體內器官的影響。
已有研究探討過福美鋅（ziram）對斑馬魚幼魚行為的影響(Lulla et al., 2016)。但研究的具體內容和深度與本研究不同，本研究是從深度、廣度兩方面將福美鋅（ziram）對斑馬魚胚胎發育的影響詮釋的。
主要研究結果
斑馬魚行為軌跡跟蹤系統 (DanioVision) 是一個完整解決方案，由 DanioVision 觀察箱、溫控模塊， 以及預裝于計算機的 EthoVision XT 組成。該系統是用于斑馬魚或其他極小型動物高通量追蹤 的創新系統。借助 Noldus 的動物運動軌跡跟蹤系統可同時在多孔板高精度追蹤多達96只動物。
本研究就是使用了該系統，通過96孔板對斑馬魚在光區、暗區的活動及行為進行觀察和分析，再結合其他分析工具和方法，終得到研究結果。
表1
表1為在96h之后斑馬魚胚胎中福美鋅（Ziram）的LC50值，從表1數據結果，我們可以看出96h時LC50 為1082.54（相當于0.33 mg/L），表明福美鋅（Ziram）對斑馬魚胚胎具有較高的毒性。
圖1
圖1為96h之后福美鋅（ziram）引起的斑馬魚胚胎的死亡率和發育障礙情況。其中A為受精24,48,72和96h胚胎的累計死亡率；B為受精72和96h胚胎的累計孵化率；C為受精48,72和96h胚胎20s內的心跳；D為受精48,72和96h胚胎的脊索畸變率。從圖1可以看出：
1、斑馬魚受精96h時對照組與福美鋅（ziram）濃度為1nM和10nM條件下的死亡率、孵化率、心跳和脊索畸變率無明顯差異。相反地，福美鋅（ziram）濃度為100nM和1000nM時，對照組與實驗組在這些方面有明顯差異。
2、福美鋅（ziram）濃度為100nM，斑馬魚受精72h和96h時，對照組與實驗組的累計死亡率有顯著差異（圖1A）；此外，福美鋅（ziram）濃度為1000nM，斑馬魚受精24h時，對照組與實驗組的累計死亡率也有顯著差異（圖1A）。
3、與對照組相比，福美鋅（ziram）濃度為100nM、1000nM，斑馬魚受精72h和96h時，累計孵化率顯著下降（圖1B）。在高劑量1000nM條件下，實驗組累計孵化率要比對照組少4倍左右。同時還評估了斑馬魚在受精48,72和96h時的心跳（圖1C）。福美鋅（ziram）濃度為100nM、1000nM，斑馬魚受精48h,72h和96h時, 與對照組相比，心跳顯著減少（圖1C）。福美鋅（Ziram）濃度為100nM、1000nM，脊索畸變率隨著時間的增加而上升（圖1D）。
圖2
圖2為斑馬魚受精72h和96h，福美鋅（Ziram）濃度為100nM、1000nM代表性圖片。A和D（對照組）；B和E（100nM Ziram ）、C和F為實驗組（1000nM Ziram ）。從圖2可得知：
斑馬魚受精受精72h和96h時，福美鋅（Ziram）濃度為100nM、1000nM福美鋅（Ziram），有嚴重的脊索畸變（圖2）,紅色箭頭為畸變的具體位置，實驗組斑馬魚脊索嚴重扭曲。
圖3
圖3為斑馬魚幼魚在福美鋅（ziram）濃度為10nM時的行為反應（7天觀察）。A為60min內的總活動；B為60min內的運動速度；C為60min內光區與暗區的運動距離；D為60min內光區與暗區的運動速度；E為每15min移動的總距離；F為在暗區的平均時間；G為每15min在暗區的頻率；H為每15min在暗區的累計時間。
研究對不同胚胎使用相同劑量進行了實驗。實驗結果表明，與對照組相比，福美鋅（ziram）濃度為10nM時,實驗組的斑馬魚幼魚活動顯著增加。（圖3A）；斑馬魚幼魚在光區的移動速度顯著提高（圖3D）；總活動距離在第二個15min顯著增多（圖3E）。
相反地，與對照組相比， 1nM、10nM福美鋅濃度導致斑馬魚幼魚在暗區的第二個15min的平均時間明顯減少；但光/暗區的總速度、距離，暗區運動速度、頻率、累計時間方面沒有發生顯著變化（圖3B、C、D、G、H）。
以上便是給大家介紹的該研究的主要研究結果（其它研究結果可向我們獲取相關文獻進一步了解），從上述內容可以看出，福美鋅（ziram）對斑馬魚的影響是極其深遠的（從形態學方面到具體的行為活動反應）。一句話概括來說就是：福美鋅（ziram）的毒性對斑馬魚胚胎發育有負面影響，具體體現如上文詳細闡述的內容。
該研究結果進一步驗證了以往的研究結果，豐富了斑馬魚研究領域的內容，為斑馬魚進一步研究開拓了新的思路。
參考文獻
- Fangjie Cao, Christopher L. Souders II, Pengfei Li,Ondrej Adamovsky, Sen Pang, Lihong Qiu,Christopher J. Martyniuk.,2018.Developmental toxicity of the fungicide ziram in zebrafish.
- Fitzmaurice, A.G., Rhodes, S.L., Cockburn, M., Ritz, B.,Bronstein, J.M., 2014. Aldehyde dehydrogenase variation enhances effect ofpesticides associated with Parkin-son disease. Neurology 82, 419e426.
- Houeto, P., Bindoula, G., Hoffman, J.R., 1995.Ethylenebisdithiocarbamates and ethylenethiourea: possible human healthhazards. Environ. Health Perspect. 103, 568e573.
- Jin, Y., Chen, R., Sun, L., Qian, H., Liu, W., Fu, Z.,2009. Induction of estrogen-responsive gene transcription in the embryo, larval,juvenile and adult life stages of zebra?sh as biomarkers of short-term exposureto endocrine dis-rupting chemicals. Comp. Biochem. Physiol. C Toxicol.Pharmacol. 150, 414e420.
- Lulla, A., Barnhill, L., Bitan, G., Ivanova, M.I.,Nguyen, B., O'Donnell, K., Stahl, M.C., Yamashiro, C., Klarner, F.G., Schrader,T., Sagasti, A., Bronstein, J.M., 2016. Neurotoxicity of the Parkinsondisease-associated pesticide ziram is synuclein-dependent in zebra?sh embryos.Environ. Health Perspect. 124, 1766e1775.
- Panula, P., Chen, Y.C., Priyadarshini, M., Kudo, H.,Semenova, S., Sundvik, M., Sallinen, V., 2010. The comparative neuroanatomy andneurochemistry of zebra?sh CNS systems of relevance to human neuropsychiatricdiseases. Neu-robiol. Dis. 40, 46e57.
- Rhodes, S.L., Fitzmaurice, A.G., Cockburn, M., Bronstein,J.M., Sinsheimer, J.S., Ritz, B., 2013. Pesticides that inhibit theubiquitin-proteasome system: effect measure modi?cation by genetic variation inSKP1 in Parkinsons disease. Environ. Res. 126, 1e8.
- Schulz, R.W., de Franca, L.R., Lareyre, J.J., Le Gac, F.,Chiarini-Garcia, H., Nobrega, R.H., Miura, T., 2010. Spermatogenesis in ?sh.Gen. Comp. Endocrinol. 165, 390e411.
- Wang, A., Costello, S., Cockburn, M., Zhang, X.,Bronstein, J., Ritz, B., 2011. Parkinson's disease risk from ambient exposureto pesticides. Eur. J. Epidemiol. 26, 547e555.
