Aquat Toxicol林豊益：銀銅納米顆粒抑制斑馬魚胚胎側線毛細胞鈣吸收

基本信息

主題：銀銅納米顆粒抑制斑馬魚胚胎側線毛細胞鈣吸收

期刊：Aquatic Toxicology

影響因子：4.346

研究使用平臺：NMT斑馬魚創新科研平臺

標題：Toxic e?ects of silver and copper nanoparticles on lateral-line hair cells of zebrafish embryos

作者：臺灣師范大學林豊益、Hsiu-Ju Yen

檢測離子/分子指標

Ca²⁺

檢測樣品

斑馬魚胚胎側線毛細胞

納米粒子（NPs）對魚類早期的潛在毒性仍不清楚。在這項研究中，我們調查了銀（AgNPs）和銅納米顆粒（CuNPs）對斑馬魚胚胎側線毛細胞的毒性作用。在受精后0~96 h（hpf），將不同濃度的AgNPs和CuNPs孵育斑馬魚胚胎。發現AgNPs和CuNPs都以劑量依賴的方式在斑馬魚胚胎中引起毒性作用。AgNP和CuNP的96小時50％致死濃度（LC50）值分別為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）]嚴重損害了FM1-43標記的毛細胞數量和發束的微觀結構。用非損傷微測技術（NMT）測量在毛細胞的發束處的Ca²⁺流入，以評估毛細胞的功能。發現AgNPs [≥0.1 ppm（0.9 μM）]和CuNPs [≥0.01 ppm（0.16 μM）]均能顯著減少Ca²⁺的流入。在暴露于AgNPs和CuNPs 4小時（96~100 hpf）的孵化胚胎中也發現了類似的毒性作用。這項研究表明，斑馬魚的側線毛細胞對AgNPs和CuNPs敏感，而這些污染物在水生環境中可能對魚類的生存構成威脅。

離子/分子流實驗處理方法

斑馬魚胚胎在受精后（hpf）0~100 h期間，分別用AgNPs（0、0.9、9.3、27.8 μM）和CuNPs（0、0.16、1.6、15.8 μM）進行處理

在AgNP或CuNP暴露96 h的胚胎中發現毛細胞的功能損傷。用NMT技術檢測斑馬魚胚胎L1神經丘毛束Ca²⁺流速（圖1A），0.1、1、3 ppm（0.9、9.3、27.8 μM）AgNP處理組Ca²⁺內流速率分別顯著降低26%、46%和91%（圖1B）。0.01 ppm（0.16 μM）CuNP處理組Ca²⁺內流速率減少38%，0.1和1 ppm（1.6和15.8 μM）CuNP處理組幾乎檢測不到Ca²⁺內流（圖1C）。

圖1.Hpf 0~96 h納米顆粒（NP）暴露對毛細胞功能的影響

在96~100 hpf期間，在短期AgNP或CuNP暴露下可以觀察到斑馬魚胚胎毛細胞的功能變化。根據NMT的結果，0.01、0.1和1 ppm（0.16、1.6和15.8 μM）AgNP組L1神經丘毛束Ca²⁺內流分別減少30%、73%和100%（圖2A）。0.1和0.3 ppm（1.6和4.7 μM）CuNP組Ca²⁺內流減少31%和50%，而0.5 ppm（7.9 μM）CuNP組幾乎檢測不到Ca²⁺內流（圖2B）。

其他實驗結果

• AgNPs和CuNPs濃度越高，斑馬魚胚胎成活率越低。

• AgNPs會增加斑馬魚胚胎的孵化率，≥0.1 ppm（1.6 μM）的CuNPs暴露可能會導致胚胎孵化受到嚴重干擾。

• AgNPs和CuNPs處理會使斑馬魚體長縮短。

• 用FM1-43標記斑馬魚胚胎毛細胞，結果顯示在AgNPs和CuNPs暴露96 h后，斑馬魚L1神經丘中的毛細胞數量顯著減少。

• SEM結果表明，1、3ppm AgNP處理后斑馬魚L1神經丘表面動纖毛的正常形態被破壞，成融合或纏結狀。在CuNP組中也出現了類似的形態學變化。

• 96 hpf后暴露4 h后，在0.5和1 ppm AgNP組中，L1神經丘細胞中熒光FM1-43標記的毛細胞數量顯著減少，1.5 ppm AgNP組中未發現毛細胞。0.1和0.3 ppm CuNP組L1神經丘中FM1-43陽性毛細胞減少，而0.5 ppm CuNP組胚胎中未檢測到FM1-43陽性毛細胞。

測試液

0.5 mM NaCl, 0.2 mM CaSO₄,