斑馬魚行為篇：斑馬魚在環境毒理學測試中應用
在毒理學研究中，斑馬魚可用于判斷受試物對斑馬魚各發育階段的急性和慢性緻死、緻畸毒性；判斷受試物質對斑馬魚各發育階段相關基因和蛋白的表達變化；判斷受試物質對斑馬魚世代繁殖和性别分化的影響；對化學物質的遺傳毒性作出風險評價；斑馬魚是一種重要的模式生物，尤其在環境毒理學的研究中可以較好的反映受試物的環境毒性效應。
斑馬魚在環境毒理學中的試驗方法
從斑馬魚整個生長周期上，可以将出生後的斑馬魚區分為胚胎期(0～3d)、卵黃囊期(4～7d)、幼魚期(7～23d)以及随後的正常生長期。出生120d後的斑馬魚可視為性成熟成魚，可以用于交配産卵。根據斑馬魚不同生長期的劃分，可以開展不同時期的暴露試驗。如可以在斑馬魚的各個時期開展3d的短期暴露試驗，也可以在胚胎期之後的各個時期開展7d的短期暴露試驗。通過短期暴露試驗，獲得受試物的短期急性半緻死濃度，從而為長期的暴露試驗的受試濃度奠定基礎。短期的胚胎或者幼魚期實驗被廣泛應用于大量的毒理學初步評價中，一般胚胎期的常用的觀察終點有為卵凝結、體節形成、尾部延展、心跳、色素沉着、孵化率、畸形率等。計算各個時期的半數緻死劑量則是評價和比較受試物毒性的重要指标。
胚胎期的斑馬魚由于外膜屏障保護，可以隔離一些體外環境中的外源物質，而出膜後的斑馬魚直接接觸外界受試物，因此在早期的斑馬魚毒性試驗中，胚胎期的耐受量可能略高于卵黃囊期，同時成魚期耐受量一般也高于胚胎期、卵黃囊期和幼魚期，因此在斑馬魚的急性毒性試驗中需要根據受試物的特點和研究要求，開展不同時期的毒性評價。如在三氯生對斑馬魚毒性的研究中就分别探讨了三氯生對出生後144h内的斑馬魚胚胎和卵黃囊期以及成魚期的毒性效應。在長期慢性暴露實驗中，一般從胚胎期開始持續暴露至成魚期(出生後120～160d)，根據研究需要，可以将暴露後的成魚與未暴露過的同齡魚相互交配産卵，從而獲得長期暴露條件下受試物對子代的影響，考察指标一般為産卵量、成活率、性别分化等。由于在長期的暴露試驗中，需要保證整個暴露期胚胎、幼魚和成魚的存活率，因此長期暴露試驗中受試物的最高濃度一般不高于短期暴露實驗EC50的10%。同時由于受試物的環境檢出量也較低，因此在研究受試物的環境效應時可以選擇受試物的環境檢出量作為長期暴露實驗的選擇劑量。雖然長期暴露試驗耗費的人力、物力資源遠遠高于短期的急性暴露試驗，但獲得的結果可以較好的反映受試物的環境效應。
斑馬魚的環境毒理學中檢測指标
在斑馬魚的研究中，常用的檢測指标除了上文中提到的卵凝結、體節形成、尾部延展、心跳、色素沉着、孵化率、畸形率、成活率等。在後續的研究中還包括激素水平、基因水平、蛋白水平等方面的研究。在環境毒理學中，受試物對斑馬魚的内分泌幹擾效應是該類研究中的重要内容。卵黃蛋白原(VTG)是卵黃的前體，一般在雌魚的肝髒中合成，它是特定的雌激素類似物，可以通過結合到雌激素受體後刺激産生卵黃蛋白原。由于卵黃蛋白原基因是比卵黃蛋白原蛋白更靈敏的一種生物标志物，因此通過卵黃蛋白原基因vtg1在雄魚肝髒中的表達量檢測是評價環境中内分泌幹擾物雌激素效應的常用方法之一。此外，魚類的生殖能力一般受下丘腦－垂體－性腺軸(HPG軸)和肝髒的調控，其配子發育和卵母細胞的成熟均受到雌二醇和睾酮調控作用。HPG軸是一種新型的分析模型，它被用于内分泌幹擾物的生态毒理基因組學和類固醇激素合成基因對性腺組織生殖力影響的研究中。從理論上講，外源物質對HPG軸的任何損傷均會對生殖能力産生不良效應。因此通過研究斑馬魚體内雄激素和雌激素含量的變化，以及不同激素通路中重要基因表達量的變化是這樣工作常用的研究方法。由于單獨斑馬魚的血液較少，一般采用尾靜脈采血，并使用專用的Elisa試劑盒測定斑馬魚的激素。
由于可用于斑馬魚測定Elisa試劑盒的種類較少，而且研究成本也較高，因此測定相應激素和蛋白的特定基因表達量的變化在斑馬魚研究中使用較廣泛。如可以通過提取下丘腦、垂體、性腺等組織的基因，采用實時定量PCR的方法來測定相關的激素基因。常用的激素基因包括激素受體類基因、促性腺激素釋放激素(GnRHs)類基因、芳香族CYP類基因。GnRHs是一類通過HPG軸從而控制生殖能力的重要激素，它通過調節促性腺激素釋放激素合成和釋放從而産生相應的作用，對應的是gnrh類的基因。促黃體生成激素(LH)和卵泡刺激素(FSH)，與之對應的fshβ和lhβ基因在調節類固醇生成基因表達和激素依賴的反饋中發揮着關鍵作用，腦組織中fshβ基因的上調預示着相關化學物可以幹擾精子的發育。芳香族的基因具有自動調節腦組織雌二醇刺激的反饋作用，同時基因的上調也可能導緻成魚體内雌二醇的水平的上升。芳香族的基因具有催化雄激素向雌激素轉化的作用，而上調的則會幹擾體内的激素平衡。是調節膽固醇轉化為孕酮的蛋白酶，cyp17基因則在斑馬魚精巢17α-羟孕酮轉化為雄烯二酮過程中發揮着重要的調節作用。此外，雌魚和雄魚的激素合成與類固醇激素合成急性調節蛋白(StAR)調節有關，該蛋白的mRNA主要控制激素基因的相關應答機制。這方面的研究也見諸于大量的研究工作中。
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