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基本信息

主題：納米銅毒理評價新體系——活體斑馬魚皮膚細胞排氫排銨速率

期刊：Chemosphere

影響因子：5.778

研究使用平臺：NMT斑馬魚創新科研平臺

標題：Exposure to copper nanoparticles impairs ion uptake, and acid and ammonia excretion by ionocytes in zebrafish embryos

作者：中國臺灣師范大學林豊益、Chih-Ying Lee

檢測離子/分子指標

H⁺、NH₄⁺

檢測樣品

斑馬魚胚胎皮膚離子細胞

摘要

銅納米顆粒（CuNPs）對魚類早期階段的潛在毒性尚不清楚，關于其對離子細胞及相關功能的影響也知之甚少。本研究使用斑馬魚胚胎作為模型來研究CuNPs對兩種亞型離子細胞的毒性作用。斑馬魚胚胎暴露在0.1、1和3 mg L^-1 CuNPs中96 h。暴露后，≥0.1 mg L^-1時全身Na⁺和Ca²⁺含量顯著降低，而≥1 mg L^-1時K⁺含量降低。當≥1 mg L^-1時，皮膚分泌的H⁺和NH₄⁺明顯減少。當CuNPs≥0.1 mg L^-1時，用若丹明-123標記的活離子細胞數量顯著減少。用免疫組織化學法標記富含H⁺-ATPase（HR）和富含Na⁺/K⁺-ATPase（NaR）的離子細胞亞型在≥1 mg L^-1時呈下降趨勢。通過掃描電子顯微鏡發現離子細胞的頂端開口的收縮。功能損傷還反映在基因表達的變化上，包括離子轉運蛋白/通道和Ca²⁺調節激素。該研究表明，CuNPs暴露可損害斑馬魚胚胎中兩種亞型的離子細胞及其相關功能，包括Na⁺/Ca²⁺吸收和H⁺/NH₄⁺分泌。

離子/分子流實驗處理方法

納米銅顆粒（CuNPs）處理斑馬魚胚胎96 h

使用非損傷微測技術（NMT）檢測斑馬魚胚胎皮膚離子細胞對H⁺和NH₄⁺的分泌。

林豊益《NMT在斑馬魚離子細胞的應用：從生理到環境毒理》

如圖1A所示，H⁺和NH₄⁺分泌水平通過計算卵黃囊和背景溶液之間（距離10 mm）的濃度梯度（Δ[H⁺]和Δ[NH₄⁺]）來測量。先前的研究表明卵黃囊皮膚中有豐富的離子細胞，其測量值可以反映離子細胞的功能。胚胎暴露于CuNPs 96 h后，1和3 mg L^-1CuNPs組的H⁺和NH₄⁺分泌水平被顯著抑制（圖1B, C）。H⁺分泌減少了29%（1 mg L^-1）和30%（3 mg L^-1）。NH₄⁺分泌減少了47%（1 mg L^-1）和61%（3 mg L^-1）。

圖1. 斑馬魚胚胎暴露于CuNPs 96 h后的H⁺和NH₄⁺分泌

其他實驗結果

• CuNPs處理會使斑馬魚胚胎Na⁺、K⁺、Ca²⁺含量下降，但0.1 mg L^-1的CuNPs處理沒有改變K⁺含量。

• CuNPs處理后斑馬魚皮膚離子細胞密度顯著下降。

• 免疫組織化學方法觀察HR和NaR細胞亞型的密度發現，CuNPs處理會導致HR和NaR細胞密度下降。

• 用掃描電鏡分析了細胞頂端表面的超微結構，對照組HR細胞頂膜呈碎屑狀，CuNPs處理組卻發現了小凹坑。通過對細胞頂端表面的面積分析后發現，1和3 mg L^-1CuNPs處理使細胞頂端表面的尺寸明顯減小。

結論

測試液

AFW, 300 mM3-(n-morpholino) propanesulfonic acid (MOPS) buffer, 0.1 mg L^-1 ethyl3-aminobenzoate methanesulfonate(tricaine)