锶对骨骼的影响发展中斑马鱼胚胎 文摘

锶是一种碱土金属在自然界发现的微量元素。化学与钙相似,它是参与人类骨矿物质代谢。锶ranelate已经批准了在治疗药物anti-resorption和合成代谢对骨骼组织的影响。因为体内一些数据是可用的,我们使用鲐鱼类作为动物模型评估锶对骨骼发育的影响。首先,在斑马鱼胚胎毒性试验执行估计LC50 6毫米左右。因为几个斑马鱼的骨骼是由软骨形成矿化,我们评估是否影响软骨发育锶在胚胎发生。不扰乱锶软骨组织的发展在软骨内成骨发生之前。矿化过程,我们evidentiated增加椎矿化控制方面锶浓度较低,而高浓度抑制矿物沉积以剂量依赖的方式。此外,我们的研究结果evidentiated /锶钙率但不是锶的绝对水平调节胚胎骨生成期间的矿化过程。

斑马鱼是一种优秀的动物模型,研究微量元素的作用发展的组织/器官,因为离子不被肠道吸收,但认为皮肤扩散。 结果

锶对斑马鱼胚胎的影响存在剂量依赖的活力

生物力学和鼠类的形态学研究表明,锶没有毒性作用在低剂量管理时,1%(< 4毫米/公斤/模)长或短时间内治疗[16]。目前,没有发表关于毒理学数据锶对斑马鱼胚胎的活力的影响。出于这个原因,我们与不同浓度的氯化锶对斑马鱼胚胎的不同的时间来评估剂量影响胚胎生存。10受精卵(0 h post-fertilization,高通滤波器)被放置在8井24-wells板。E3的解决方案添加不同量的氯化锶浓度达到以下:0.33×10?3,0.33×10?2,0.33×10?1、1、5、10毫米。媒介已经取代每48 h,6天后,至关重要的胚胎已经注册的数量。图1所示锶胚胎活力在不同浓度的百分比。从0到0.33×10?2毫米活力计算的百分比在95%左右。这些数据不匹配有100%因为5%的死亡的胚胎是通常的死亡率报价在产卵由于早期发育缺陷。在浓度上比0.33×10?1毫米活力逐渐降低的百分比从86%到62%在5毫米锶。胚胎在这个浓度显示一些变化如鱼鳔通货膨胀和昏睡的失败。在10毫米死亡率为100%,胚胎被发现死在48高通滤波器。根据这些数据我们可以推断LC50 6毫米左右。 图1。

高水平的锶对斑马鱼胚胎毒性。锶的胚胎活力在不同浓度比例一直在评估6 dpf。 软骨形成胚胎发育期间不受锶

部分颅软骨内骨化形成的斑马鱼的骨头从6 dpf而软骨组织已经在4 dpf组织。因为几个斑马鱼骨骼矿化形成的软骨,我们评估是否影响软骨发育锶在胚胎发生。在前面的实验中,10受精卵被放置在8井24-wells板和孵化与不同数量的氯化锶浓度达到0,0.33×10?3,0.33×10?2,0.33×10?1、0.33、2.5毫米。媒介已经取代每48 h,6天后,与阿尔新蓝染色已经完成固定胚胎。软骨骨骼结构并没有显示解剖学方面的改变或发展时机在每个治疗(图2)。定量评价进行软骨形成的二维数/尺寸分析使用特定的软件。没有发现显著差异(数据未显示)。这些数据表明,不扰乱锶的发展前软骨软骨内成骨。 图2。

锶不扰乱软骨开发。与阿尔新蓝染色固定胚胎表明软骨没有改变的解剖学或发育时间在每个治疗(0,0.33×10?3,0.33×10?2,0.33×10?1,0.33,2.5毫米Sr)。(解释引用的颜色在这个数字的传说中,读者被称为web版本的这篇文章。) 在骨骼发育影响锶骨矿化

被表示为锶调制器的骨代谢体内但没有生产数据对其影响胚胎骨生成。斑马鱼骨生成代表了一种简单和快速模型研究锶矿化过程的影响。评估,10个受精卵被放置在5井24-wells板和孵化的0,0.33×10?3,0.33×10?2,0.33×10?1,0.33毫米的氯化锶。媒介已经取代每48小时,6

天后,与茜素红染色已经完成可视化的矿化组织。软骨基质的co-staining阿尔新蓝进行正确的控制胚胎发育。如图3所示,胚胎处理低浓度(0.33×10?3)锶矿化过程如果没有表现出差异与未经处理的胚胎。在0.33×10?2毫米我们evidentiated早熟椎骨骼矿化没有变更模式。 图3。

在胚胎发育水平影响锶矿化率。(一)胚胎孵化了0,0.33×10?3,0.33×10?2,0.33×10?1,0.33毫米cloride锶和茜素红染色。(B)量化的影响是由锶计数椎骨的数量和结果表达尊重胚胎长度的百分比变化。比较的比例在不同的时间点是由学生的t。垂直酒吧代表意味着±S.E.(N = 6)。治疗之间的显著差异,治疗组显示为* p < 0.05;* * * * * p < 0.01;p < 0.001。(解释引用的颜色在这个数字的传说中,读者被称为web版本的这篇文章。)

为了量化锶对骨骼矿化的影响我们报道的数量为每个浓度锶椎骨天6。然而,一般缺陷在胚胎发展可以间接地影响骨骼发育。消除non-skeletal-specific锶的影响我们表示结果的椎骨的胚胎长度。在0.33×10?2毫米我们evidentiated椎矿化相比,增加了25%的控制和锶浓度较低,而更高的浓度(0.33×10?1和0.33毫米)抑制椎矿化以剂量依赖的方式(图3 b)。显示5毫米胚胎和广义严重不足在器官发生与无矿化组织。

斑马鱼胚胎发育期间Calcium-strontium平衡调节骨矿化

骨骼畸形在波罗的海鳕鱼人口相关的变更Sr / Ca平衡[12]。因此,我们调查是否可以依赖的钙锶对矿化的影响可用性的环境。

实验、10个受精卵被放置在5井的24-wells板和孵化后浓度的钙和氯化锶中毒/ L:0.33 ca / 0 sr,0.33老ca / 0.33,2老ca / 0.33,4老ca / 0.33,4 ca / 4 sr。媒介已经取代每48小时,6天后,与茜素红染色已经完成可视化的矿化组织。软骨基质的co-staining阿尔新蓝进行正确的控制胚胎发育。如图4所示的未经处理的胚胎展出正常椎矿化而克分子数相等的锶浓度显示一个完整的抑制。累进增加在0.33毫米锶钙浓度的培养基诱导剂量依赖性恢复椎的矿化。此外,克分子数相等的4毫米/锶钙浓度显示相同的抑制模式观察到0.33毫米克分子数相等的浓度。这些数据表明,钙/锶比但不是锶的绝对水平调节的矿化过程。 图4。

锶和钙的平衡在斑马鱼胚胎骨矿化是至关重要的。胚胎孵化与0.33 ca / 0 sr,0.33老ca / 0.33,2老ca / 0.33,4老ca / 0.33,4老ca / 4毫米的锶cloride和双染色茜素红和阿尔新蓝。(解释引用的颜色在这个数字的传说中,读者被称为web版本的这篇文章。) 讨论

金属锶是一种对自然的石头(主要是火山的),地球,水和空气。行业员工锶生产烟花,红色的抽烟,火箭和特殊的视频屏幕。锶的粒子也存在于空气直接导致人类活动,造成燃烧煤炭和石油。尘埃粒子落在地上专注于地表水或地下水。水生环境中积累的风险在一个生态系统并不罕见,证明了研究人员在波罗的海[12]。在Gadus morhua l . callaris(波罗的海鳕鱼)脊柱畸形的主要缺陷之一,出现在最优生长条件。这种畸形常与前凸脊柱侧凸和曲率导致脊柱压缩(侏儒症)。

在波罗的海地区南部,鱼取样观察到的畸形是由于钙和磷的浓度不平衡和高水平的有限存在的有毒金属锶。自锶是一个替换骨组织中的钙元素,它被认为是结构性缺陷的主要原因,诱导能力也被纳入肌肉造成抽筋和瘫痪[17]的样本进行了分析。我们进行了毒理学分析,以确定哪些锶浓度,得到氯化锶,可能危及斑马鱼胚胎的生存和生存能力。我们发现在10毫米,胚胎被破坏的生存能力在48高通滤波器。低浓度逐步导致更大的生存。环境锶代表一个危险的鱼胚胎发育时积累在某些浓度由于工业污染。斑马鱼胚胎,在文学,代表了一个很好的模型ecotoxicological监测[18]。

锶,由于其化学与钙相似,被表示为调制器的骨代谢体内但没有数据在胚胎骨生成对其产生影响。斑马鱼骨生成代表了一种简单和快速模型研究锶矿化过程的影响。事实上,基础斑马鱼骨架形成的矿化在7天内软骨或直接分化的间充质前体,如人类。胚胎许可使用的透明度至关重要的染料和观察骨骼发展没有侵入性技术。首先,我们评估是否影响软骨发育锶在胚胎发生。软骨没有显示变化表明锶不扰乱合成和软骨基质的沉积,是独立于钙代谢过程。

我们比的影响评估锶矿化成骨的过程中。

我们发现的浓度0.33×10?2毫米SrCl2刺激矿化的过程对未经处理的样品。锶浓度大于0.33毫米导致矿化过程的抑制胚胎骨生成相关。锶的剂量依赖效应已经在文学。在许多情况下,低剂量更容易诱导骨形成[19],而高剂量抑制矿化过程[20]。锶对骨骼的影响似乎没有其他解剖修改以来特定观察到治疗胚胎。因为是化学类似钙锶建议这两种离子的代谢可能是相关的,至少在肠道吸附网站[21]。在我们的实验中,锶/钙比的增加,但不是绝对的锶,有关在胚胎骨生成的抑制骨骼矿化。最近,骨骼畸形之间的相关性和钙和锶的平衡已经被报道在大西洋鳕鱼[12]。在海洋和淡水鱼类离子平衡和调节是非常重要的在开发和在成年人的生理机能。有关大西洋鳕鱼的数据与我们的结果evidentiated离子环境如何为骨骼的发展是至关重要的,而且,特别是像锶calcium-similar离子的作用。低剂量的氯化锶作为骨合成代谢剂,加速骨骼发展老鼠[21]。由于破骨细胞活动不存在斑马鱼在这个发展阶段,我们建议锶的刺激剂量可能作用于成骨细胞的活动。需要了解是否调节肠道的钙的吸收水平或锶对骨细胞通过产生直接影响的竞争一个共同的受体,如CaSR。我们的研究结果表明,高锶/钙比完全抑制骨矿化。因为斑马鱼胚胎收集直接从水、离子在肠道潜在的竞争水平必须被排除在外。因此,我们假设干扰锶钙生物可用性的成骨细胞。总之,这些数据支持了斑马鱼胚胎作为优秀的模型来研究在发展骨生成离子平衡的影响,因为trasparency等几个优势,快速发展,没有破骨细胞活动和皮肤离子扩散。