Magdalena Czuma, Agnieszka Kozioł, Maciej Tadeusz Gawlik

Zalety modelu danio pręgowanego (Danio rerio) w rozwiązywaniu współczesnych problemów neurotoksyczności, teratotoksyczności i genotoksyczności ksenobiotyków
2023-12-07

Danio pręgowany (Danio rerio, ang. zebrafish), mała rybka należąca do rodziny karpiowatych (Cyprinidae), to jeden z najpopularniejszych modeli zwierzęcych wykorzystywanych w badaniach laboratoryjnych, również w obszarze toksykologii. Posiada wiele korzystnych cech, takich jak przezroczysta budowa ciała, łatwa i ekonomiczna hodowla, duża ilość potomstwa oraz krótki cykl życiowy. Ponadto, genom danio pręgowanego wykazuje wysoką homologię z genomem człowieka, co czyni tę rybkę atrakcyjnym modelem badawczym. Artykuł wskazuje na współczesne wyzwania toksykologii w zakresie neurotoksyczności, teratotoksyczności i genotoksyczności ksenobiotyków, które mogą być analizowane w oparciu o wyniki badań prowadzonych na modelu danio pręgowanego. Dynamiczna implementacja do środowiska bytowania i pracy człowieka nowych czynników, takich jak nanocząstki, e-papierosy, nowe generacje kosmetyków czy szeroka gama chemicznych ulepszaczy komfortu życia człowieka, może mieć poważne konsekwencje dla stanu zdrowia populacji generalnej i ekosystemu jako całości. W pracy przedstawiono najnowsze wyniki badań dotyczące m.in. neurotoksycznych efektów etanolu, teratotoksycznych i neurotoksycznych efektów e-papierosów, teratotoksycznych, neurotoksycznych i genotoksycznych efektów wybranych nanocząstek i mikroplastiku ocenianych w eksperymentach z zastosowaniem modelu danio pręgowanego. Przedstawiono również charakterystykę testu mikrojądrowego oraz testu kometowego jako najczęściej wybieranych metod oceny działania genotoksycznego ksenobiotyków w badaniach na modelu Danio rerio. Wyniki badań podkreślają potrzebę dalszych analiz i monitorowania wpływu substancji w niespotykanych dotąd warunkach ekspozycji (e-papierosy) i w niespotykanych dotąd postaciach fizycznych (nanocząstki), zwłaszcza w zakresie ryzyka wystąpienia efektów szkodliwych dla organizmów żywych oraz podejmowania środków zaradczych w celu ochrony środowiska. Jak próbowano wykazać w niniejszej pracy, jedną z bardzo dogodnych możliwości w tym zakresie jest wykorzystanie modelu danio pręgowanego. Szczególnie wartościową przesłanką w ocenie efektów genotoksycznych ksenobiotyków jest w tym przypadku fakt wspomnianej wyżej wysokiej homologii genomów Danio rerio i człowieka.

Słowa kluczowe: danio pręgowany, toksyczność, alkohol etylowy, toksyny środowiskowe, ocena ryzyka narażenia, działanie rakotwórcze.

© Farm Pol, 2023, 79(8): 463–471

Advantages of the zebrafish (Danio rerio) model in solving contemporary problems of neurotoxicity, teratotoxicity and genotoxicity of xenobiotics

The zebrafish (Danio rerio), a small fish belonging to the Cyprinidae family, is one of the most popular animals used in laboratory studies, including toxicology. It has many beneficial features, such as a transparent body structure, easy and economical breeding, a large number of offspring, and a short life cycle. In addition, the genome of the zebrafish shows a high homology to the human genome, which makes this fish an attractive research model. The article points to the contemporary challenges of toxicology in terms of neurotoxicity, teratotoxicity and genotoxicity, which can be analysed based on the results of studies carried out on the zebrafish model. The dynamic implementation of new factors, such as nanoparticles, e-cigarettes, new generations of cosmetics or a wide range of chemical enhancers into human living and working environments, can have serious consequences for the health of the general population and the ecosystem as a whole. The work presents the latest research results regarding, among others, the neurotoxic effects of ethanol, the teratotoxic and neurotoxic effects of e-cigarettes, and the teratotoxic, neurotoxic and genotoxic effects of selected nanoparticles and microplastics assessed in experiments using the zebrafish model. The characteristics of the micronucleus test and the comet test are also presented as the most frequently chosen methods for assessing the genotoxic effect of xenobiotics in studies on the Danio rerio model.The results of the studies underline the need for further analysis and monitoring of the effects of these substances, in particular their harmful effects on living organisms, and potential remedial measures to protect the environment. As we have tried to demonstrate in this article, one of the very convenient possibilities in this respect is the use of the striped zebrafish model. A particularly valuable premise in assessing the genotoxic effects of xenobiotics in this case is the above-mentioned high homology of the Danio rerio and human genomes.

Keywords: zebrafish, toxicity, ethyl alcohol, environmental toxins, exposure risk assessment, carcinogenic activity.

© Farm Pol, 2023, 79(8): 463–471