З приблизно 350 000 комерційно доступних хімічних речовин у світі мало що відомо про те, які з них є потенційно нейротоксичними та можуть пошкодити мозок, особливо під час розвитку. Досі ефективних методів тестування бракувало, оскільки звичайні методи є трудомісткими, дорогими та зазвичай передбачають випробування на тваринах - щурах або мишах. Дослідницька група Центру екологічних досліджень імені Гельмгольца (UFZ) розробила високопродуктивний метод скринінгу з використанням ембріонів даніо реріо, який виявляє нейротоксичні ефекти швидко, економічно ефективно та без традиційних випробувань на тваринах. Дослідники задокументували нейротоксичні ефекти хімічної речовини хлорофену та з'ясували основні молекулярні механізми.
У методі використовуються ембріони даніо реріо, гени яких приблизно на 70 відсотків ідентичні генам людини, що робить ймовірним перенесення результатів. Невеликий розмір і швидкий розвиток ембріонів риб роблять їх придатними для високопродуктивних тестів, які дають уявлення про функцію нервової системи. Дослідники досліджували процеси навчання та пам'яті через звикання до повторюваних подразників. Слуховий або зоровий подразник спочатку викликає рефлекс переляку або втечі, який зменшується при повторенні, якщо подразник розпізнається як нешкідливий. Нейротоксичні речовини можуть змінити це звикання, або постійно запускаючи рефлекс, або прискорюючи процес.
Спочатку команда дослідників протестувала відомі речовини, щоб встановити моделі поведінки, які могли б дати підказки про розлади нервової системи. Потім вони дослідили десять речовин, що впливають на систему рецепторів NMDAR, важливу для навчання та пам'яті. Шість речовин виявили нейроактивну дію, зокрема хлорофен, біоцид, який блокував звикання до слухових подразників і запобігав викликанню реакцій візуальними подразниками — явище, відоме як парадоксальне збудження, яке виникає при вживанні певних наркотиків.
Подальші тести показали, що хлорофен діє через рецептори ГАМК<sub>A</sub>, які контролюють поведінку в центральній нервовій системі. Це було підтверджено дослідженнями на нейронах мишей і людини, а також комп'ютерними моделями. Інший механізм дії хлорофена, який погіршує поведінку, може бути пов'язаний з калієвими каналами, як це було показано в тестах з знеболювальним засобом флупіртином, які викликали подібні поведінкові моделі.
Метод скринінгу дає можливість тестувати хімічні речовини та суміші на нейротоксичну дію у великих масштабах, виявляти небезпеки на ранній стадії та таким чином захищати здоров'я людини та навколишнє середовище. Він підтримує Стратегію ЄС щодо хімічних речовин та Європейську зелену угоду, виявляючи небезпечні речовини до того, як вони завдадуть шкоди. Дослідження зміцнює довіру до даних щодо даніо реріо, демонструючи, що механізми дії є однаковими в моделях даніо реріо, мишей та людини, і може зменшити прогалину в тестуванні на нейротоксичність для кращого захисту здоров'я людини.
Оригінальна публікація
Девід Лойтольд, Надя К. Герольд, Яна Нерліч, Крістіна Бартманн, Ілка Шаркін, Стефан Дж.
Халлерманн, Ніколь Швайгер, Еллен Фрітше, Тамара Таль: Мультиповедінкове фенотипування у рибок даніо на ранніх стадіях життя для виявлення порушників неасоціативного навчання; Перспективи екологічного здоров'я. https://doi.org/10.1289/EHP16568
також читати
