Bisphenol A exposure induces neurobehavioral deficits and neurodegeneration through induction of oxidative stress and activated caspase‐3 expression in zebrafish brain
29
Citation
62
Reference
10
Related Paper
Citation Trend
Abstract:
Bisphenol A (BPA) is noted for its adversative effects by inducing oxidative stress, carcinogenicity, neurotoxicity, inflammation, etc. However, the likely act of BPA in inducing neurodegenerative phenotypes remains elusive in the available literature. Hence, the present study was conducted to decipher the neurodegenerative potential of BPA in inducing Parkinson's disease like phenotypes in zebrafish. Zebrafish were subjected to chronic waterborne exposure to BPA for 56 days. Locomotor activities and neurobehavioral response were assessed by the NTDT (novel tank diving test), OFT (open field test), and LDPT (light-dark preference test). The oxidative stress markers and histopathological observation for pyknosis and chromatin condensation were carried out. Immunohistochemistry for activated caspase-3 and targeted proteins expression study was performed. The basic findings reveal that chronic BPA exposure significantly induces locomotor dysfunction through a significant decline in mean velocity and total distance traveled. As a measure of pyknosis and chromatin condensation, pyknotic and Hoechst positive neurons in telencephalon and diencephalon significantly increased by BPA exposure. A higher concentration of BPA adversely affects the neurobehavioral response, antioxidant status, and neuromorphology in zebrafish. Parkinson-relevant targeted protein expression viz. alpha-synuclein and LRRK2, were significantly upregulated, whereas tyrosine hydroxylase, NeuN, and Nurr1 were significantly downregulated in the zebrafish brain. As an indicator of cell death by apoptosis, the expression of activated caspase-3 was significantly increased in the BPA-exposed zebrafish brain. These basic results of the current study indicate that chronic waterborne exposure to BPA induces neuropathological manifestation leading to the development of motor dysfunction and Parkinsonism-like neurodegenerative phenotypes in zebrafish.Keywords:
Neurotoxicity
Το zebrafish (Danio rerio) έχει εισαχθεί τα τελευταία χρόνια στην έρευνα του καρδιαγγειακού συστήματος και εμφανίζει μια σειρά από πλεονεκτήματα. Συγκεκριμένα, το γονιδίωμά του εμφανίζει υψηλή ομολογία με το ανθρώπινο, έχει σχετικά απλή καρδιακή ανατομία (δίχωρη καρδιά) και ενδοκαρδιακή κυκλοφορία, ενώ τα έμβρυα που λαμβάνονται είναι διάφανα, γεγονός που επιτρέπει τη μη επεμβατική παρακολούθηση της ανάπτυξης του καρδιαγγειακού συστήματος με μικροσκοπία. Επιπροσθέτως, ο μυοκαρδιακός ιστός εμφανίζει εκτεταμένη αναγεννητική ικανότητα, ακόμα και σε ενήλικα στάδια, ενώ παράλληλα έχει αναπτυχθεί μία πληθώρα γενετικών εργαλείων από ερευνητικές ομάδες που το χρησιμοποιούν ως μοντέλο στις μελέτες τους. Στόχος της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση της δυνατότητας αναγέννησης των καρδιακών βαλβίδων σε εμβρυικά και ενήλικα διαγονιδιακά μοντέλα zebrafish. Τα μοντέλα αυτά εκφράζουν τη βακτηριακή νιτρορεδουκτάση μέσω του συστήματος Gal4/UAS στις καρδιακές βαλβίδες. Με τη βοήθεια του προφαρμάκου μετρονιδαζόλη επιτυγχάνεται απώλεια των ενδοθηλιακών και μεσεγχυματικών βαλβιδικών κυττάρων. Σε έμβρυα που εκπλύθηκαν από τη μετρονιδαζόλη παρατηρήθηκε, μετά από 8 ημέρες, αναγέννηση της κολποκοιλιακής και αρτηριακής βαλβίδας. Αντίστοιχα αποτελέσματα παρατηρήθηκαν και σε πειράματα αναγέννησης ενήλικων καρδιών διαγονιδιακών ατόμων Gal4/UAS (εντός 15 ημερών). Η όλη διαδικασία φαίνεται να εμπίπτει σε ρύθμιση από το μοριακό μονοπάτι Notch, αφού χημική αναστολή του έδειξε μειωμένη αναγεννητική ικανότητα. Επιπροσθέτως, το zebrafish, λόγω του μεγάλου αριθμού διάφανων εμβρύων που μπορούν να ληφθούν μέσω εξωτερικής γονιμοποίησης, χρησιμεύει ως ένα ιδανικό πειραματικό μοντέλο σε ευρείας κλίμακας in vivo μελέτες χημικού γενετικού ελέγχου. Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής, αναπτύσσεται ένα παράδειγμα ταυτοποίησης νέων χημικών μορίων - αναστολέων της αγγειογένεσης με in vivo φαινοτυπική ανάλυση διαγονιδιακών εμβρύων zebrafish. Τα νέα αυτά μόρια αποτελούν ανάλογα του θειοφαινίου, με στόχο τη βελτιστοποίηση της αντιαγγειογενετικής δράσης μέσω του VEGFR2 σηματοδοτικού μονοπατιού.
Danio
Cite
Citations (0)
Vertebrates use adaptive mechanisms when exposed to physiologic stresses. However, the mechanisms of pigmentation regulation in response to physiologic stresses largely remain unclear. To address this issue, we developed a novel pigmentation model in adult zebrafish using coldwater exposure (cold zebrafish). When zebrafish were maintained at 17 °C, the pigmentation of their pigment stripes was reduced compared with zebrafish at 26.5 °C (normal zebrafish). In cold zebrafish, gene expression levels of tyrosinase and dopachrome tautomerase, which encode enzymes involved in melanogenesis, were down-regulated, suggesting that either down-regulation of melanin synthesis occurred or the number of melanophores decreased. Both regular and electron microscopic observation of zebrafish skin showed that the number of melanophores decreased, whereas aggregation of melanosomes was not changed in cold zebrafish compared with normal zebrafish. Taken together, we here show that cold exposure down-regulated adult zebrafish pigmentation through decreasing the number of melanophores and propose that the cold zebrafish model is a powerful tool for pigmentation research.
Melanosome
Melanophore
Morpholino
Cite
Citations (14)
Neurotoxicity
Danio
Cite
Citations (10)
Background: Environmental toxins, nutritional discrepancies, genetic predispositions, and lifestyle modifications induce a variety of stresses on the human brain and body. Such chronic stressors can influence the onset and progression of neurodegeneration via cellular alterations. In this systematic review, we have discussed the role of oxidative stress in causing neurodegeneration. Moreover, the chemical, metallic and other etiological factors that stimulate oxidative stress and results in the development of neurodegenerative disorders are also explored and summarized.
Methodology: A systematic review was conducted to investigate the impact of oxidative stress on the human brain in relation to neurodegeneration. The human studies focusing on neurobiology and cellular changes in brain, investigating the pathway of oxidative stress leading to neurodegeneration through mitochondrial dysfunction and cellular alterations, published during 1st January 2000 to 31st March 2019 were identified and included in this systematic review.
Result: Following the PRISMA guidelines, 13 out of 1169 studies met the eligibility criteria and were included in the quantitative synthesis and screening. These studies focused on the features like cellular factors, metal exposure, and aging, inducing oxidative stress-related neurodegeneration. 6 studies described mitochondrial alterations resulting in oxidative stress due to an increase in the production of reactive oxygen species (ROS), oxidation of proteins, peroxidation of lipid and damages to the deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA). While the data from 5 studies suggested the loss of mitochondrial activity in response to metal exposure. 2 experimental studies specified the effect of aging and self-implication of oxidative stress in the brain.
Conclusion: Although there are sufficient evidence that supported the hypothesis that stress is significantly associated with neurodegeneration but it is still not considered as a primary instigator in neurodegenerative disorders. However, it can be concluded on the basis of this review that it has been involved in the propagation of cellular alterations and mitochondrial dysfunction that further leads to neurodegeneration.
Cite
Citations (1)
Our modern era is witnessing an increased prevalence of neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease and brain tumors. This is accompanied by an increased production of nanoparticles (NPs) and the subsequent release of NPs in the environment shared by humans. NPs are extremely small molecules measuring about 100 nm in diameter. Due to minuscule size, NPs have the potential to penetrate human body through various pathways and eventually cross the blood-brain barrier to potentially cause neurotoxicity, neuroinflammation and neurodegeneration of the central nervous system. Until recently, the mechanisms by which NPs cause neuroinflammation and neurodegeneration were unknown. However, recent in vivo, ex vivo and in vitro studies have significantly advanced our understanding of the mechanisms by which NPs may cause neurotoxicity and neurodegeneration. In light of this understanding, various pathways have been identified as the basic mechanisms by which NPs cause damage in the brain. The goal of this review is to summarize new mechanistic findings and different pathways of NP-induced neurotoxicity. Better knowledge of such pathways can lead researchers to devise effective therapeutic strategies for neuroprotection against nanoparticles. Keywords: Alzheimer's disease, microglia activation, nanoparticles, neurodegenerative, oxidative stress, Parkinson's disease.
Neurotoxicity
Cite
Citations (46)
Neurotoxicity
Danio
Cite
Citations (5)
It has been demonstrated that oxidative stress has a ubiquitous role in neurodegenerative diseases. Major source of oxidative stress due to reactive oxygen species (ROS) is related to mitochondria as an endogenous source. Although there is ample evidence from tissues of patients with neurodegenerative disorders of morphological, biochemical, and molecular abnormalities in mitochondria, it is still not very clear whether the oxidative stress itself contributes to the onset of neurodegeneration or it is part of the neurodegenerative process as secondary manifestation. This paper begins with an overview of how oxidative stress occurs, discussing various oxidants and antioxidants, and role of oxidative stress in diseases in general. It highlights the role of oxidative stress in neurodegenerative diseases like Alzheimer's, Parkinson's, and Huntington's diseases and amyotrophic lateral sclerosis. The last part of the paper describes the role of oxidative stress causing deregulation of cyclin-dependent kinase 5 (Cdk5) hyperactivity associated with neurodegeneration.
Cite
Citations (282)
Οι καρδιαγγειακές παθήσεις αποτελούν στην εποχή μας μία από τις πρώτες αιτίες θανάτου στον ανεπτυγμένο κόσμο. Επίσης, πολύ σημαντική είναι η συμβολή της αγγειογένεσης στην ανάπτυξη των καρκινικών όγκων. Καθίσταται λοιπόν αναγκαία η συμβολή της βασικής έρευνας ώστε να μελετηθούν καλύτερα οι μηχανισμοί των παθήσεων αυτών αλλά και να ανακαλυφθούν νέα φάρμακα που σχετίζονται με την αγγειογένεση. Τα τελευταία χρόνια σημαντικό ρόλο παίζει προς αυτές τις κατευθύνσεις το ζωϊκό πρότυπο μοντέλο zebrafish. Το zebrafish (Danio rerio) χρησιμοποιείται ευρέως ως ζωικό μοντέλο για την κατανόηση της παθοφυσιολογίας των καρδιαγγειακών παθήσεων. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται ο καρδιακός φαινότυπος υποτροφικού κόλπου, myh6-/-, σε ενήλικα ψάρια, τα οποία φέρουν μετάλλαξη στη βαριά αλυσίδα κολπικής μυοσίνης του zebrafish. Οι ομόζυγοι φορείς επιβιώνουν μέχρι την ενηλικίωση και είναι γόνιμοι. Στα ενήλικα μεταλλαγμένα ψάρια, ο κόλπος παραμένει υποπλαστικός και εμφανίζει εναπόθεση ελαστίνης, ενώ οι κοιλίες παρουσιάζουν αυξημένο μέγεθος. Στα θηλαστικά, η υπερτροφία είναι ο συνηθέστερος μηχανισμός που οδηγεί σε καρδιομεγαλία. Χρησιμοποιώντας την ανοσοϊστοχημεία και συνεστιακή μικροσκοπία σάρωσης για να μετρήσουμε το μέγεθος, την πυκνότητα και τον πολλαπλασιασμό των καρδιομυοκυττάρων, αποδεικνύεται ότι η μεγέθυνση της κοιλίας myh6-/- οφείλεται κατά κύριο λόγο στην υπερπλασία. Εντούτοις, εντοπίσαμε παρόμοια μεταγραφικά προφίλ στην απόκριση υπερτροφίας θηλαστικών μέσω RT-PCR των υπερπλαστικών κοιλιών. Περαιτέρω, δείχνουμε την ενεργοποίηση της οδού του στρες-ΕΔ με ανάλυση ανοσοαποτυπώματος κατά Western. Συμπερασματικά, μπορούμε να υποθέσουμε, με βάση το μοντέλο μας, ότι μονοπάτια μοριακής σηματοδότησης που συνδέονται με την υπερτροφία στα θηλαστικά, σε συνδυασμό με την ενεργοποίηση του στρες-ΕΔ, καταλήγουν σε υπερπλασία στο zebrafish. Επιπλέον, αυτή είναι η πρώτη φορά που αναφέρθηκε η εναπόθεση ελαστίνης στον κόλπο. Παράλληλα, μελετήθηκαν μικρά μόρια που αναστέλλουν την αγγειογένεση και είναι ελπιδοφόρα υποψήφια φάρμακα για τον καρκίνο, τις αμφιβληστροειδοπάθειες και τον εκφυλισμό της ωχράς κηλίδας που σχετίζεται με την ηλικία. Η in vivo φαινοτυπική διαλογή σε zebrafish (Danio rerio) αναδεικνύεται ως μια ισχυρή μεθοδολογία για την ταυτοποίηση και βελτιστοποίηση νέων ενώσεων με φαρμακολογική δράση. Το zebrafish παρέχει αρκετά πλεονεκτήματα για τις in vivo φαινοτυπικές παρατηρήσεις ειδικά για την αγγειογένεση, καθώς αναπτύσσεται ταχέως και δεν βασίζεται σε λειτουργικό καρδιαγγειακό σύστημα για να επιβιώσει για αρκετές ημέρες κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιούμε μια διαγονιδιακή σειρά που επιτρέπει τη μη επεμβατική παρακολούθηση της αγγειογένεσης σε κυτταρικό επίπεδο. Η αναστολή της αγγειογένεσης μπορεί να παρατηρηθεί κάτω από ένα στερεοσκόπιο φθορισμού και να ποσοτικοποιηθεί. Εκμεταλλευόμενοι τις δυνάτοτητες του zebrafish, χρησιμοποιήσαμε μια σειρά από 60 καινοτόμες ενώσεις που σχεδιάστηκαν με βάση την αναστολή του υποδοχέα VEGFR2. Στα πειράματα αυτά μπορεί να να υπολογιστεί η συγκέντρωση στην οποία προκαλείται τοξικότητα και να καταδειχθούν πιθανές παρενέργειες των υπό εξέταση ουσιών. Με αυτόν τον τρόπο αποκαλύφθηκαν 6 αντιστρεπτοί αναστολείς της αγγειογένεσης. Τέλος, στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής επιχειρήθηκε να ανιχνευθούν γονίδια τα οποία παίζουν ρόλο στη μορφογένεση των καρδιακών βαλβίδων και να αποδειχθεί η σχέση τους μέσω στοχευμένης μεταλλαξιγένεσης με τη βοήθεια του συστήματος CRISPR-Cas και να δημιουργηθεί μια διαγονιδιακή σειρά zebrafish που να αποκρίνεται στις αλλαγές της διατμητικής τάσης. Συμπερασματικά, από την παρούσα διατριβή προκύπτει η μεγάλη δυνατότητα του zebrafish για ανασύσταση/αναδιαμόρφωση της καρδιάς του σε παθολογικές καταστάσεις και αποδεικνύεται η ικανότητά του να χρησιμοποιείται ως ιδανικό μοντέλο για τη μελέτη των καρδιαγγειακών παθήσεων.
Danio
Cite
Citations (0)
Neurotoxicity
Danio
Neural Development
Cite
Citations (6)
The nationally-recognized Susquehanna
Chorale will delight audiences of all
ages with a diverse mix of classic and
contemporary pieces. The ChoraleAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂA¢AÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂs
performances have been described
as AÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂA¢AÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂemotionally unfiltered, honest
music making, successful in their
aim to make the audience feel,
to be moved, to be part of the
performance - and all this while
working at an extremely high
musical level.AÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂA¢AÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂAÂA Experience choral
singing that will take you to new
heights!
Cite
Citations (0)