Unveil the toxicity induced on early life stages of zebrafish (Danio rerio) exposed to 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA) and its enantiomers
Ondina RibeiroLuís FélixCláudia RibeiroMónica Torres-RuízMaria Elizabeth TiritanVirgínia M. F. GonçalvesIvan LangaJoão Soares Carrola
0
Citation
118
Reference
10
Related Paper
Keywords:
Danio
MDMA
Ecstasy
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)
Ecstasy
MDMA
PsycINFO
harm reduction
Cite
Citations (50)
Ecstasy
MDMA
Cite
Citations (232)
MDMA
Ecstasy
Recreational Drug
Recreational use
Cite
Citations (43)
iv CHAPTER 1. General Introduction 1 CHAPTER 2. Literature Review 5 CHAPTER 3. Rac2 expression in the zebrafish (Danio rerio) 25 CHAPTER 4. Rac2 function in the adult zebrafish neutrophil 45 CHAPTER 5. The effect of Rac2 inhibition and gene knockdown during infectious disease on the mortality of zebrafish (Danio rerio) embryos infected via immersion 61 CHAPTER 6. General Conclusions 75
Danio
Cite
Citations (0)
Toxicity, such as hyperpyrexia, associated with the use of 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA; 'ecstasy') appears to be related to serum MDMA concentrations. However, there does not appear to be a similar association with the number of tablets ingested, suggesting variation in the tablet content of MDMA. Although work has shown this variation in other areas of the world, no studies have reported on the variation of MDMA content in UK ecstasy tablets.Ecstasy tablets seized from individuals attending nightclubs were analysed qualitatively to determine if they contained MDMA and quantitatively to determine the MDMA content per tablet.The mean amount of MDMA hydrochloride in 101 seized ecstasy tablets was 58.7±22.9 mg per tablet, with a range of 20 mg to 131 mg per tablet. The majority (96.0%) of tablets contained less than 100 mg MDMA per tablet. There appeared to be a bimodal distribution of MDMA content at approximately 20-40 mg per tablet and 60-80 mg per tablet.There is variability in the MDMA content of ecstasy tablets in the UK. This variability could potentially put users at increased risk of acute harm due to inadvertent excess ingestion of MDMA, as they are unaware of the differences in the MDMA content. Repeat sampling and quantification of MDMA content of ecstasy tablets in the UK will allow better education of users about the potential harms associated with the variability in the MDMA content. In addition, it will provide information to allow the monitoring of changes in not only the MDMA content, but also other adulterants, in ecstasy tablets.
Ecstasy
MDMA
Cite
Citations (40)
In society there is a discrepancy that has developed in what the public understands about what Ecstasy is, in relation to the term ‘MDMA’. MDMA, the abbreviation for 3, 4-methylenedioxymethamphetamine, is the chemical constituent that has most commonly been associated with the street drug known as Ecstasy. Though the use of Ecstasy was reportedly on the decrease, a new product has emerged known as crystal or MDMA powder. This is alongside new competing compounds entering the market, most notably Mephedrone.
The research examined explores the changing perception around what the terms Ecstasy and MDMA represent, comparing their popularity and prevalence with that of Mephedrone. This was investigated using an interdisciplinary approach, utilizing methods drawn from social sciences and analytical chemistry. Two online social research surveys were employed to establish what the public knew and understood about the terms, Ecstasy and MDMA and the drug Mephedrone. The surveys included both quantitative questions regarding specific drug knowledge and qualitative questions which asked participants about their reasons behind selecting to use a substance. The surveys provided a social context and highlighted specific perceptions that were held about these drugs. The results from the surveys were compared to seizure data collected from the Cambridgeshire Constabulary, which provided a timeline of the emergence and prevalence of the types of Ecstasy/MDMA and Mephedrone being seized. The perceptions were also compared to a qualitative chemical analysis of seized samples using Gas Chromatography – Mass Spectrometry (GC-MS).
In the findings from this research there is a definite gap between what the public know and perceive about the terms Ecstasy, MDMA and Mephedrone. A key finding from this research is what is reportedly known about Ecstasy has not translated into what is known about MDMA. There is an observed disassociation between these two terms. Mephedrone, on the other hand appears to have fallen into obscurity post its media high of 2010. The responses to the social surveys indicate a clear preference for MDMA over ‘Ecstasy’ or Mephedrone, as the former is seen as being of better ‘quality’. The user preference was supported by the findings from the seiuzers recorded in Cambridge, with the new crystal form being the most dominant type seized post 2012 and Mephedrone seizures declining after its control in 2010. In reporting the purity of street samples, the public perception was again supported as the crystal materials contained a higher percentage of the chemical MDMA. This is the first reported study of the relative purity of the alternate forms of MDMA.
Ecstasy
MDMA
Mephedrone
Cite
Citations (0)
Little is known about factors affecting individual differences in acute response to ±3, 4-methlyenedioxymethamphetamine (MDMA; ‘ecstasy’). To our knowledge, only one prior report has documented such differences in humans after controlled MDMA administration [1]. In that report, females had greater hallucinogenic and negative psychological responses to MDMA, whereas males showed greater cardiovascular responses. Here, we assessed sex differences in acute subjective and cardiovascular responses to MDMA (0.75mg/kg; 1.5mg/kg). In addition, because animal studies indicate that prior MDMA exposure produces lasting reductions in behavioral responses to the drug [2], we also examined effects of cumulative lifetime ecstasy use on acute MDMA effects.
MDMA
Ecstasy
Cite
Citations (11)
Ecstasy
MDMA
Neurotoxicity
Recreational use
Recreational Drug
Cite
Citations (0)
Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η κατανόηση φύλο-εξαρτώμενων επιγενετικών μηχανισμών πλαστικότητας του εγκεφάλου με βάση το νευρογενετικό μοντέλο-οργανισμό zebrafish (Danio rerio). Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν, ο ρόλος της ορμόνης 17-β οιστραδιόλης (φυλετική πλαστικότητα) και της κοινωνικής ιεραρχίας (κοινωνική πλαστικότητα) στον ενήλικο εγκέφαλο. Επίσης, διερευνήθηκε ο ρόλος της οιστραδιόλης στα εγκεφαλικά κυκλώματα που ελέγχουν την κοινωνική συμπεριφορά.Η γέννηση νέων κυττάρων στον ενήλικο εγκέφαλο, αποτελεί κύριο μηχανισμό πλαστικότητας και οι τελεόστεοι ιχθύες παρουσιάζουν εκπληκτική ικανότητα νευρογένεσης σε ολόκληρο τον προσθιο-οπίσθιο άξονα του εγκεφάλου τους, σε διακριτές ζώνες πολλαπλασιασμού, καθόλη τη διάρκεια της ζωής τους. Η διερεύνηση της επίδρασης της Ε2 στη ρύθμιση της γέννησης νέων κυττάρων στον εγκέφαλο του Danio rerio αποτέλεσε κύριο στόχο της παρούσας διατριβής. Χορηγήθηκε Ε2 σε ενήλικα zebrafish για 24 ώρες και 7 μέρες και με ανοσοϊστοχημικό εντοπισμό χαρτογραφήθηκαν ποσοτικά με στερεολογία τα νεογεννηθέντα κύτταρα σε 11 διακριτές εγκεφαλικές ζώνες πολλαπλασιασμού. Η Ε2 τροποποίησε σημαντικά το ρυθμό πολλαπλασιασμού με φυλο-εξαρτώμενο τρόπο, ανάλογα με την υπό μελέτη περιοχή και το χρόνο χορήγησης. Βραχεία χορήγηση προκάλεσε αύξηση του πολλαπλασιασμού ενώ αντίθετα, μετά από μακρά χορήγηση παρατηρήθηκε αξιοσημείωτη μείωση νευρογένεσης στην παρεγκεφαλίδα (Val, Vam, CCe) και στην προοπτική περιοχή και στα δύο φύλα, ενώ στον κοιλιακό υποθάλαμο, και τον τελεγκέφαλο η μείωση ήταν φυλοεξαρτώμενη. Επίσης, μελετήθηκε η αλληλεπίδραση της Ε2 με τις μονοαμίνες στο zebrafish με ποσοτικό προσδιορισμό επιπέδων της νοραδρεναλίνης, ντοπαμίνης και σεροτονίνης με HPLC, ενώ μελετήθηκε και η κατανομή των α2Α και β2 αδρενεργικών υποδοχέων με ανοσοφθορισμό. Η Ε2 τροποποίησε τη λειτουργία της ντοπαμίνης και σεροτονίνης στον εγκέφαλο του zebrafish, καθώς και της έκφρασης των α2Α ΑΥ στον τελεγκέφαλο και την παρεγκεφαλίδα, και των β2 ΑΥ στον ραχιαίο πυρήνα του υποθαλάμου (Hd) των θηλυκών, καταδεικνύοντας την τροποποιητική δράση των οιστρογόνων στη δομή και τη λειτουργία των νευρωνικών κυκλωμάτων.Η μελέτη της σχέσης μεταξύ εκδήλωσης της κοινωνικής ιεραρχικής συμπεριφοράς και λειτουργίας των νευρικών κυκλωμάτων που την ελέγχουν αποτέλεσε επίσης στόχο της διατριβής. Η επιθετική συμπεριφορά για την απόκτηση κυριαρχίας και ο δείκτης κυριαρχίας ποσοτικοποιήθηκαν με ανάλυση παραμέτρων κυριαρχικής συμπεριφοράς σε δυάδες ιχθύων από πολυήμερη βιντεοσκόπηση. Η ποσοτικοποίηση των νεογεννηθέντων κυττάρων έδειξε μείωση του πολλαπλασιασμού στην παρεγκεφαλίδα, στον υποθάλαμο και στους πυρήνες του ραχιαίου τελεγκεφάλου που ανήκουν στο μεταιχμιακό σύστημα, στα υποτελή αρσενικά άτομα. Επίσης, προσδιορίστηκαν χαμηλότερα επίπεδα α2Α ΑΥ στον ραχιαίο τελεγκέφαλο των υποτελών ιχθύων ενώ αντίστοιχη μείωση παρουσίασαν τα επίπεδα των β2 ΑΥ στον ραχιαίο τελεγκέφαλο και στον υποθάλαμο. Τα αποτελέσματα από την παρούσα διατριβή παρουσιάζουν την επίδραση της κοινωνικής ιεραρχικής συμπεριφοράς στη γέννηση νέων κυττάρων και τη λειτουργία του αδρενεργικού συστήματος και προτείνουν την ύπαρξη ενός Δικτύου Εγκεφαλικού Ελέγχου της Κοινωνικής Συμπεριφοράς (SBN) αντίστοιχο των θηλαστικών που περιλαμβάνει την αμυγδαλή, τον ιππόκαμπο, την προοπτική περιοχή, τον κοιλιακό υποθάλαμο και την παρεγκεφαλίδα.Για την πληρέστερη κατανόηση των μηχανισμών φυλετικής πλαστικότητας στον εγκέφαλο, διερευνήθηκε η σχέση μεταξύ της κοινωνικής ιεραρχίας και της επιγενετικής δράσης της οιστραδιόλης, στην τροποποίηση των κυκλωμάτων που προσδιορίστηκαν ότι συμβάλλουν στην ιεραρχική συμπεριφορά. Μετά από επταήμερη χορήγηση Ε2 σε δυάδες αρσενικών zebrafish με σταθερές κοινωνικές δομές ποσοτικοποιήθηκαν οι δείκτες κυριαρχίας, ο ρυθμός κυτταρικού πολλαπλασιασμού και η κατανομή των α2Α και β2 ΑΥ. Παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ δείκτη κυριαρχίας των ατόμων που έλαβαν Ε2 για 7 μέρες και ατόμων ελέγχου, καθώς και τροποποίηση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού στις περιοχές επίδρασης της ιεραρχικής συμπεριφοράς στον τελεγκέφαλο και την παρεγκεφαλίδα των κυρίαρχων και υποτελών ατόμων.Τα αποτελέσματα από την παρούσα διατριβή καταδεικνύουν την ύπαρξη επιγενετικών μηχανισμών πλαστικότητας στον εγκέφαλο του Danio rerio που σχετίζονται με τη λειτουργία του αδρενεργικού συστήματος και τη δομική πλαστικότητα με την παραγωγή νέων κυττάρων. Τα οιστρογόνα αλλά και η ιεραρχική κοινωνική συμπεριφορά φαίνεται πως αποτελούν σημαντικούς ρυθμιστές των νευρωνικών κυκλωμάτων του εγκεφάλου των ιχθύων, επηρεάζοντας αξιοσημείωτα τη νευρογένεση και τη λειτουργία νευροδιαβιβαστικών κυκλωμάτων.
Danio
Cite
Citations (0)