學位論文
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Item 利用斑馬魚胚胎模式研究烯酸酯類殺菌劑pyraclostrobin 之毒性(2023) 葉凡瑄; Yeh, Fan-Hsuan百克敏(pyraclostrobin)是一種被大量使用的農業除真菌劑，透過地表徑流等途徑汙染環境，在世界各地的水域已被檢出。其對於水生生物包括魚類以及兩棲類，具有極高的非專一毒性。先前研究證實百克敏對於斑馬魚具有粒線體毒性、心毒性並造成發育延遲、增加氧化壓力、降低活動力。但對魚類其他生理功能的影響仍不清楚。本研究利用斑馬魚胚胎作爲毒理模式，將其曝露於100-1000 ppb的百克敏96小時後，觀察其對於基因表現、離子調節、側線感覺功能的變化；曝露百克敏120小時後，觀察聽覺與視覺行爲的改變。並利用轉基因螢光魚觀察中樞神經系統的影響。結果顯示百克敏96小時半致死濃度為204.6 ppb。濃度≥100 ppb 造成心率下降、側線毛細胞損傷、觸碰逃跑速度下降；濃度≥150 ppb造成體長降低，眼睛、耳石囊、耳石面積變小，卵黃消耗減少，體内Ca2+、K+離子含量下降，離子細胞數目減少；濃度200 ppb造成圍心腔水腫、皮膚幹細胞減少以及側線毛細胞減少。利用RNA定序分析基因表現發現許多異常包括:離子調節(atp1a1a, atp2b,atp6v, kcnj1a, rhcg)、側線感覺(cib2, myo6b, s100)、粒線體電子傳遞鏈(cytb, cox3、cox19)、內耳感覺(otomp, cep290, oc90)、視覺(cabp5a, clcc1)、細胞凋亡(casp3, casp8, casp17)等相關基因。在行為實驗發現，百克敏會降低聲音驚嚇反應之敏感度，並延長視覺運動反應時間。螢光魚的結果顯示，百克敏會造成脊髓運動神經元減少。綜上所述，本研究提出百克敏可能會造成魚類離子調節、周邊感覺(側線、視覺、聽覺)以及中樞神經異常，對魚類生存造成威脅，需更審慎評估百克敏的使用。Item 芬普尼及酸性水的暴露對於斑馬魚胚胎發育及離子調節之影響(2022) 彭元廷; Peng, Yuan-Ting人類活動引發的淡水酸化已成為全球性的問題，並且已對水生動物構成嚴重的威脅，而酸性水可能會增加水中污染物對水生動物的毒性。芬普尼 (fipronil)是一種苯基吡唑類殺蟲劑，目前廣泛使用於農業活動和寵物用藥。先前的研究表明，芬普尼的殘留物會對魚類造成多種毒性作用。然而，目前尚不清楚芬普尼是否會損害魚類的離子調節及酸化水是否會增強芬普尼的毒性。在這項研究中，斑馬魚胚胎被當成模式動物來回答這些問題。從受精後 4 小時開始，斑馬魚胚胎暴露在不同濃度 (0、0.1、0.5、1、5 和 10 ppm)的芬普尼中 96 小時。芬普尼以劑量依賴性的方式增加死亡率並延遲孵化。 芬普尼 (≧ 1 ppm) 的毒性亦使得身體及肌節的長度、眼睛、耳石囊和嗅窩的面積都與控制組相比呈現下降。此外，芬普尼還降低了側線毛細胞及皮膚離子細胞 (包括 HR 細胞和 NaR 細胞)的數量以及相關的離子調節功能。在酸性水 (pH5) 中，芬普尼導致離子細胞酸分泌的功能更嚴重地下降。這項研究首次表明芬普尼可以損傷皮膚離子細胞並威脅魚類在酸性環境中的生存。Item 以斑馬魚為動物模式研究奈米金屬對離子細胞之毒性(2021) 李致穎; Lee, Chih-Ying在21世紀，奈米科技快速發展，應用廣泛，而這也同時增加了人類接觸各種不同奈米顆粒的機會，因此針對其毒性的研究，也相形越來越重要。而其中，金屬奈米顆粒對於魚類離子細胞的潛在毒性仍未有充分的研究。本篇研究是以斑馬魚胚胎為動物模式，探討奈米銀和奈米銅對斑馬魚胚胎皮膚上的離子細胞功能之毒性作用。實驗方式是將斑馬魚的胚胎分別浸泡於奈米銀和奈米銅96小時（受精後4〜100小時(hpf)）後，檢測其全身離子含量及皮膚上離子細胞的數量和功能。暴露於奈米銀96小時後，全身Na離子和K離子含量在奈米銀濃度為3 mg/L組別中顯著下降，而Ca離子含量在濃度 ≥ 0.1 mg/L時下降。以Scanning ion-selective electrode technique(SIET)檢測胚胎皮膚的H離子分泌功能，發現在3 mg/L時功能顯著降低。以rhodamine 123（粒線體標記）來標記離子細胞，其密度在1和3 mg/L時分別降低了25%和55%，而離子細胞外觀也從橢圓形變形為棘狀形。進一步以抗體標記染色的方式檢測不同離子細胞亞型，發現奈米銀對富含H+-ATPase的HR細胞和富含Na+/K+-ATPase的NaR細胞造成不同的損傷。進一步使用掃描電子顯微鏡觀察離子細胞，其頂端開口有明顯的萎縮，這和正常功能的喪失相關。另一方面，斑馬魚胚胎暴露於奈米銅後，觀察到相同的趨勢。濃度在 ≥ 0.1 mg/L時，全身Na離子和Ca離子含量顯著降低，而在 ≥ 1 mg/L時，K離子含量降低。而濃度 ≥ 1 mg/L時，胚胎皮膚的H離子排泄功能顯著降低。在奈米銅濃度 ≥ 0.1 mg/L時，用rhodamine 123標記的活離子細胞數量顯著減少。使用掃描電子顯微鏡觀察離子細胞，其頂端開口同樣有明顯的萎縮。我們也以免疫染色方式進行離子細胞亞型(HR細胞和NaR細胞) 標記，兩者都在濃度 ≥ 1 mg/L時降低。透過檢測離子轉運蛋白/通道和鈣離子調節激素mRNA表現量，發現功能的損傷也藉由基因表達的變化反映出來。綜合以上結果證實在斑馬魚胚胎早期，奈米銀和奈米銅對其皮膚離子細胞會產生毒性和並影響其離子調節的功能。由於斑馬魚離子細胞和人類腎臟細胞，在生理功能上和對環境變化的調節反應上都有高度的相似，故此一結果也提醒我們奈米金屬對人類的腎臟細胞可能有潛在毒性。Item 銀離子於酸性環境中對斑馬魚胚胎發育及離子調控之危害(2021) 孔耕心; Kung, Geng-Xin奈米銀在近年來被廣泛地運用於醫療及化妝品產業，其廢棄材料表面釋放出的銀離子會危害水生生物。然而，目前對於銀離子在不同酸鹼值環境中的毒性差異並不瞭解。本研究利用斑馬魚胚胎為水生生物模式，將其暴露於含有0、0.1及0.25 ppm AgNO3之pH 5或pH 7環境中，以評估銀離子毒性的差異。在暴露96小時的結果中可以得知銀離子的胚胎發育影響程度隨著濃度升高而增加。在銀離子的暴露後胚胎體長顯著下降，而卵黃囊面積則會增加。銀離子亦導致胚胎耳石囊面積及耳石面積下降，影響胚胎的內耳系統。另外，側線神經丘及毛細胞數目下降也反映出銀離子對胚胎側線的影響。值得注意的是：酸環境(pH 5)中會增加銀離子在體長、卵黃囊、耳石囊以及耳石上的影響。另一方面，銀離子降低離子細胞開口面積及數目，阻礙胚胎的離子調節功能，並且導致NaRC及HRC數目顯著降低，增加胚胎適應酸環境的困難性。另外，30分鐘及2小時的實驗中可發現：銀離子會藉由增加離子細胞的氧化壓力程度，進而誘發細胞凋亡機制。總結以上結果，本研究認為酸環境會增加銀離子對魚類的危害。Item 氨暴露導致斑馬魚胚胎離子調節損傷及成魚行為改變(2021) 鄭倢安; Cheng, Chieh-An氨（包含氣態的NH3以及離子態的NH4+）為魚類代謝胺基酸後產生的主要含氮廢物，也是常見的環境汙染物。當魚體內氨濃度提高，將會導致魚隻中樞神經受損，抽搐、昏迷甚至死亡。然而，目前研究中多著重在高氨處理後魚類的適應機制，關於氨對魚隻離子調節功能及行為的毒性作用尚不清楚。本研究分為兩個部分，首先利用斑馬魚胚胎作為模式動物，探討氨如何對胚胎離子調節功能造成損傷，接著利用斑馬魚成魚作為模式動物，評估氨處理後斑馬魚的行為改變。在胚胎毒性研究中，浸泡於不同濃度（0、10、15、20 mM）的氯化銨溶液中96小時（4-100 hpf）後，觀察胚胎卵黃囊上離子細胞及表皮角質細胞。結果指出，20 mM氨處理後離子細胞內氧化壓力上升（CellROX螢光亮度顯著上升）且由Rhodamine 123標定的具粒線體活性離子細胞數目顯著下降，顯示粒線體活性降低。此外，以細胞免疫螢光染色標定20 mM氨處理後凋亡細胞數目顯著上升，並觀察到表皮角質細胞結構損傷。綜合以上結果發現，在高氨處理下，斑馬魚胚胎離子細胞及表皮角質細胞損傷，導致斑馬魚胚胎失去體表屏障，體內離子大量流失。而在行為實驗中，將斑馬魚浸泡於不同濃度（0、1、5、10 mM）的氯化銨溶液中4小時後，對游泳行為、社交行為、學習與記憶能力等面向進行不同實驗。結果顯示1 mM氨處理時可以促進學習記憶能力；5 mM時焦慮及恐懼程度提升且群游下降；10 mM氨處理時活動力、社交行為及焦慮程度下降，但恐懼程度上升。綜上所述，在不同濃度氨暴露以及不同的環境刺激下，斑馬魚的游泳、社交、學習等行為改變，而這些改變可能使斑馬魚存活率下降，進一步使個體適存度降低。Item 順鉑導致斑馬魚胚胎離子細胞氧化壓力與細胞凋亡(2020) 吳巧羚; Wu, Ciao-Ling順鉑為現今廣泛使用之化療藥物，卻伴隨腎毒性、神經毒性和耳毒性等副作用，其中主要限制施予劑量的因素為腎毒性。順鉑可經由銅離子運輸蛋白與有機陽離子運輸蛋白進入腎臟上皮細胞，造成腎小管損傷，目前哺乳動物細胞研究模式已知氧化壓力生成是順鉑造成細胞損傷的主要原因之一。斑馬魚是廣泛使用於毒理學研究與藥物測試的模式動物，其仔魚表皮分布的五型離子細胞與哺乳動物腎臟上皮細胞有許多相似之處，因直接暴露於環境，好操作且易觀察。本研究以斑馬魚仔魚表皮離子細胞作為研究順鉑腎毒性之工具，使用活體螢光染色觀察順鉑對離子細胞的影響，來證實順鉑會導致離子細胞氧化壓力生成、粒線體損傷和細胞凋亡。本實驗將斑馬魚胚胎浸泡於不同濃度的順鉑（0、50、100、300、500 或 1000 μM）進行長時間（4-100 hpf）或短時間（96-98 hpf）處理，再使用活體螢光染劑單染或共染的方式，標定斑馬魚仔魚卵黃囊上具粒線體活性離子細胞（Rhodamine 123/MitoTracker）與凋亡細胞（AcridineOrange），並探討當中活性氧化物的產生（CellROX/ MitoSOX）。斑馬魚胚胎分別在順鉑處理 96小時及 2 小時後，Rhodamine 123 標定具粒線體活性離子細胞數目均顯著下降，且凋亡細胞數目顯著上升；斑馬魚胚胎分別在順鉑處理 96 小時及 1 小時後，產生活性氧化物的離子細胞數目或 CellROX/MitoSOX 的螢光亮度均顯著上升。此外，將斑馬魚胚胎進行抗氧化劑 NAC（0、100、300、500 或 1000 μM）與順鉑的長時間共處理，發現 NAC 能降低胚胎的死亡率，並減緩順鉑對離子細胞所導致的氧化壓力與損害。由以上結果可證實順鉑會導致離子細胞氧化壓力生成和粒線體損傷，並引起細胞凋亡，而抗氧化劑 NAC 可作為順鉑毒性的保護劑。