環境関連濃度のジオスミンは、ゼブラフィッシュの発生、酸化ストレス、アポトーシス、内分泌かく乱に影響を与える

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Sci. Total Environ..2020 Sep;735:139373. S0048-9697(20)32890-4. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.139373.Epub 2020-05-13.

環境関連濃度のジオスミンは、ゼブラフィッシュの発生、酸化ストレス、アポトーシス、内分泌かく乱に影響を与える

Environmentally relevant concentrations of geosmin affect the development, oxidative stress, apoptosis and endocrine disruption of embryo-larval zebrafish.

Weicheng Zhou
Jinglong Wang
Jinli Zhang
Chengrong Peng
Genbao Li
Dunhai Li

PMID: 32473435 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.139373.

抄録

揮発性有機化合物であるジオスミン（trans-1,10-ジメチル-trans-9-デカロール）は、水生生態系から広く検出されている。しかし、ジオスミンの生態系への影響は明らかになっていない。ここでは、ゼブラフィッシュの胚をモデルとして、受精後2時間から96時間までのゼブラフィッシュの発育過程において、環境に応じた濃度（50, 500, 5000ng/L）のジオスミンの生物活性効果を調べた。その結果、ジオスミンは孵化性、奇形、死亡率に影響を及ぼさないことがわかった。しかし、ゼブラフィッシュの体長は濃度依存的に有意に増加した。これは、成長ホルモン/インスリン様成長因子（GH/IGF）軸と視床下部-下垂体-甲状腺（HPT）軸に沿った遺伝子発現のアップレギュレーションによるものと考えられた。さらに、スーパーオキシドジスムターゼ（SOD）活性およびカタラーゼ（CAT）活性は、胚を500ng/Lおよび5000ng/Lのジオスミンに曝露した場合、96 hpfで有意に増加した。また、マロンジアルデヒド(MDA)含量とグルタチオンS-トランスフェラーゼ(GST)活性は、5000ng/Lジオスミンに曝露すると有意に減少した。同時に、ゲオスミンに曝露すると、心臓部を中心に細胞のアポトーシスが有意に増加した。また、酸化ストレスやアポトーシスに関連する遺伝子のmRNAレベルも、ゲオスミン曝露後に有意に変化した。これらの結果から、ジオスミンはゼブラフィッシュの胚発生過程において、酸化ストレス、アポトーシス、内分泌かく乱などの複数の反応を同時に誘発することが示唆された。

Geosmin (trans-1, 10-dimethyl-trans-9-decalol), a volatile organic compound, has been widely detected in aquatic ecosystems. However, the ecological effects of geosmin are not clear. Here, using zebrafish (Danio rerio) embryo as a model, we investigated biological activity effects of environmentally relevant concentrations (50, 500, 5000 ng/L) of geosmin on the developing zebrafish starting from 2 h post-fertilization (hpf) to 96 hpf. Results showed geosmin had no effect on hatchability, malformations and mortality. However, we observed that geosmin exposure significantly increased zebrafish body length in a concentration dependent manner. This effect was possibly due to up-regulation of expression of genes along the growth hormone/insulin-like growth factor (GH/IGF) axis and hypothalamic-pituitary-thyroid (HPT) axis. In addition, superoxide dismutase (SOD) activities and catalase (CAT) activities significantly increased at 96 hpf when the embryos were exposed to 500 and 5000 ng/L of geosmin. The malondialdehyde (MDA) contents and glutathione S-transferase (GST) activities decreased significantly after the exposure to 5000 ng/L geosmin. Simultaneously, exposure to geosmin resulted in significant increase in cell apoptosis, mainly in the heart area. The mRNA levels of the genes related to oxidative stress and apoptosis were also altered significantly after geosmin exposure. These findings indicated that geosmin can simultaneously induce multiple responses during zebrafish embryonic development, including oxidative stress, apoptosis, and endocrine disruption.