Тест на раннем этапе жизни

Тест на ранней стадии жизни (ELS) — это тест на хроническую токсичность с использованием чувствительных ранних стадий жизни, таких как эмбрионы или личинки, для прогнозирования воздействия токсикантов на организмы. ^{[ 1 ]} Тесты ELS были разработаны так, чтобы быть более быстрыми и экономичными, чем тесты полного жизненного цикла: их выполнение занимает в среднем 1–5 месяцев по сравнению с 6–12 месяцами для теста жизненного цикла. Они обычно используются в водной токсикологии , особенно с рыбой. Рост и выживаемость являются обычно измеряемыми конечными точками, для которых максимально допустимую концентрацию токсиканта можно оценить (МАКТ). Тесты ELS позволяют тестировать виды рыб, которые иначе невозможно было бы изучить из-за продолжительности жизни, требований к нересту или размера. Тесты ELS используются в рамках оценки экологических рисков регулирующими органами, включая Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и Министерство окружающей среды Канады , а также Организацию экономического сотрудничества и развития (ОЭСР). ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Разработка

Тесты ELS были адаптированы на основе тестов на токсичность полного жизненного цикла, хронических тестов, которые подвергают организм воздействию загрязнителя на протяжении всего его жизненного цикла. ^{[ 1 ]} Многие считают, что это лучшие тесты для оценки долгосрочных «безопасных» концентраций токсикантов в водных организмах. ^{[ 1 ]} Первые испытания полного жизненного цикла рыбы были проведены для толстоголового гольяна ( Pimephales promelas ). ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} а позже — синежабрника ( Lepomis macrochirus ), ручьевой форели ( Salvelinus Fontinalis ), флагфиша ( Jordanella floridae ) и гольяна ( Cyprinodon variegatus ). ^{[ 1 ]}^{[ 6 ]} Хотя тесты полного жизненного цикла полезны, они требуют большого количества тестовых организмов и длительного времени воздействия в лаборатории, особенно для позвоночных. ^{[ 1 ]} Обычно испытания жизненного цикла для толстоголового гольяна — 30 месяцев занимают 6–12 месяцев, а для ручьевой форели . ^{[ нужна ссылка ]}

После принятия Закона о контроле за токсичными веществами (TSCA) в США в 1976 году возросла потребность в более быстрых и эффективных тестах на токсичность для позвоночных. ^{[ 1 ]} Теперь Агентство по охране окружающей среды должно было оценить воздействие новых химикатов на окружающую среду, прежде чем их можно будет производить в коммерческих целях. Для оценки множества новых химических веществ потребовались менее дорогостоящие и трудоемкие испытания. Исследователи начали разрабатывать тесты на токсичность, ориентированные на ранние этапы жизни, поскольку было доказано, что они более чувствительны к стрессовым факторам окружающей среды, чем более поздние этапы жизни. ^{[ 1 ]} Многие критические события происходят за короткий период времени на ранних стадиях развития. ^{[ 7 ]} Если стрессор нарушает события развития (включая их время), это может привести к неблагоприятным последствиям, которые уменьшают шансы организма на выживание. Метаанализ показал, что части тестов полного жизненного цикла на ранних этапах жизненного цикла обычно оценивают MATC в пределах 2 от оценок полного жизненного цикла морской и пресноводной рыбы. ^{[ 1 ]}^{[ 7 ]} В 83% из 72 тестов часть ELS привела к тому же MATC , что и оценка полного жизненного цикла, а в остальных 17% коэффициент был в пределах 2. ^{[ 1 ]}

Ограничения

Сохраняются некоторые ограничения при проведении испытаний на токсичность на раннем этапе жизни. Хотя тесты ELS выполняются быстрее и экономичнее, чем тесты полного жизненного цикла, они по-прежнему требуют ресурсов и времени. Для проведения тестов на ранней стадии развития рыб (FELS) требуются сотни рыб и от 1 до 5 месяцев. ^{[ 8 ]} Другие проблемы включают отсутствие информации о механизмах, разную чувствительность разных видов и нечувствительность к воздействию родителей. токсиканта Тесты ELS не дают информации о механизме действия . Чувствительность к конкретным токсикантам варьируется в зависимости от вида, поэтому в каждом случае следует проверять наиболее чувствительные или наиболее важные виды. ^{[ 1 ]} Тесты ELS, по-видимому, нечувствительны к воздействию родителей, а MATC обычно одинаковы для эмбрионов как подвергшихся воздействию, так и необлученных родителей. Это может быть связано со способом действия токсиканта или с изменчивостью и нечувствительностью схемы испытаний ПУЖ. ^{[ 1 ]} Кроме того, было обнаружено, что реакция роста является нечувствительной конечной точкой в тестах ELS на рыбе и мало влияет на оценку MATC . ^{[ 9 ]} Реакция роста может быть опущена, чтобы сократить продолжительность и стоимость скрининговых тестов. ^{[ нужна ссылка ]}

Методология

В типичном тесте на токсичность на раннем этапе жизни с помощью проточной системы разбавления в разные испытательные камеры подаются разные концентрации токсиканта. ^{[ 1 ]} Испытываются не менее пяти различных концентраций токсиканта, а также контрольные, по крайней мере, с двумя камерами воздействия для каждой обработки. Продолжительность воздействия зависит от исследуемого вида. Например, тесты на толстоголового гольяна длятся 1–2 месяца, а тесты на ручьевую форель — около 5 месяцев. Рост и выживание являются типичными конечными точками, для которых MATC . можно найти ^{[ нужна ссылка ]}

Стандартные методы испытаний ELS были установлены ОЭСР . ^{[ 3 ]} АСТМ Интернешнл , ^{[ 10 ]} Агентство по охране окружающей среды , ^{[ 11 ]} и окружающей среды Канады . ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}

Нормативное использование

Рекомендации FELS Руководства ОЭСР по тестированию химических веществ являются основным тестом, используемым на международном уровне для оценки хронической токсичности рыб. ^{[ 3 ]}^{[ 8 ]}
Тесты FELS являются частью набора тестов на сублетальную токсичность сточных вод, используемых Министерством окружающей среды Канады для мониторинга воздействия на окружающую среду. ^{[ 14 ]}
требует или рекомендует тест FELS Агентство по охране окружающей среды США для тестирования и мониторинга химических веществ, попадающих в водные системы. ^{[ 2 ]}^{[ 15 ]}

Текущие события

Расширенный тест ELS рассматривался как потенциальный аналог теста полного жизненного цикла рыбы для выявления слабых эстрогенов окружающей среды. ^{[ 16 ]} Эндокринно-активные химические вещества (EAC) повсеместно распространены в окружающей среде, что вызывает необходимость в более совершенных скрининговых анализах для прогнозирования их воздействия, особенно на водные виды. Вместо тестов полного жизненного цикла можно использовать несколько более длительные тесты ELS, принимая во внимание чувствительные окна воздействия, такие как половая дифференциация и раннее развитие гонад. Расширенные тесты ELS оказались успешными в обнаружении эффектов слабых эстрогенов у толстоголовых гольянов . ^{[ 16 ]}

Кроме того, для разработки альтернативы тестированию FELS используются пути неблагоприятного исхода (АОП). ^{[ 8 ]} Промышленность и регулирующие органы все больше интересуются экономически эффективным суррогатом, не содержащим животных. ^{[ 17 ]} Исследователи разрабатывают АОП, связанные с FELS, чтобы создать высокопроизводительную и менее затратную стратегию скрининга токсикантов, учитывающую механизм действия . ^{[ 8 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л МакКим Дж.М. 1985. Тесты на токсичность на раннем этапе жизни. В Rand GM (1995). Основы водной токсикологии: последствия, экологическая судьба и оценка рисков (2-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. стр. 974–1010. ISBN 1-56032-091-5 .
^ Jump up to: ^а ^б Технический обзор этапа анализа оценки экологического риска: характеристика экологических последствий. Агентство по охране окружающей среды США.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Организация экономического сотрудничества и развития. 1992. Руководство 210: Испытание на токсичность рыб на ранней стадии развития. Рекомендации ОЭСР по тестированию химических веществ . Париж, Франция.
^ Маунт ДИ, Стефан CE. 1967. Метод установления допустимых пределов для рыбного малатиона и бутоксиэтанольного эфира 2,4-Д. Trans Am Fish Soc 96: 185-193.
^ Бенуа Д.А., Пуглиси Ф.А., Олсон Д.Л. 1982. Толстоголовый гольян ( Pimephales promelas ). Оценка метода испытаний на токсичность на ранней стадии жизни и воздействие четырех органических химикатов. Серия A «Загрязнение окружающей среды», Экологические и биологические 28:189-197.
^ Хансен DJ, Пэрриш PR, Шиммель СК, Гудман ЛР. 1978. Испытание на токсичность жизненного цикла с использованием овчарного гольяна ( Cyprinodon variegatus ). Процедуры биоанализа для программы разрешений на сброс в океан , EPA-600/9-78-010.
^ Jump up to: ^а ^б МакКим Дж.М. 1977. Оценка испытаний на ранних стадиях жизни рыб для прогнозирования долгосрочной токсичности. J Fish Res Board Can 34:1148–1154.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Вильнёв Д., Волц Д.К., Эмбри М.Р., Анкли Г.Т., Беланжер С.Е., Леонард М., Ширмер К., Тангуэй Р., Труонг Л., Вемас Л. 2014. Исследование альтернатив тесту на ранней стадии развития рыб: стратегия выявления и аннотирования неблагоприятных пути исхода для раннего развития рыб. Environ Toxicol Chem 33:158-69.
^ Уолтеринг Д.М. 1984. Реакция роста рыб в тестах на токсичность на хронической и ранней стадии жизни: критический обзор. Акват Токсикол 5:1–21.
^ ASTM International. Стандартное руководство по проведению тестов на токсичность на ранних стадиях жизни рыб, обозначение E1241. Коншохочен (Пенсильвания): Ежегодный сборник стандартов ASTM. Раздел 11.06: Экологическая оценка, управление рисками и корректирующие действия.
^ Агентство по охране окружающей среды США. 2002. Краткосрочные методы оценки хронической токсичности сточных и приемных вод для морских и эстуарных организмов. Третье издание. Цинциннати (Огайо): Лаборатория систем мониторинга окружающей среды, Агентство по охране окружающей среды США. EPA/821/R-02/014, октябрь 2002 г.
^ Окружающая среда Канады. 1992. Метод биологических испытаний: испытание роста и выживаемости личинок с использованием толстоголовых гольянов. Оттава (Онтарио): Центр экологических технологий. Отчет EPS 1/RM/22, февраль 1992 г., поправки внесены в сентябре 2008 г.
^ Окружающая среда Канады. 1998. Метод биологических испытаний: испытания на токсичность на ранних стадиях развития лососевых рыб (радужная форель). Отчет EPS 1/RM/28, 2-е изд., июль. Оттава (Онтарио): Центр экологических технологий.
^ Окружающая среда Канады. Техническое руководство по мониторингу воздействия на окружающую среду в горнодобывающей промышленности.
^ Агентство по охране окружающей среды США. 2002. Программа новых химических веществ TSCA (NCP). Химические категории.
^ Jump up to: ^а ^б Пантер Г.Х., Хатчинсон Т.Х., Херд К.С., Бэмфорт Дж., Стэнли Р.Д., Даффелл С., Харгривз А., Гимено С., Тайлер Ч.Р. 2006. Разработка хронических тестов на эндокринные активные химические вещества: Часть 1. Расширенный тест на эстрогенные активные химические вещества на ранних стадиях жизни рыб в толстоголовом гольяне ( Pimephales promelas ) Aquat Toxicol 77:279-290.
^ Кнапен Д., Вергаувен Л., Верстрален С., Дарденн Ф., Уиттерс Х., Бласт Р., Вильнёв Д.Л., Анкли Г.Т. 2013. Разработка альтернативной стратегии тестирования рыб на ранних стадиях жизни для прогнозирования хронической токсичности». Токсикологические письма 221: S104.

[McKim_1985-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л МакКим Дж.М. 1985. Тесты на токсичность на раннем этапе жизни. В Rand GM (1995). Основы водной токсикологии: последствия, экологическая судьба и оценка рисков (2-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. стр. 974–1010. ISBN 1-56032-091-5 .

[EPAEEC-2] Jump up to: ^а ^б Технический обзор этапа анализа оценки экологического риска: характеристика экологических последствий. Агентство по охране окружающей среды США.

[OECDFELS-3] Jump up to: ^а ^б ^с Организация экономического сотрудничества и развития. 1992. Руководство 210: Испытание на токсичность рыб на ранней стадии развития. Рекомендации ОЭСР по тестированию химических веществ . Париж, Франция.

[Mount_Stephan-4] Маунт ДИ, Стефан CE. 1967. Метод установления допустимых пределов для рыбного малатиона и бутоксиэтанольного эфира 2,4-Д. Trans Am Fish Soc 96: 185-193.

[5] Бенуа Д.А., Пуглиси Ф.А., Олсон Д.Л. 1982. Толстоголовый гольян ( Pimephales promelas ). Оценка метода испытаний на токсичность на ранней стадии жизни и воздействие четырех органических химикатов. Серия A «Загрязнение окружающей среды», Экологические и биологические 28:189-197.

[6] Хансен DJ, Пэрриш PR, Шиммель СК, Гудман ЛР. 1978. Испытание на токсичность жизненного цикла с использованием овчарного гольяна ( Cyprinodon variegatus ). Процедуры биоанализа для программы разрешений на сброс в океан , EPA-600/9-78-010.

[McKim_1977-7] Jump up to: ^а ^б МакКим Дж.М. 1977. Оценка испытаний на ранних стадиях жизни рыб для прогнозирования долгосрочной токсичности. J Fish Res Board Can 34:1148–1154.

[villeneuve-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Вильнёв Д., Волц Д.К., Эмбри М.Р., Анкли Г.Т., Беланжер С.Е., Леонард М., Ширмер К., Тангуэй Р., Труонг Л., Вемас Л. 2014. Исследование альтернатив тесту на ранней стадии развития рыб: стратегия выявления и аннотирования неблагоприятных пути исхода для раннего развития рыб. Environ Toxicol Chem 33:158-69.

[9] Уолтеринг Д.М. 1984. Реакция роста рыб в тестах на токсичность на хронической и ранней стадии жизни: критический обзор. Акват Токсикол 5:1–21.

[10] ASTM International. Стандартное руководство по проведению тестов на токсичность на ранних стадиях жизни рыб, обозначение E1241. Коншохочен (Пенсильвания): Ежегодный сборник стандартов ASTM. Раздел 11.06: Экологическая оценка, управление рисками и корректирующие действия.

[11] Агентство по охране окружающей среды США. 2002. Краткосрочные методы оценки хронической токсичности сточных и приемных вод для морских и эстуарных организмов. Третье издание. Цинциннати (Огайо): Лаборатория систем мониторинга окружающей среды, Агентство по охране окружающей среды США. EPA/821/R-02/014, октябрь 2002 г.

[12] Окружающая среда Канады. 1992. Метод биологических испытаний: испытание роста и выживаемости личинок с использованием толстоголовых гольянов. Оттава (Онтарио): Центр экологических технологий. Отчет EPS 1/RM/22, февраль 1992 г., поправки внесены в сентябре 2008 г.

[13] Окружающая среда Канады. 1998. Метод биологических испытаний: испытания на токсичность на ранних стадиях развития лососевых рыб (радужная форель). Отчет EPS 1/RM/28, 2-е изд., июль. Оттава (Онтарио): Центр экологических технологий.

[14] Окружающая среда Канады. Техническое руководство по мониторингу воздействия на окружающую среду в горнодобывающей промышленности.

[15] Агентство по охране окружающей среды США. 2002. Программа новых химических веществ TSCA (NCP). Химические категории.

[panter-16] Jump up to: ^а ^б Пантер Г.Х., Хатчинсон Т.Х., Херд К.С., Бэмфорт Дж., Стэнли Р.Д., Даффелл С., Харгривз А., Гимено С., Тайлер Ч.Р. 2006. Разработка хронических тестов на эндокринные активные химические вещества: Часть 1. Расширенный тест на эстрогенные активные химические вещества на ранних стадиях жизни рыб в толстоголовом гольяне ( Pimephales promelas ) Aquat Toxicol 77:279-290.

[17] Кнапен Д., Вергаувен Л., Верстрален С., Дарденн Ф., Уиттерс Х., Бласт Р., Вильнёв Д.Л., Анкли Г.Т. 2013. Разработка альтернативной стратегии тестирования рыб на ранних стадиях жизни для прогнозирования хронической токсичности». Токсикологические письма 221: S104.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]