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斑马鱼是否适合用于抗氧化试验?

02-20

斑马鱼是否适合用于抗氧化试验?

斑马鱼是一种杂食性动物,主要摄食浮游动物、浮游植物和昆虫幼虫等,一般很少摄食沉底的食物,这一习性促使饲养斑马鱼的水缸总会出现底部粪便和食物残渣堆积的情况,之后生成过量的氨,最终导致氨中毒。

在食物充足、温度适宜、水质较好、身体康健的情况下,斑马鱼雌鱼可每周产卵一次,每次产数百枚卵。这些卵在体外完成胚胎发育,并且透明可见。

从基因组相似性上看,斑马鱼的基因与人类基因相似度超过70%,这使得斑马鱼成为研究人类疾病和生理过程的理想模型。超过80%的已知人类致病基因在斑马鱼中有同源基因,这使得斑马鱼在人类疾病研究方面非常有价值。

斑马鱼体型小,仅有3~5厘米,便于大规模饲养。此外,它们的生长速度快,24小时内即可完成早期发育,3个月可达性成熟。斑马鱼的胚胎发育过程在体外完成,并且透明可见。这使得研究人员可以实时观察胚胎发育的过程,并对胚胎进行活体观测。

由于斑马鱼与人类的基因相似度高,它们可以模拟多种影响人类健康的重大疾病,如贫血、糖尿病、视网膜变性、肌无力症、恶性肿瘤和阿尔茨海默病等,帮助科学家筛选新药。

此外,斑马鱼易于构建基因突变和转基因模型,这使得研究人员可以对特定基因的功能进行研究,进一步了解这些基因在生命过程中的作用。

斑马鱼的这些独特生理和生物学特性使其成为生命科学研究中的重要模型动物,尤其在药物筛选和新药开发方面具有巨大潜力。并且在科学研究,特别是生物学和医学领域中亦具有重要应用。

具体到研究氧化的问题,斑马鱼具有与哺乳动物相似的对外源化学物质的防御机制,包括氧化应激,这是一种生物体内氧化与抗氧化的失衡状态,可能导致细胞和组织的损伤。

斑马鱼在研究氧化应激方面的应用主要基于其胚胎和幼鱼阶段的透明性,这使得研究人员可以实时观察到生物体内的生理变化。例如,通过使用ROS特异性荧光检测试剂,可以观察到斑马鱼体内活性氧(ROS)的产生情况。这些试剂的水解产物能被ROS氧化为高荧光物质,通过检测荧光值可以反映氧化应激的程度。这种检测方法具有快速、简便、高通量等优点,特别适合用于化妆品、食品、药物等产品抗氧化性能的评价。

此外,斑马鱼也可以用于研究抗氧化物质的作用机制。例如,一些具有抗氧化活性的化妆品成分可以通过斑马鱼技术来评价其清除活性氧自由基的能力。这种技术也可以有效地预测和评估这些成分在人体皮肤上的抗氧化效果。

活性氧自由基是因为机体受到外界因素与内部条件的刺激而产生的。

外界因素包括高压氧、高能辐射、抗癌剂、杀菌抗菌剂(今天还知道一件事,那就是杀菌和灭菌不是一回事,杀菌是指只杀灭致病细菌,而灭菌是指把所有微生物都干掉。)、杀虫剂、麻醉剂等药物,香烟烟雾和光化学空气污染物等。这些因素会刺激机体产生活性氧自由基,对细胞和组织造成损伤。

内部条件包括炎症、缺血、心肌梗死、脑血栓发作等,以及体内部分组织血液停止流动到再开始流动的瞬间,都会爆发性地产生大量自由基。此外,与有毒化学药品接触、吸烟、酗酒、长时间的日晒等也会刺激机体产生活性氧自由基。

活性氧自由基对DNA和蛋白质都会造成直接或者间接的损伤。其损伤过程包括碱基氧化、DNA链断裂、DNA-蛋白质交联、DNA-DNA交联、肽键断裂、氨基酸氧化、蛋白质交联、酶活性丧失等。从损伤层面看,活性氧自由基并不安分,但也能推断出,其一定也会发挥正面的作用,只是数量膨胀导致相反作用。所以对活性氧自由基的控制极为重要,不能多,也不可以缺少。

更何况,在机体中清除所有活性氧自由基,是不可能的。生物体进行能量代谢会有氧化还原反应,无论酶促反应还是非酶促反应,均可产生自由基和自由基反应。自由基和自由基反应遍及整个生命系统,如果说没有蛋白质就没有生命,那么没有自由基和自由基反应,生命也会停止。

在借助斑马鱼进行抗氧化试验之前,需要使用自由基产生剂来诱导斑马鱼产生自由基。

自由基产生剂是一类能产生自由基的物质,通常用于引发聚合反应或氧化反应。

常用的自由基产生剂包括高氯酸钾(KClO3)、过硫酸铵((NH4)2S2O8)、过硫酸钾(K2S2O8)、Cl2、Br2、有机过氧化物如过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰、叔丁基过氧化氢等,以及偶氮类引发剂如偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈等。

从笔者掌握的资料库上看,江苏、山西、山东的院校涉及到氧化的研究相对更多,北京少见。从研究内容上看,氧化(或抗氧化)的对象未必都是斑马鱼,也包括利用氧化后的金属或者其他材料来做斑马鱼的暴露。

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