luận án tiến sĩ đánh giá ảnh hưởng của crom vi lên sự phát triển của cá ngựa vằn danio rerio

KÁt quÁ phân tích Real time RT-PCR cho thÃy sự giÁm biểu hián căa các gene liên quan đÁn chu trình tÁ bào cdk4 và cdk6 và các gene liên quan đÁn chÃt kháng oxy hóa sod1 và sod2 đã đ°ÿc đ

VÀ CÔNG NGHÞ VIÞT NAM

HâC VIÞN KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÞ - oOo -

BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O VIÞN HÀN LÂM KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÞ VIÞT NAM

HâC VIÞN KHOA HâC VÀ CÔNG NGHÞ - oOo -

LàI CAM ĐOAN

Tôi, Đ¿ng Đng Khoa xin cam đoan, luÁn án Ti¿n sỹ “Đánh giá ảnh hưởng

của Crom (VI) lên sự phát triển của cá ngựa vằn (Danio rerio)99 là công trình nghiên

cąu căa tôi cùng vßi sự h°ßng d¿n khoa học căa PGS.TS Nguyßn Thá Ph°¢ng ThÁo và TS Lê Thành Long

Các sá liáu và tài liáu trong luÁn án là trung thực và ch°a đ°ÿc công bá trong bÃt kỳ nghiên cąu nào trừ các bài báo tác giÁ liát kê trong phā lāc TÃt cÁ nhāng tham khÁo và kÁ thừa đều đ°ÿc trích d¿n và tham chiÁu đÅy đă

Tp Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 3 năm 2024

Tác giÁ luÁn án

Đ¿ng Đng Khoa

LàI CÀM ¡N

Tr°ßc tiên, tôi xin trình bày tß lòng kính trọng và biÁt ¢n sâu sÃc đÁn PGS.TS Nguyßn Thá Ph°¢ng ThÁo và TS Lê Thành Long, ng°ái đã luôn hỗ trÿ, động viên, khích lá và h°ßng d¿n tôi tÁn tình trong suát thái gian khi tôi bÃt đÅu nghiên cąu đÁn khi hoàn thành luÁn án

Xin gÿi lái cÁm ¢n trân trọng đÁn GS.TS Cao Viát HiÁu, Hiáu tr°ãng Tr°áng Đ¿i học Bình D°¢ng đã hỗ trÿ thái gian cho tôi trong suát quá trình học tÁp và hoàn thành luÁn án

Xin gÿi lái cÁm ¢n trân trọng đÁn Học Vián Khoa học và Công nghá Viát Nam, Vián Sinh học nhiát đßi, Vián Hàn lâm Khoa học và Công nghá Viát Nam đã t¿o điều kián thuÁn lÿi cho tôi học tÁp, nghiên cąu và hoàn thián luÁn án

Tôi xin gÿi lái cÁm ¢n chân thành đÁn TS Hã Nguyßn Quỳnh Chi, ThS Văn Đąc Huy, ThS Lý Ngọc Cang cùng anh, chá, em t¿i Phòng Công nghá Sinh học động vÁt – Vián Sinh học nhiát đßi, Vián Hàn lâm Khoa học và Công nghá Viát Nam đã tÁn tình giúp đỡ và t¿o điều kián để tôi hoàn thián luÁn án

Cuái cùng, tôi xin đ°ÿc cÁm ¢n cha mẹ, anh chá em, cùng vÿ tôi; nhāng ng°ái đã đi cùng tôi trong suát thái gian qua Tôi muán gÿi lái cám ¢n chân thành nhÃt căa tôi đÁn cha mẹ tôi vì nhāng lái động viên căa họ suát thái gian tôi làm luÁn án Tôi chân thành cám ¢n đÁn vÿ tôi, ThS Nguyßn Thá YÁn Lißu, ng°ái mà luôn luôn bên c¿nh tôi, ăng hộ và động viên tôi trong suát thái gian nghiên cąu luÁn án

Tp Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 3 năm 2024

Tác giÁ luÁn án

Đ¿ng Đng Khoa

DANH MĀC CÁC CHĀ VIÀT TÂT vi

DANH MĀC CÁC HÌNH, Đâ THà viii

DANH MĀC BÀNG x

TÓM TÂT xi

ABSTRACT xii

Mâ ĐÄU 1

1 Tính cÃp thiÁt căa đề tài 1

2 Māc tiêu căa đề tài 2

3 Đái t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu 3

4 Nội dung nghiên cąu 3

5 Nhāng đóng góp mßi căa luÁn án 3

CH¯¡NG 1 TäNG QUAN NGHIÊN CĄU 4

1.1 Tång quan về Crom (VI) 4

1.1.1 Nguãn gác căa kim lo¿i nặng 4

1.1.2 Tång quan về Crom 5

1.2 Tång quan về cá ngựa vằn (Danio rerio) 8

1.3 Các nghiên cąu về Ánh h°ãng căa kim lo¿i nặng lên cá ngựa vằn 14

1.4 Các gene liên quan đÁn quá trình apoptosis và kháng oxy hóa 22

CH¯¡NG 2 VÀT LIàU VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĄU 28

2.1 VÁt liáu 28

2.1.1 Cá ngựa vằn (Danio rerio) 28

2.1.2 ThiÁt bá và dāng cā cÅn thiÁt 28

2.1.3 Môi tr°áng và hóa chÃt sÿ dāng 29

2.2 Nội dung và ph°¢ng pháp nghiên cąu 30

2.2.1 Đánh danh cá ngựa vằn (Danio rerio) 31

2.2.1.1 Ph°¢ng pháp nghiên cąu đặc điểm hình thái 31

2.2.1.2 Ph°¢ng pháp sinh học phân tÿ 31

2.2.2 Ph°¢ng pháp nuôi, phái và thu phôi cá ngựa vằn (Danio rerio) 35

2.2.2.1 Chuẩn bá môi tr°áng nuôi phôi 1x E3 35

2.2.2.2 Phái cá 35

2.2.2.3 Thu phôi 35

2.2.3 Môi tr°áng Crom (VI) 36

2.2.4 Đánh giá sự Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên sự phát triển căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio) 36

2.2.4.1 Xác đánh sự Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên tỷ lá sáng căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio) 36

2.2.4.2 Xác đánh sự Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên nháp tim căa Ãu trùng cá ngựa vằn 36

2.2.4.3 Xác đánh sự Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên chiều dài c¢ thể Ãu trùng cá ngựa vằn 37

2.2.5 Đánh giá sự thay đåi biểu hián các gene đáp ąng và các gene kiểm soát tån th°¢ng căa cá ngựa vằn (Danio rerio) khi tiÁp xúc vßi Crom (VI) 37

2.2.6 Đánh giá hàm l°ÿng Crom (VI) tích tā trong c¢ thể cá ngựa vằn (Danio rerio) 42

2.2.7 Đánh giá sự Ánh h°ãng Crom (VI) lên cÃu trúc nội quan (ruột, gan và buãng trąng) cá ngựa vằn 44

2.2.8 Ph°¢ng pháp tháng kê 46

CH¯¡NG 3 KÀT QUÀ VÀ THÀO LUÀN 47

3.1 Đánh danh cá ngựa vằn (Danio rerio) 47

3.1.1 Đánh danh cá ngựa vằn bằng đặc điểm hình thái học 47

3.1.2 Đánh danh cá ngựa vằn bằng ph°¢ng pháp sinh học phân tÿ 51

3.1.2.1 Phân tích trình tự gene cytochrome b căa cá ngựa vằn 51

3.1.2.2 Phân tích trình tự gene cytochrome c căa cá ngựa vằn 53

3.2 Ành h°ãng căa Crom (VI) lên sự phát triển căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio) 55

3.2.1 Ành h°ãng căa Crom (VI) lên tỷ lá sáng căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn (Danio rerio) 55

3.2.2 Ành h°ãng căa Crom (VI) đÁn chiều dài c¢ thể Ãu trùng cá ngựa vằn (Danio

rerio) 59

3.2.3 Ành h°ãng căa Crom (VI) đÁn nháp tim Ãu trùng cá ngựa vằn 62

3.3 Crom (VI) Ánh h°ãng đÁn sự thay đåi biểu hián các gene đáp ąng và các gene kiểm soát tån th°¢ng lên sự phát triển căa cá ngựa vằn (Danio rerio) 64

3.3.1 Gene gadd45a và gadd45g 64

3.3.2 Gene sod1 và sod2 66

3.4 Ành h°ãng căa Crom (VI) lên sự phát triển căa cá ngựa vằn tr°ãng thành 74

3.4.1 Sự tích tā Crom (VI) trong c¢ thể cá ngựa vằn (Danio rerio) 74

3.4.2 Đánh giá Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên cÃu trúc mô cá ngựa vằn (Danio rerio) 75

KÀT LUÀN VÀ KIÀN NGHà 80

KÁt luÁn 80

KiÁn nghá 81

CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG Bà CĂA TÁC GIÀ 82

TÀI LIàU THAM KHÀO 83

DANH MĀC CÁC CHþ VI¾T TÂT

protein

lymphoma 2

Ecotoxicology and Toxicology of Chemicals

Trung tâm Nghiên cąu ChÃt độc Sinh thái và ChÃt độc căa Hóa chÃt Châu Âu

peroxidase

các axit amin

Co-operation and Development Tå chąc Hÿp tác và Phát triển Kinh tÁ

các chu kỳ nhiát

PVDF Polyvinylidene fluoride Màng PVDF

Nam

xúc tác quá trình phiên mã ng°ÿc RT-PCR Reverse transcription polymerase

chain reaction

PhÁn ąng tång hÿp chuỗi polymerase sao chép ng°ÿc

electrophoresis

Đián di polyacrylamide vßi SDS

máu

Hình 2.1 S¢ đã tóm tÃt quá trình phái và thu phôi cá ngựa vằn 30

Hình 2.2 S¢ đã tóm tÃt nội dung nghiên cąu phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn 30

Hình 2.3 S¢ đã tóm tÃt nội dung nghiên cąu cá ngựa vằn tr°ãng thành 31

Hình 3.1 Hình mô tÁ hình dáng cá ngựa vằn đực và cái 47

Hình 3.2 Phôi cá ngựa vằn 49

Hình 3.3 Hình các c¢ quan Ãu trùng cá ngựa vằn 50

Hình 3.4 Trình tự gene cytchrome b căa m¿u cá ngựa vằn trong nghiên cąu 51

Hình 3.5 S¢ đã cây phát sinh loài đ°ÿc xây dựng dựa trên trình tự gene cytochrome b căa cá ngựa vằn phân lÁp đ°ÿc vßi một sá lo¿i thuộc bộ Cypriniformes công bá trên ngân hàng GenBank 52

Hình 3.6 Trình tự gen cytchrome c căa m¿u cá ngựa vằn trong nghiên cąu 53

Hình 3.7 S¢ đã cây phát sinh loài đ°ÿc xây dựng dựa trên trình tự gene cytochrome c căa cá ngựa vằn phân lÁp đ°ÿc vßi một sá lo¿i thuộc bộ Cypriniformes công bá trên ngân hàng GenBank 54

Hình 3.8 Phôi cá ngựa vằn 56

Hình 3.9 Âu trùng phát triển bÃt th°áng khi nhißm Crom (VI) 57

Hình 3.10 Thể hián tỷ lá % phôi sáng ã các nãng độ Crom (VI) 57

Hình 3.11 Chiều dài Ãu trùng cá ngựa vằn ã ngày thą 3 căa các nhóm thí nghiám (độ phóng đ¿i 40x và th°ßc đo 100 µm) 60

Hình 3.12 Chiều dài Ãu trùng cá ngựa vằn ã ngày thą 7 căa các nhóm thí nghiám (độ phóng đ¿i 40x và th°ßc đo 100 µm) 60

Hình 3.13 Ành h°ãng căa Crom (VI) lên chiều dài c¢ thể Ãu trùng cá ngựa vằn 61

Hình 3.14 Biểu đã thể hián nháp tim căa Ãu trùng cá ngựa vằn t¿i các nãng độ Crom (VI) ã các ngày 62

Hình 3.15 Mąc độ biểu hián mRNA căa gene gadd45a và gadd45g theo etef 64

Hình 3.16 Ành h°ãng căa Crom (VI) lên sự biểu hián phiên mã căa gen sod1 66

Hình 3.17 Ành h°ãng căa Crom (VI) lên sự biểu hián phiên mã căa gen mt2 trên phôi cá ngựa vằn 68 Hình 3.18 Sự biểu hián phiên mã các gene liên quan đÁn chu trình tÁ bào (cdk4 và cdk6), kháng oxy hóa (sod1 và sod2) và apoptosis (caspase 3, bcl2, bax) 70 Hình 3.19 Sự biểu hián căa các protein liên quan đÁn quá trình apoptosis theo Gapdh ã ngày thą 1 và ngày thą 3 A: ngày thą 1; B: ngày thą 3 71 Hình 3.20 Hàm l°ÿng Crom (VI) tích tā trong c¢ thể cá ngựa vằn tr°ãng thành 74 Hình 3.21 Hình cÃt lßp mô ruột cá ngựa vằn sau khi tiÁp xúc vßi nãng độ Crom (VI), độ phóng đ¿i 200, th°ßc đo 100µm 76 Hình 3.22 Hình cÃt lßp mô buãng trąng cá ngựa vằn khi tiÁp xúc vßi nãng độ Crom (VI), độ phóng đ¿i 200, th°ßc đo 100µm 77 Hình 3.23 Hình cÃt lßp mô gan cá ngựa vằn khi tiÁp xúc vßi crom (VI) độ phóng đ¿i 100, th°ßc đo 100µm 77

DANH MĀC BÀNG

BÁng 2.1 Một sá thiÁt bá chính sÿ dāng trong đề tài 28

BÁng 2.2 Một sá dāng cā chính sÿ dāng trong đề tài 29

BÁng 2.3 Hóa chÃt sÿ dāng trong đề tài 29

BÁng 2.4 Thông tin các cặp mãi đ°ÿc sÿ dāng trong nghiên cąu 32

BÁng 2.5 Chu trình nhiát 32

BÁng 2.6 Các loài Cypriniformes trên ngân hàng GenBank 33

BÁng 2.7 Chu trình nhiát căa phÁn ąng RT-PCR cho các gene 39

BÁng 2.8 Trình tự mãi các gene 39

Ph°¢ng pháp Real time RT-PCR và Western blot đã đ°ÿc sÿ dāng để đánh giá sự tăng hoặc giÁm biểu hián căa các gene liên quan đÁn apoptosis và kháng oxy hóa KÁt quÁ phân tích Real time RT-PCR cho thÃy sự giÁm biểu hián căa các gene liên

quan đÁn chu trình tÁ bào (cdk4 và cdk6) và các gene liên quan đÁn chÃt kháng oxy hóa (sod1 và sod2) đã đ°ÿc điều hòa quá mąc trong phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn khi

tiÁp xúc vßi Crom (VI) KÁt quÁ phân tích Western blot cho thÃy sự tăng biểu hián căa Caspase 3 và Bax, trong khi sự biểu hián căa Bcl2 giÁm Nhāng kÁt quÁ này chß ra rằng Crom (VI) gây ra nhāng thay đåi trong quá trình phát triển căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn bằng cách thay đåi sự biểu hián các gene liên quan đÁn quá trình apoptosis và kháng oxy hóa

ABSTRACT

In this study, the zebrafish model to assess the impact of hexavalent chromium

on the development of zebrafish (Danio rerio) The zebrafish embryos (Danio rerio),

one hour post-fertilization, were treated with solutions containing hexavalent chromium at different concentrations 0.1 µg/L, 1 µg/L, 3.125 µg/L, 6.25 µg/L, 12.5 µg/L, 25 µg/L, 50 µg/L, 100 µg/L, and a 1xE3 medium as a control The influence of hexavalent chromium on the development of zebrafish embryos and larvae was assessed by determining survival rates, heart rate, and measuring the body length of zebrafish larvae The results demonstrated a concentration-dependent decrease in the survival rates of zebrafish embryos and larvae exposed to hexavalent chromium Exposure to higher hexavalent chromium concentrations resulted in a reduction in the body length of zebrafish larvae Additionally, a significant increase in heart rate was observed upon exposure to hexavalent chromium, especially at higher concentrations The Real-time RT-PCR and Western blot methods were employed to assess the changes in the expression of genes associated with the apoptosis and antioxidative processes The real-time RT-PCR analysis showed that the transcript expressions for

cell-cycle-related genes (cdk4 and cdk6) and antioxidant-related genes (sod1 and

sod2) were downregulated in the zebrafish embryos treated with hexavalent chromium Western blot analysis revealed the upregulation of Caspase 3 and Bax, while a downregulation was observed in Bcl2 These results indicated that hexavalent chromium induced changes in zebrafish embryo development by altering apoptosis- and antioxidant-related genes

Mâ ĐÀU 1 Tính c¿p thi¿t căa đß tài

Ô nhißm kim lo¿i nặng trong môi tr°áng n°ßc luôn là vÃn đề nan giÁi và đang đ°ÿc báo động trên toàn thÁ gißi Môi tr°áng n°ßc bá ô nhißm bãi các kim lo¿i nặng thÁi ra từ n°ßc thÁi sinh ho¿t, quá trình sÁn xuÃt công nghiáp, ho¿t động nông nghiáp và khai thác mß th°áng ch°a đ°ÿc xÿ lý hoặc xÿ lý không hiáu quÁ Trong sá các kim lo¿i nặng, Crom là kim lo¿i đ°ÿc sÿ dāng nhiều trong các ho¿t động sÁn xuÃt công nghiáp Trong tự nhiên, Crom có thể đ°¢c tìm thÃy d°ßi d¿ng khoáng chÃt, tùy thuộc vào hóa trá và liáu l°ÿng nó có thể là tác nhân gây ung th° hoặc cũng nh° một vi chÃt dinh d°ỡng quan trọng [1] C¢ quan BÁo vá Môi tr°áng Hoa Kỳ liát kê Crom là một trong tám chÃt gây ô nhißm kim lo¿i nặng phå biÁn nhÃt vì nó đ°ÿc coi là nguyên tá có h¿i [2] Crom (III) và Crom (VI) là hai tr¿ng thái hóa trá chính căa Crom trong đó Crom (III) ít độc h¢n nhiều so vßi Crom (VI) [3] Động vÁt thăy sinh tiÁp xúc vßi Crom (VI) trong thái gian ngÃn hoặc thái gian dài s¿ giÁm khÁ năng sinh sÁn, dá tÁt, ung th°, giÁm sąc sáng, ąc chÁ sự phát triển căa c¢ thể và có thể d¿n đÁn tÿ vong nghiêm trọng Crom (VI) đ°ÿc vÁn chuyển vào các tÁ bào theo gradient nãng độ anion hóa trá hai thông qua kênh anion cloruaphosphate nội bào [4] Crom (IV) đ°ÿc t¿o ra khi Crom (VI) t°¢ng tác vßi glutathione/glutathione synthetase trong các kênh clorua trong tÁ bào chÃt và màng bào quan Chúng lây lan đÁn ty thể và nhân, n¢i chúng có thể gây ra sự rái lo¿n dách mã hay giÁi mã ã DNA [4] Ph¢i nhißm Crom (VI) tr°ßc khi sinh gây ra hián t°ÿng lão hóa sinh sÁn sßm ã chuột con F1 bằng cách tăng c°áng quá trình apoptosis căa tÁ bào mÅm và tăng sự tan rã căa nang tÁ bào mÅm [5] TÁ bào soma và tÁ bào gác sinh tinh căa chuột đực trÁi qua quá trình chÁt theo ch°¢ng trình phā thuộc vào ty thể khi tiÁp xúc vßi Crom (VI) Ngoài ra, các quá trình sinh lý căa tÁ bào TM3 Leydig và TM4 Sertoli căa chuột cũng bá cÁn trã bãi Crom (VI), chÃt này cũng can thiáp vào c¢ chÁ biát hóa và tự đåi mßi căa tÁ bào gác sinh tinh [6] Crom (VI) gây ra sự thay đåi trong quá trình phát triển tÁ bào trąng căa chuột bằng cách tăng stress oxy hóa, phá vỡ chuỗi kép DNA, phá vỡ các vi áng và phân tách các nhißm sÃc thể bÃt th°áng [7] Crom (VI) tăng tác quá trình apoptosis ã tÁ bào lá nuôi hÿp bào, nội mô m¿ch máu căa các tuyÁn chÃt béo và biểu mô túi noãn hoàng thông qua các con đ°áng phā thuộc vào caspase 3 và p53 [8] Crom (VI) làm

giÁm biểu hián căa Bcl2, Bcl-XL và XIAP trong nhau thai đãng thái điều chßnh tăng quá trình apoptosis ã vùng mê cung và vùng đáy [8]

Nhiều nghiên cąu về độc tính căa kim lo¿i nặng khác nhau đã đ°ÿc thực hián bằng cách sÿ dāng nhiều mô hình thÿ nghiám trên động vÁt; tuy nhiên, cá ngựa vằn

đã trã thành mô hình chính cho các thÿ nghiám in vivo [9] ChÁ độ ăn căa cá ngựa

vằn tr°ãng thành bá nhißm Crom làm giÁm khÁ năng sáng sót căa cá ngựa vằn con Crom gây ra nhāng thay đåi trong quá trình trao đåi chÃt căa Ãu trùng cá ngựa vằn và gây nhißm độc thÅn kinh; h¢n nāa, Crom cũng làm thay đåi há vi sinh vÁt và há chuyển hóa căa cá ngựa vằn, có liên quan đÁn nhißm độc thÅn kinh TiÁp xúc vßi Crom Ánh h°ãng đÁn phôi cá ngựa vằn bằng cách gây ra sự phát triển bÃt th°áng và gây dá tÁt, trong đó quá có nhāng biểu hián nghiêm trọng liên quan đÁn tim và há thÅn kinh Trong quá trình phát triển căa phôi cá ngựa vằn, Crom cũng làm tăng độc tính phát triển căa graphene oxide Tuy nhiên, không có sự biểu hián đặc tr°ng rõ ràng căa các gene liên quan đÁn quá trình apoptosis và các gene liên quan đÁn chÃt kháng oxy hóa trong phôi cá ngựa vằn khi tiÁp xúc vßi Crom Trong nghiên cąu này, tác giÁ đã sÿ dāng cá ngựa vằn nh° một mô hình để đánh giá tác động căa Crom (VI) đái vßi sự phát triển căa cá ngựa vằn ã các giai đo¿n khác nhau, bao gãm giai đo¿n phôi,

giai đo¿n Ãu trùng và giai đo¿n cá tr°ãng thành Từ nhāng lý do trên, đề tài <Đánh

giá ảnh hưởng của Crom (VI) lên sự phát triển của cá ngựa vằn (Danio rerio)= đ°ÿc

thực hián

2 Māc tiêu căa đß tài

Māc tiêu căa nghiên cąu này là sÿ dāng cá ngựa vằn (Danio rerio) để đánh giá tác động căa Crom (VI) lên quá trình phát triển căa cá ngựa vằn ã các giai đo¿n khác nhau, bao gãm ã giai đo¿n phôi, Ãu trùng và cá tr°ãng thành Các māc tiêu cā thể nh° sau:

- Đánh giá đ°ÿc tác động căa Crom (VI) đái vßi sự phát triển căa cá ngựa vằn thông qua tỷ lá sáng, nháp tim và chiều dài Ãu trùng cá

- Xác đánh đ°ÿc sự thay đåi biểu hián căa các gene đáp ąng stress oxy hóa và apoptosis, cũng nh° thay đåi trong cÃu trúc một sá nội quan ã cá ngựa vằn khi tiÁp xúc vßi Crom (VI)

3 Đßi t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu

Cá ngựa vằn đ°ÿc nuôi t¿i Vián Sinh học nhiát đßi để sÿ dāng làm đái t°ÿng nghiên cąu trong đề tài Cá ngựa vằn đ°ÿc đánh danh, đánh giá các thay đåi về hình thái học, cÃu trúc mô (ruột, gan và buãng trąng), tỷ lá sáng, nháp tim, chiều dài tång c¢ thể cá, tích tā Crom (VI) trong c¢ thể cá và mąc độ biểu hián mRNA, protein trong

điều kián in vitro

4 Nßi dung nghiên cąu

Các nội dung căa nghiên cąu bao gãm:

- Đánh danh cá ngựa vằn bằng ph°¢ng pháp phân tích các đặc điểm hình thái và các kỹ thuÁt sinh học phân tÿ

- Đánh giá tác động căa Crom (VI) đái vßi sự phát triển căa cá ngựa vằn ã các giai đo¿n khác nhau, bao gãm giai đo¿n phôi, giai đo¿n Ãu trùng

- Đánh giá sự tăng hay giÁm sự biểu hián căa các gene đáp ąng và các gene kiểm soát tån th°¢ng căa cá ngựa vằn khi tiÁp xúc vßi Crom (VI)

- Đánh giá sự tác động căa Crom (VI) đÁn cÃu trúc các nội quan (ruột, gan và buãng trąng) căa cá ngựa vằn Đãng thái xác đánh hàm l°ÿng tích tā Crom (VI) trong quá trình phát triển căa cá ngựa vằn

5 Nhÿng đóng góp mßi căa luÁn án

Nhāng đóng góp mßi căa luÁn án bao gãm:

- Nghiên cąu này đã chß ra Crom (VI) có khÁ năng gây ąc chÁ sự phát triển và làm chÁm quá trình thoát nang căa phôi cá ngựa vằn ã giai đo¿n sßm bao gãm giÁm tỷ lá sáng, sự thay đåi chiều dài c¢ thể Ãu trùng, nháp tim tăng và các hình thái dá tÁt ã cá

- Crom (VI) cũng cÁm ąng sự sai hßng trong cÃu trúc một sá nội quan quan trọng nh° ruột, gan và buãng trąng căa cá ngựa vằn Điều này làm nåi bÁt tác động trực tiÁp vào sąc khße nội tiÁt và há tiêu hóa căa cá

- Crom (VI) cÁm ąng sự thay đåi biểu hián căa một sá gene liên quan quá trình apoptosis

CH¯¡NG 1 TâNG QUAN NGHIÊN CĄU 1.1 Tãng quan vß Crom (VI)

1.1.1 Nguồn gốc của kim lo¿i nặng

Các kim lo¿i nặng đóng vai trò quan trọng trong há sinh thái và quá trình đáa chÃt khác nhau căa Trái đÃt, chúng tãn t¿i d°ßi nhiều d¿ng khác nhau và th°áng xuÃt hián trong môi tr°áng tự nhiên d°ßi d¿ng hÿp chÃt vßi các nguyên tá khác Trong lßp vß Trái đÃt, chúng ta thÃy sự hián dián đa d¿ng căa các kim lo¿i nặng nh° sÃt, asen, chì, crom, k¿m, vàng b¿c và niken, mỗi lo¿i đều có vai trò riêng trong quá trình đáa chÃt và hóa học căa há tháng Trái đÃt Một trong nhāng d¿ng phå biÁn căa các kim lo¿i nặng là sulfua, trong đó các nguyên tá đ°ÿc liên kÁt vßi l°u huỳnh Sulfua không chß là một chÃt phå biÁn mà còn th°áng tãn t¿i theo cặp hoặc kÁt hÿp vßi các kim lo¿i khác để t¿o thành các khoáng sÁn và tài nguyên thiên nhiên quan trọng Điển hình là pyrit (FeS2), một lo¿i sulfua sÃt th°áng đ°ÿc tìm thÃy kèm theo đãng (chalcopyrit, CuFeS2) trong các mß quặng Các sunfua cũng có thể tãn t¿i d°ßi d¿ng nhóm nguyên tá, trong đó các kim lo¿i trong cùng một nhóm th°áng xuÃt hián cùng nhau Ngoài sulfua, các kim lo¿i nặng cũng có thể tãn t¿i ã d¿ng oxit nh° nhôm, mangan, selen và antinon [10] Các kim lo¿i có trong đÃt th°áng trực tiÁp đi vào môi tr°áng n°ßc thông qua các quá trình tự nhiên nh° sự phong hóa đá, sự bào mòn do n°ßc Ngoài ra, môi tr°áng n°ßc có pH thÃp cũng là một nguyên nhân khiÁn một sá kim lo¿i nặng hòa tan vào n°ßc Đặc biát, các ho¿t động công nghiáp cũng đóng góp vào viác gia tăng l°ÿng kim lo¿i nặng vào môi tr°áng Trong quá trình sÁn xuÃt công nghiáp, nhiều lo¿i hóa chÃt và phân bón đ°ÿc sÿ dāng và trong sá đó chąa các kim lo¿i nặng nh° arsenic (As), chì (Pb) và thăy ngân (Hg) Phân lân là một lo¿i phân bón phå biÁn, th°áng chąa nhāng kim lo¿i nặng này Hóa chÃt bÁo vá thực vÁt, đ°ÿc sÿ dāng để ngăn chặn sự phát triển căa côn trùng và bánh h¿i trong nông nghiáp cũng th°áng chąa nhiều kim lo¿i nặng nh° arsenic (As), chá (Pb) và thăy ngân (Hg).Ngoài ra, các lo¿i thuác trừ sâu và thuác bÁo vá thực vÁt khác nh° Macozeb, CuSO4, Zineb, cũng chąa các kim lo¿i nặng nh° mangan (Mn), đãng (Cu), và k¿m (Zn) Khi các lo¿i hóa chÃt và thuác này đ°ÿc sÿ dāng trong nông nghiáp, chúng có thể tan ra vào n°ßc thông qua viác bón phân hoặc phun thuác, làm tăng sự hián dián căa các kim lo¿i nặng trong môi tr°áng n°ßc [11]

Ô nhißm kim lo¿i nặng là một trong nhāng vÃn đề môi tr°áng quan trọng nhÃt hián nay Các ngành công nghiáp khác nhau sÁn xuÃt và xã thÁi chąa các kim lo¿i nặng khác nhau vào môi tr°áng bao gãm khai thác và luyán kim, khai thác dÅu mß, ngành phân bón và thuác trừ sâu, m¿ đián, công nghiáp thuộc da, sÁn xuÃt các thiÁt bá đián tÿ& Trong sá các thành phÅn chính căa chÃt thÁi công nghiáp, các kim lo¿i nặng và các chÃt độc h¿i chiÁm một tỷ trọng quan trọng Do đó, kim lo¿i nh° một nguãn tài nguyên đang trã nên khan hiÁm và cũng gây ô nhißm môi tr°áng nghiêm trọng, đe dọa đÁn sąc khße con ng°ái và há sinh thái Dā liáu từ các nghiên cąu quan trÃc và phân tích môi tr°áng ã các khu vực ven biển gÅn các thá trÃn và trung tâm công nghiáp đã chß ra rằng, t¿i các trung tâm công nghiáp lßn, hàm l°ÿng đãng, chì, cadmium và coban, trong n°ßc th°áng cao h¢n nhiều so vßi mąc tự nhiên Ngoài ra, các lo¿i khí thÁi từ các nhà máy nhiát đián, các lò hßa táng, và từ các ph°¢ng tián giao thông cũng chąa một l°ÿng lßn kim lo¿i nặng, gây ra ô nhißm không khí và sau đó là ô nhißm môi tr°áng n°ßc N°ßc thÁi từ ngành khai thác khoáng sÁn th°áng chąa một l°ÿng lßn kim lo¿i nặng, và hÅu hÁt đ°ÿc xÁ ra môi tr°áng mà không qua các há tháng xÿ lý n°ßc thÁi

1.1.2 Định nghĩa về Crom

Kim lo¿i Crom tiÁng Anh gọi là Chromium, nh°ng tên nguyên tá Crom này bÃt nguãn từ tiÁng Hy L¿p χρῶμα, chrōma, có nghĩa là màu sÃc Crom trong tự nhiên là kim lo¿i màu xám có ánh b¿c, các hÿp chÃt căa nó có thể thể hián nhiều màu sÃc khác nhau nh°: lāc, đß th¿m, vàng, cam Trong bÁng tuÅn hoàn hóa học, kim lo¿i Crom đ°ÿc biểu thá bằng ký hiáu là Cr và có sá nguyên tÿ là 24 Crom là nguyên tá đÅu tiên trong nhóm VI là một kim lo¿i cąng nhÃt trong tÃt cÁ các kim lo¿i và nhiát động nóng chÁy khá cao so vßi mặt bằng chung căa kim lo¿i

Trong tự nhiên, kim lo¿i Crom có thể đ°¢c tìm thÃy d°ßi d¿ng khoáng chÃt, tùy thuộc và hóa trá và liều l°ÿng nó có thể đ°ÿc coi là yÁu tá gây bánh ung th° hoặc đ°ÿc xem nh° một vi chÃt dinh d°ỡng quan trọng [1] Mặc dù Crom có vai trò quan trọng trong một sá quá trình sinh học, c¢ quan BÁo vá Môi tr°áng Hoa Kỳ liát kê kim lo¿i Crom là một trong tám chÃt gây ô nhißm kim lo¿i nặng phå biÁn nhÃt vì nó đ°ÿc coi là nguyên tá có h¿i [2]

Crom chă yÁu tãn t¿i ã hai d¿ng, thą nhÃt là d¿ng Crom hóa trá ba bÃt động, ít hòa tan, Crom (III) trong điều kián khÿ trong khi ã d¿ng thą hai là Crom hóa trá sáu

là chÃt di động, độc h¿i và có khÁ năng sinh học trong điều kián oxy hóa Trong đó Crom (III) ít độc h¢n nhiều so vßi Crom (VI) [3] Viác ph¢i nhißm ã nãng độ Crom thÃp cũng làm tăng sự tích tā Crom trong tÁ bào căa sinh vÁt và con ng°ái, điều này có thể là tác nhân d¿n đÁn Ánh h°ãng tiêu cực đÁn sąc khße

Crom (VI) th°áng hián dián trong môi tr°áng do chÃt thÁi từ các ngành công nghiáp nh° luyán quặng, sÁn xuÃt thép và hÿp kim, m¿ kim lo¿i, thuộc da, bÁo quÁn gỗ và nhuộm màu [12] Nãng độ Crom (VI) thÃp 0,5 mg/L trong dung dách và 5 mg/Kg trong đÃt có thể gây đôc cho thực vÁt [12] Sự tãn t¿i căa Crom trong môi tr°áng có thể gây Ánh h°ãng đÁn cÁ động vÁt thăy sinh và con ng°ái Mąc Crom hòa tan trong n°ßc ngọt th°áng nằm trong khoÁng từ 10 đÁn 50 ng/L, tuy nhiên, ã nãng độ cao h¢n, v°ÿt quá 1 mg/L cũng đã đ°ÿc ghi nhÁn ã một sá khu vực công nghiáp hóa [13, 14]

Động vÁt thăy sinh tiÁp xúc vßi Crom (VI) có thể gây ąc chÁ sự phát triển, giÁm khÁ năng sinh sÁn và trong tr°áng hÿp tiÁp xúc lâu trong môi tr°áng này có thể d¿n đÁn chÁt hàng lo¿t gây mÃt cân bằng há sinh thái [15] Mô hình động vÁt và con ng°ái đã đ°ÿc sÿ dāng để nghiên cąu độc tính và khÁ năng gây ung th° căa Crom (VI), kÁt quÁ cho thÃy các hÿp chÃt Crom (VI) có độ hòa tan trong n°ßc ã nãng độ thÃp và cao có thể gây ra ung th° đ°áng hô hÃp, há tiêu hóa, há mißn dách, gan và thÁn khi con ng°ái và động vÁt ph¢i nhißm vßi các hÿp chÃt Crom (VI) Trong nghiên cąu gÅn đây chß ra rằng Crom (VI) có cÃu trúc đẳng h°ßng vßi photphat và sunfat nên nó dß dàng đ°ÿc hÃp thu qua đ°áng tiêu hóa và thâm nhÁp vào nhiều mô và c¢ quan khÃp c¢ thể Từ các nghiên cąu dách tß học, có bằng chąng cho rằng Crom (VI) gây tăng nguy c¢ ung th° x°¢ng, tuyÁn tiền liát, u lympho, bánh Hodgkin, bánh b¿ch cÅu, ung th° d¿ dày, bộ phÁn sinh học, thÁn và bàng quang [16]

Quan trọng h¢n, các kim lo¿i nặng trong môi tr°áng n°ßc có thể đ°ÿc tích tā trong c¢ quan căa động vÁt thăy sinh nh° cá ngựa vằn [17] Cách Crom (VI) đ°ÿc vÁn chuyển vào các tÁ bào trong c¢ thể là thông qua gradient nãng độ anion-2 và các kênh anion cloruaphosphate nội bào [4] Crom (IV) đ°ÿc t¿o ra khi Crom (VI) t°¢ng tác vßi glutathione/glutathione synthetase trong các kênh clorua trong tÁ bào chÃt và màng bào quan Chúng lây lan đÁn ty thể và nhân, n¢i chúng có thể gây ra sự gián đo¿n DNA [4]

Nghiên cąu trên chuột đã cho thÃy rằng ph¢i nhißm Crom (VI) tr°ßc khi sinh gây ra hián t°ÿng lão hóa sinh sÁn sßm ã chuột con F1 bằng cách tăng c°áng quá trình apoptosis căa tÁ bào mÅm và tăng sự tan rã căa nang tÁ bào mÅm [5] TÁ bào soma và tÁ bào gác sinh tinh căa chuột đực trÁi qua quá trình apoptosis phā thuộc vào ty thể khi tiÁp xúc vßi Crom (VI) Crom (VI) cũng can thiáp vào quá trình sinh lý căa nhiều lo¿i tÁ bào khác nhau, bao gãm tÁ bào TM3 Leydig và TM4 Sertoli căa chuột, gây cÁn trã c¢ chÁ biát hóa và tự động đåi mßi căa tÁ bào gác sinh tinh [6]

Crom (VI) đ°ÿc chąng minh là gây ra sự thay đåi trong quá trình phát triển tÁ bào trąng căa chuột bằng cách tăng stress oxy hóa, phá vỡ chuỗi kép DNA, phá vỡ cÃu trúc các vi áng và phân tách các nhißm sÃc thể bÃt th°áng [7] Crom (III) đã đ°ÿc ghi nhÁn là làm giÁm tỷ lá phôi nang, giÁm sá l°ÿng tÁ bào trong phôi, t¿o ra sự biát hóa dòng dõi bÃt th°áng và tăng c°áng stress oxy hóa và quá trình apoptosis [18]

Crom (VI) có khÁ năng tăng tác quá trình apoptosis ã nhiều lo¿i tÁ bào khác nhau, bao gãm tÁ bào lá nuôi, niêm m¿c m¿ch máu căa các tuyÁn chÃt béo và biểu

mô túi noãn hoàng thông qua các con đ°áng phā thuộc vào caspase 3 và p53 [8]

Crom (VI) làm giÁm biểu hián căa các protein Bcl2, Bcl-XL và XIAP trong nhau thai và điều chßnh tăng quá trình apoptosis ã vùng mê cung và vùng đáy [8]

Trong nghiên cąu về độc tính căa kim lo¿i Crom, đã có nhiều nghiên cąu đ°ÿc tiÁn hành bằng nhiều mô hình động vÁt khác nhau nh°: chuột, thß và các động vÁt có vú bÁc cao khác Tuy nhiên, cho tßi thái điểm hián t¿i, ch°a có bÃt kỳ nghiên cąu nào sÿ dāng mô hình cá ngựa vằn để nghiên cąu một cách toàn dián và chi tiÁt về sự Ánh h°ãng căa các nãng độ Crom (VI) lên sự phát triển căa loài này Sự thiÁu hāt thông tin về tác động căa Crom (VI) đái vßi sự phát triển cá ngựa vằn có thể gây thiÁu c¢ sã dā liáu cho các nghiên cąu về độc tính căa kim lo¿i nặng và Ánh h°ãng căa chúng lên sąc khße con ng°ái trong t°¢ng lai Do đó, nghiên cąu này, viác sÿ dāng mô hình cá ngựa vằn để xác đánh các nãng độ Crom (VI) Ánh h°ãng đÁn sự phát triển căa cá ngựa vằn ã các giai đo¿n phát triển khác nhau, bao gãm phôi, Ãu trùng và tr°ãng thành Sự phân tích trong nghiên cąu này bao gãm viác quan sát và đánh giá hình thái, cÃu trúc mô, tỷ lá sáng, nháp tim cũng nh° đánh giá sự thay đåi biểu hián căa các gene liên quan đÁn quá trình apoptosis và kháng oxy hóa Nhāng nghiên cąu này có thể cung cÃp thông tin quan trọng về tác động căa Crom (VI) lên động vÁt thăy

sinh và có thể ąng dāng cho các nghiên cąu về tác động căa kim lo¿i nặng khác đái vßi sąc khße con ng°ái trong t°¢ng lai

1.2 Tãng quan vß cá ngāa vÅn (Danio rerio)

Cá ngựa vằn (Danio rerio) là một trong nhāng loài cá đ°ÿc sÿ dāng nh° một sinh vÁt m¿u quan trọng trong lĩnh vực nghiên cąu độc chÃt sinh thái để đánh giá tác động căa hóa chÃt và xác đánh răi ro căa chúng đái vßi môi tr°áng và chúng đ°ÿc sÿ dāng rộng rãi trong nhiều nghiên cąu khác [19, 20] Đặc biát, trong lĩnh vực nghiên cąu độc tính thăy sinh căa các kim lo¿i nặng khác nhau đã đ°ÿc tiÁn hành trên nhiều mô hình động vÁt khác nhau nh°: chuột, Ách, thß và các loài khác Tuy nhiên, cá ngựa vằn đ°ÿc coi là một trong nhāng mô hình động vÁt có x°¢ng sáng thuÁn lÿi nhÃt cho các nghiên cąu in vivo về độc tính thăy sinh [9]

Cá ngựa vằn thuộc loài cá n°ßc ngọt có nguãn gác từ Nam Á (Nepal, Ân Độ)

Chúng đ°ÿc biÁt đÁn bằng tên tiÁng anh là Zebrafish hoặc Zebra danio, thuộc họ

Danionidae và bộ Cypriniformes Cá ngựa vằn th°áng đ°ÿc tìm thÃy ã các ao c¿n, kênh r¿ch và suái

â Viát Nam, cá ngựa vằn th°áng đ°ÿc nuôi làm cá cÁnh, đặc biát là đ°ÿc sÿ dāng rộng rãi trong nghiên cąu Điều này là do cá ngựa vằn rÃt dß nuôi, vßi sự thay đåi căa môi tr°áng sinh sáng cá thích nghi tát, °u điểm trong nghiên cąu về độc tính Do có nhiều °u điểm nên cá ngựa vằn đ°ÿc dùng trong nghiên cąu, các °u điểm bao gãm: cá tr°ãng thành có kích th°ßc nhß, viác chăm sóc đ¢n giÁn ít tán công sąc, phát triển nhanh, vòng đái căa cá ngÃn Trong điều kián thích hÿp, cá ngựa vằn mỗi lÅn sinh sÁn sá l°ÿng phôi lßn từ 100 phôi đÁn 150 phôi Giai đo¿n phôi cá ngựa vằn, noãn hoàng đ°ÿc bao bọc bãi lßp vß trong suát và đây cũng là giai đo¿n quan trọng và nh¿y cÁm trong quá trình phát triển căa cá H¢n nāa, cá ngựa vằn phát triển nhanh chóng các c¢ quan nh°: não, tim, tuyÁn tāy, thÁn, ruột, x°¢ng, c¢, gan, buãng trąng và các há tháng cÁm giác mà tÃt cÁ ho¿t động đÅy đă vào ngày thą 3 sau khi thā tinh [21]

Há gene cá ngựa vằn và há gene con ng°ái có mąc độ t°¢ng đãng trên 70% và sự phát triển căa cá ngựa vằn và động vÁt có vú bÁc cao có sự t°¢ng đãng đáng kể vßi quá trình phát triển [22, 23] Cá ngựa vằn có bộ gen l°ỡng bội chąa 25 cặp nhißm sÃc thể và điều nà t¿o ra sự t°¢ng đãng vßi bộ gen căa động vÁt có vú bÁc cao (chuột, thß ) đặc biêt là con ng°ái (khoÁng 70% vßi bộ gen căa con ng°ái) Các công cā để

nghiên cąu về cÃu trúc và chąc năng gene cá ngựa vằn đang đ°ÿc phát triển Vào tháng 2/2001, Vián Sanger khãi động dự án giÁi trình tự bộ gene cá ngựa vằn Theo báo cáo cuái cùng căa Ensembl vào tháng 7/2009 có khoÁng 26,000 trình tự t°¢ng đ°¢ng 1,5/2 tỷ cặp nucleotide đã đ°ÿc giÁi mã và 14,707 gene đã đ°ÿc đánh danh [24] Hián nay, th° vián cDNA cá ngựa vằn đã sẵn sàng để phāc vā các kỹ thuÁt nh°

microarray, kỹ thuÁt lai in situ phôi và can thiáp bằng antisense morpholino

oligonucleotide& Các phòng thí nghiám trên thÁ gißi đang tÁp trung vào viác thiÁt lÁp bÁn đã gene và bÁn đã EST căa cá ngựa vằn

Theo Bradley và cộng sự (2007), mặc dù chß mßi có 523 gene và EST cá ngựa vằn đ°ÿc đ°a lên bÁn đã đã xác nhÁn đ°ÿc 80% t°¢ng đãng vßi bộ gene ng°ái [25] So vßi đánh giá tr°ßc đây vßi 124 gene chiÁm 64%, điều này cho thÃy rằng càng nhiều trình tự căa cá ngựa vằn đ°ÿc so sánh, phÅn trăm t°¢ng đãng vßi bộ gene ng°ái s¿ tăng lên và có thể đ¿t tßi 100% trong t°¢ng lai Do đó, cá ngựa vằn đang trã thành sự lựa chọn quan trọng cho nhiều mô hình nghiên cąu Điều này đ°ÿc thể hián qua sự gia tăng đáng kể trong sá l°ÿng bài báo công bá trên Pubmed trong nhāng năm gÅn đây, tăng gÃp 10 lÅn so vßi cách đây một thÁp kỷ KhoÁng 50% đÁn 70% các chÃt hóa học tác động lên chu kỳ tÁ bào hāu nhũ thì cũng có tác dāng t°¢ng tự trên cá ngựa vằn [26] Trong đó, có nhāng nghiên cąu cho thÃy kÁt quÁ giáng nhau lên đÁn 95% Đáng chú ý, khi so sánh trình tự bộ gene ng°ái và bộ gen cá ngựa vằn, cho thÃy có sự bÁo tãn căa các gene liên quan đÁn chu kỳ tÁ bào, các gene tăng c°áng hoặc ąc chÁ ung th° và các gene đột biÁn gây bánh ung th° (oncogen)

Trong các nghiên cąu y học cá ngựa vằn hay đ°ÿc sÿ dāng, chúng có các đặc điểm nh° yÁu tá về gene, vòng đái ngÃn, các đặc điểm thuÁn lÿi về phôi và Ãu trùng là trong suát dß quan sát, sá l°ÿng lßn dß dàng bá trí thí nghiám Trong nghiên cąu khoa học về phát triển thuác điều trá ung th°, u ác tính và bánh tim m¿ch cá ngựa vằn đ°ÿc sÿ dāng Trong các nghiên cąu y khoa, nghiên cąu Ánh h°ãng căa các lo¿i thuác kháng sinh đÁn các giai đo¿n phát triển căa phôi cá ngựa vằn là mô hình hāu ích mô phßng sự tiÁp xúc thā động căa các lo¿i thuác kháng sinh tác động đÁn thai nhi Trong các nghiên cąu sinh học, nghiên cąu Ánh h°ãng căa các lo¿i hóa chÃt đóng vai trò là phā gia thực phẩm, các chÃt cháng oxy hóa, các chÃt t¿o màu, chÃt bÁo quÁn thực phẩm

Thông tin từ các giai đo¿n phát triển khác nhau căa phôi và Ãu trùng đóng vai trò quan trọng và chính xác trong viác nghiên cąu sự phát triển căa loài Điều này bãi vì các phôi và Ãu trùng phát triển theo các tỷ lá và quá trình khác nhau Trong các thí nghiám sÿ dāng mô hình cá ngựa vằn, có nhiều cÃp độ và tiêu chí để đánh giá Cách đ¢n giÁn nhÃt là đánh giá các tác động căa hóa chÃt lên sự biÁn đåi về hình thái bên ngoài cũng nh° biểu hián bên trong căa phôi và Ãu trùng Khi tiÁp xúc vßi các hóa chÃt độc h¿i đÁn một ng°ỡng nhÃt đánh s¿ Ánh h°ãng đÁn sąc sáng căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn, cũng nh° gây dá tÁt, đột biÁn Các tiêu chí quan sát để so sánh vßi nhóm đái chąng rÃt đa d¿ng, bao gãm các yÁu tá nh° kích th°ßc căa mÃt, nháp tim, ho¿t động não bộ, sự phát triển căa trąng, và kích th°ßc c¢ thể Dā liáu thu thÁp sau khi tiÁn hành phân tích tháng kê và xây dựng các đ°áng cong phÁn ąng vßi các nãng độ hóa chÃt thÿ nghiám, từ đó đánh giá các chß sá độc học nh° giá trá LC50, là nãng độ căa chÃt thÿ gây tÿ vong cho 50% tång sá phôi trong lô thí nghiám

Sau giai đo¿n thā tinh, phôi căa cá ngựa vằn không ngừng trÁi qua một chuỗi các giai đo¿n phát triển phąc t¿p Giai đo¿n đÅu tiên trong quá trình này là giai đo¿n blastula, một giai đo¿n quyÁt đánh trong sự phát triển ban đÅu căa phôi Trong giai đo¿n blastula, các gene căa phôi đ°ÿc kích ho¿t để bÃt đÅu quá trình biểu hián gen và phát triển cÃu trúc Tr°ßc đó, các gene này đã đ°ÿc kiểm soát thông qua các tín hiáu đ°ÿc l°u giā trong trąng suát quá trình hình thành trąng, trong đó mRNA từ mẹ đóng vai trò quan trọng Sự kích ho¿t căa các gene trong phôi xÁy ra khi giai đo¿n blastula bÃt đÅu, đặc biát là khi lÅn phân chia tÁ bào thą 10 xuÃt hián â giai đo¿n này, phôi có hình d¿ng căa một cÅu và bao gãm hàng trăm tÁ bào, t¿o điều kián thuÁn lÿi cho quá trình phát triển và hình thành cÃu trúc TiÁp theo, phôi tiÁn vào giai đo¿n chuyển giao blastula, một giai đo¿n quan trọng trong sự phát triển Trong giai đo¿n này, các tÁ bào trong phôi bì bÃt đÅu phân biát và tự tå chąc thành ba lßp tÁ bào khác nhau Lßp đÅu tiên, đ°ÿc hình thành trong lÅn phân cÃt thą 9 và 10, đ°ÿc biÁt đÁn là lßp hÿp bào noãn hoàng (YSL - yolk syncytial layer), đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển Quá trình bao phă, một quá trình quan trọng khác, bÃt đÅu xÁy ra khi giai đo¿n blastula muộn và tiÁp tāc kéo dài trong giai đo¿n gastrula Trong giai đo¿n này, các sự kián sinh học quan trọng xÁy ra, đóng vai trò quyÁt đánh trong viác hình thành cÃu trúc và chąc năng căa phôi cá ngựa vằn trong t°¢ng lai [27] Hình 1.1

miêu tÁ sự thay đåi hình d¿ng phôi ã giai đo¿n blastula t¿i các mác thái gian giáng vßi nghiên cąu căa Kimmel và cộng sự (1995) [21]

Hình 1.1. Sự thay đåi hình d¿ng phôi giai đo¿n blastula t¿i các mác thái gian [21] Giai đo¿n tiÁp theo trong sự phát triển căa phôi cá ngựa vằn là giai đo¿n gastrula, một giai đo¿n quan trọng đánh dÃu sự hình thành các lßp tÁ bào phân biát Giai đo¿n này bÃt đÅu khi phôi bì mã rộng đ¿t khoÁng một nÿa dián tích căa noãn hoàng, vßi một phÅn căa bề mặt đã đ°ÿc bao phă bãi noãn hoàng khoÁng 50% Trong quá trình này, các tÁ bào ã rìa căa phôi bì bÃt đÅu di chuyển từ vá trí ban đÅu căa mình và bÃt đÅu lan rộng trên đßnh căa lßp hÿp bào noãn hoàng (YSL), quá trình này đ°ÿc gọi là sự thoái triển Sự thoái triển là quá trình quan trọng đánh hình sự phát triển căa

phôi, khiÁn cho các tÁ bào bề mặt căa phôi bì di chuyển vào bên trong và t¿o ra hai lßp tÁ bào khác biát Lßp tÁ bào ã phía ngo¿i căa phôi bì s¿ phát triển thành lßp ngo¿i bì căa phôi, trong khi lßp tÁ bào ã phía bên trong s¿ t¿o thành lßp nội bì Lßp ngo¿i bì, còn đ°ÿc gọi là ectoderm, s¿ phát triển thành các cÃu trúc bên ngoài căa c¢ thể cá ngựa vằn, bao gãm da và há thÅn kinh Trong khi đó, lßp nội bì, hay endoderm, s¿ t¿o thành các cÃu trúc bên trong căa c¢ thể, bao gãm các c¢, x°¢ng, há tuÅn hoàn, thÁn, há sinh dāc và tuyÁn sinh dāc, cùng vßi các phÅn nội bì có chąc năng trong há tiêu hóa và ruột Sự phát triển căa giai đo¿n gastrula là b°ßc quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển căa phôi cá ngựa vằn, t¿o nên các nền móng cho viác hình thành các bộ phÁn và cÃu trúc c¢ thể sau này Hình 1.2 miêu tÁ sự thay đåi hình d¿ng quá trình hình thành các c¢ quan và thoát nang căa cá ngựa vằn theo mô tÁ căa Kimmel và cộng sự (1995) [21]

Hình 1.2. Sự thay đåi hình d¿ng quá trình hình thành các c¢ quan và thoát nang [21]

Sau 8 giá, sự hình thành các c¢ quan dißn ra nhanh chóng, vßi hÅu hÁt cÃu trúc c¢ quan thô s¢ đ°ÿc hình thành trong vòng 24 giá â giai đo¿n này, Ãu trùng trong phôi đã phát triển đă để có 30 cặp đát sáng, tim đã bÃt đÅu đÁp, nh°ng cÃu trúc và sÃc tá ã mÃt và da v¿n ch°a hoàn thián Cặp đát sáng đÅu tiên hình thành sau 10 giá phát triển, và sau đó sau mỗi 1/2 giá s¿ h́ình thành thêm một cặp mßi Điều này có nghĩa là trong vài giá, ta có thể quan sát một sá cặp đát sáng mßi

Há thÅn kinh cũng phát triển, đĩa thÅn kinh xuÃt hián trong vòng 10 giá, giáng nh° cặp đát sáng đÅu tiên Sau đó, đĩa thÅn kinh gÃp l¿i vào trong t¿o thành sáng thÅn kinh (13 giá) và phát triển đ°áng thÅn kinh (16 giá) Đ°áng thÅn kinh t¿o lỗ để hình thành nên áng thÅn kinh lõm (bÃt đÅu lúc 18 giá, khi phôi đ¿t 18 đát sáng) Vùng não có thể bÃt đÅu đ°ÿc xác đánh là các vùng s°ng phãng phân biát gọi là đát thÅn kinh (neuromere) Khi đ¿t 18 giá, có thể xác đánh đ°ÿc 10 đát thÅn kinh, bao gãm 3 đát đÅu tiên t°¢ng ąng vßi bộ não cùng, bộ não trung gian, bộ não giāa và 7 đát cuái cùng t°¢ng ąng vßi bộ não sau

Sau khi trÁi qua giai đo¿n thā tinh, phôi căa cá ngựa vằn bÃt đÅu một chuỗi các biÁn đåi đáng kể trong quá trình phát triển KhoÁng sau 24 giá, phôi bÃt đÅu phÁn ąng vßi môi tr°áng xung quanh và các yÁu tá khác nh° sự tiÁp xúc và sự hián dián căa các sÃc tá Đây là giai đo¿n quan trọng khi mà các biÁn đåi về hình d¿ng c¢ thể bÃt đÅu trã nên rõ ràng, vßi viác hình thành từng phÅn căa các bộ phÁn c¢ thể dißn ra đãng thái và đãng bộ â giai đo¿n này, Ãu trùng phôi bÃt đÅu thực hián các ho¿t động chă yÁu nh° quay mình, một ho¿t động mà chúng tiÁn hành liên tāc từ giai đo¿n phân đát cho đÁn giai đo¿n hÅu họng Đãng thái, c¢ thể căa phôi cũng bÃt đÅu trÁi qua sự phát triển, một quá trình quan trọng trong viác làm rách vß nang căa phôi, giúp cho phôi có thể thoát khßi lßp vß nang và tiÁp tāc phát triển d°ßi d¿ng Ãu trùng Các biÁn đåi và ho¿t động t¿i giai đo¿n này đóng vai trò quan trọng trong viác chuẩn bá cho sự phát triển tiÁp theo căa phôi cá ngựa vằn, là b°ßc quan trọng tr°ßc khi chúng b°ßc vào giai đo¿n phát triển và tr°ãng thành tiÁp theo

Trong vùng hÅu họng, hàm và nÃp mang đ°ÿc t¿o thành từ hai vòm hÅu họng đÅu tiên và sau đó các vòm họng sau cũng đ°ÿc hình thành rõ rát (còn gọi là vòm mang t¿o thành mang) Há tháng đ°áng viền bên gãm một lo¿t các đ°áng áng chąa cÃu trúc cÁm ąng gọi là khái thÅn kinh giác quan (neuromast), giúp phát hián nhāng chuyển động chÁm trong n°ßc và cung cÃp thông tin cho cá về môi tr°áng xung

quanh Khi đ¿t đÁn giai đo¿n 18 cặp đát sáng, các khái thÅn kinh giác quan bÃt đÅu di chuyển trong biểu bì, mỗi giá di chuyển từ một cặp đát sáng sang đát sáng khác và tiÁp tāc cho đÁn đuôi đuôi vào khoÁng 40 giá Âu trùng phôi thoát nang trong vòng 48 – 72 giá Khi b°ßc vào giai đo¿n này, Ãu trùng cá ngựa vằn hoàn thián hÅu hÁt quá trình phát triển về hình thái và tiÁp tāc tăng tr°ãng một cách nhanh chóng Trong suát ngày tiÁp theo, có sự thay đåi rõ rát về hình d¿ng căa chúng, bao gãm bong bóng bên trong c¢ thể căng phãng và miáng tiÁp tāc kéo dài Trong khi đó, màu sÃc căa chúng dÅn trã nên sáng h¢n và kéo dài ra Các áng ruột tÁp trung nhiều ã bāng và có thể dß dàng quan sát đ°ÿc Khác vßi giai đo¿n phôi, Ãu trùng giai đo¿n sßm bÃt đÅu b¢i một cách linh ho¿t và cÿ động bằng hàm miáng, vây ngực và mÃt Nhāng phát triển này giúp cá đáp ąng môi tr°áng xung quanh, hô hÃp, ẩn trán kẻ săn mãi và tìm thąc ăn Sau 5 ngày sau khi thā tinh và khi ra khßi màng đám, chúng bÃt đÅu tự kiÁm ăn một cách độc lÁp

1.3 Các nghiên cąu vß Ánh h°ãng căa kim lo¿i n¿ng lên cá ngāa vÅn

Cá ngựa vằn đang dÅn thay thÁ các động vÁt khác nh°: chuột, thß,& trong viác nghiên cąu và thÿ nghiám độc tính vßi nhāng °u điểm nh° sinh sÁn nhanh, sá l°ÿng phôi nhiều và dß bá trí thí nghiám trong phòng thí nghiám

Nhá các yÁu tá về hình thái nh° sự trong suát căa phôi và thái gian ngÃn để hình thành đÅy đă các c¢ quan, cá ngựa vằn đã trã thành một công cā quan trọng trong lĩnh vực nghiên cąu y học Sự trong suát căa phôi cho phép các nhà nghiên cąu quan sát một cách dß dàng và chi tiÁt, giúp họ hiểu rõ h¢n về quá trình phát triển căa c¢ thể và c¢ chÁ căa các bánh lý Điều này đặc biát quan trọng trong viác phát triển các lo¿i thuác mßi để phòng ngừa và điều trá ung th°, u ác tính và các bánh tim m¿ch [28] Phôi cá ngựa vằn có thể đ°ÿc quan sát thông qua mÃt th°áng hoặc d°ßi kính hiển vi để nghiên cąu sự phát triển và các quá trình sinh học bên trong Mỗi lÅn sinh sÁn, một cặp cá đực và cái có thể sinh ra một l°ÿng lßn phôi, th°áng từ 100 đÁn 150 phôi trong mỗi lÅn đẻ Đặc biát, sự phát triển căa phôi cá ngựa vằn dißn ra nhanh chóng và hiáu quÁ, vßi sự hình thành căa các c¢ quan và bộ phÁn c¢ thể sßm Điều này t°¢ng tự nh° quá trình phát triển căa các loài động vÁt khác có x°¢ng sáng, cho thÃy tính đa d¿ng và quan trọng căa loài cá ngựa vằn trong nghiên cąu sinh học so sánh

Sau ba ngày kể từ quá trình thā tinh, phôi đã phát triển đÁn giai đo¿n Ãu trùng Trong quá trình này, các biÁn đåi quan trọng bÃt đÅu xuÃt hián, đánh dÃu sự chuyển từ giai đo¿n phôi sang giai đo¿n phát triển tiÁp theo căa cá ngựa vằn [29] Điều này cung cÃp điều kián thuÁn lÿi cho các nhà nghiên cąu theo dõi và nghiên cąu sự phát triển căa cá ngựa vằn từ giai đo¿n phôi đÁn giai đo¿n Ãu trùng trong môi tr°áng thí nghiám, giúp chúng ta hißu rõ h¢n về quá trình này và tác động căa các yÁu tá môi tr°áng đái vßi sự phát triển căa loài cá này Dựa vào các tác động căa môi tr°áng lên phôi cá ngựa vằn có thể đ°a ra dự đoán các nguy c¢ đái vßi môi tr°áng Ánh h°ãng đÁn sąc khße con ng°ái [30]

Nghiên cąu căa Riggio và cộng sự (2003) đã tim hißu về sự tích lũy căa Zn, Cu trong tÁ bào trąng cá ngựa vằn KÁt quÁ nghiên cąu này cho thÃy cÁ Zn và Cu đều tích lũy trong quá trình phát triển căa tÁ bào trąng cá ngựa vằn và xâm nhÁp vào bên trong tÁ bào trąng [31] KÁt quÁ chąng minh rằng hàm l°ÿng kim lo¿i tích tā trong noãn bào tăng theo thái gian tiÁp xúc Trong quá trình phát triển căa phôi sau khi thu tinh giai đo¿n 512 tÁ bào, viác tiÁp xúc vßi Cu và Zn làm cho hàm l°ÿng Cu và Zn tăng, sau đó giÁm ã giai đo¿n giāa gastrula

Nghiên cąu thực hián bãi Zhao và đãng nghiáp (2013) đã tiÁn hành một lo¿t thí nghiám để khÁo sát tác động căa h¿t ZnO đÁn quá trình phát triển căa cá ngựa vằn [32] KÁt quÁ căa nghiên cąu này cho thÃy rằng h¿t ZnO không chß gây ra sự gián đo¿n trong quá trình nã căa phôi, mà còn d¿n đÁn viác tăng tỷ lá phát hián các dá tÁt ã Ãu trùng Đặc biát, các h¿t ZnO đ°ÿc tìm thÃy có khÁ năng tác động đÁn biểu hián gen trong quá trình phát triển căa phôi cá ngựa vằn Sự thay đåi trong biểu hián gen này có thể là nguyên nhân gây ra sự gián đo¿n và dá tÁt trong quá trình phát triển căa cá ngựa vằn Nhāng kÁt quÁ này đã làm nåi bÁt vai trò quan trọng căa h¿t ZnO trong viác Ánh h°ãng đÁn sąc khße sinh sÁn và phát triển căa loài cá ngựa vằn Điều này đặc biát quan trọng trong ngā cÁnh căa bÁo vá môi tr°áng và quÁn lý nguãn lÿi căa các há sinh thái n°ßc ngọt, n¢i mà cá ngựa vằn th°áng sinh sáng và đóng vai trò quan trọng trong chuỗi thąc ăn

Nghiên cąu căa Kienle và cộng sự (2009) khi cá ngựa vằn tiÁp xúc vßi ZnCl2

cho thÃy phôi phát triển bÃt th°áng, tỷ lá nã thÃp và chÁm nã ã nãng độ ZnCl2 cao [33] Nghiên cąu căa Anandhan và cộng sự (2013), đã chß ra rằng Al có tác động nghiêm trọng đái vßi sự phát triển căa cá ngựa vằn KÁt quÁ nghiên cąu này cho thÃy

ngay cÁ ã nãng độ thÃp nhÃt căa Al cũng có thể gây độc tính nghiêm trọng đái vßi các động vÁt thí nghiám và tác động này không thể phāc hãi trong một thái gian dài T°¢ng tự nh° viác nghiên cąu về Zn và Cu đã đề cÁp tr°ßc đó, sự tích lũy căa Al cũng có thể gây ra sự suy giÁm trong sự phát triển và gây ra các dá tÁt nh° cong vẹo cột sáng ã cá ngựa vằn [34] Điều này cho thÃy tác động tiêu cực căa kim lo¿i Al đái vßi sự sinh tr°ãng và phát triển căa loài cá này

Nghiên cąu căa Govind và cộng sự (2014) chß ra Pb gây độc tính đái vßi động vÁt và cá TiÁp xúc vßi Pb có thể gây thiát h¿i cho sÁn l°ÿng sinh sÁn căa một sá động vÁt thăy sinh và gây ra các thay đåi trong há thÅn kinh [35]

Nghiên cąu căa Ansari cũng chß ra rằng, ã giai đo¿n đÅu căa cá ngựa vằn rÃt nh¿y cÁm vßi các kim lo¿i nặng (Zn, Ni và Cr) ã mąc rÃt thÃp và tác động này có Ánh h°ãng đáng kể tỷ lá sáng Nghiên cąu này cho rằng các kim lo¿i có thể gây ra sự ąc chÁ acetylcholinesterase, gây Ánh h°ãng m¿nh đÁn sự tăng tr°ãng, tỷ lá nã và sinh sÁn căa cá [36]

Nghiên cąu căa Zheng và cộng sự (2016) phát hián ra viác tiÁp xúc căa cá ngựa vằn vßi Zn và Cd trong thái gian dài có thể gây ra các phÁn ąng khác nhau đái vßi quá trình oxy hóa trong gan căa chúng [37] Điều này cho thÃy sự đa d¿ng trong cách mà kim lo¿i nặng tác động lên c¢ thể cá ngựa vằn và có thể gây ra nhāng hÁu quÁ khác nhau cho sąc khße loài cá này Cá ngựa vằn tiÁp xúc Zn không Ánh h°ãng đÁn khái l°ÿng c¢ thể, chiều dài và tỷ lá sáng Ng°ÿc l¿i, tiÁp xúc vßi Cd gây ąc chÁ khái l°ÿng c¢ thể và tỷ lá sáng

Nghiên cąu căa Chen và cộng sự (2021) đã đánh giá tác động chung căa hÿp chÃt oxit graphene (GO) và Crom (VI) liên quan đÁn sự phát triển căa cá ngựa vằn ã giai đo¿n phôi [38] KÁt quÁ nghiên cąu này cho thÃy tác động căa GO và Crom (VI) đã đ°ÿc đánh giá thông qua thÿ nghiám độc tính trên phôi cá ngựa vằn Sự phái hÿp căa Crom (VI) (1 mg/L) và GO (0,01 mg/L) đã làm ąc chÁ quá trình nã So vßi viác tiÁp xúc riêng l¿ vßi GO hoặc Crom (VI), viác tiÁp xúc kÁt hÿp căa chúng (GO và Crom (VI)) đã tăng c°áng độc tính hình thái theo một mô hình phā thuộc vào nãng độ và cong cột sáng đã đ°ÿc quan sát là biểu hián chính căa sự biÁn d¿ng Go và Crom (VI) đã thay đåi cÃu trúc protein thą cÃp căa phôi do sự t¿o ra căa ROS và căng thẳng oxy hóa Sự suy thoái căa màng c¢ dọc và x°¢ng sān đã đ°ÿc quan sát trong nhóm tiÁp xúc kÁt hÿp, chąng tß rằng GO và Crom (VI) đã gây ra sự rái lo¿n trong

quá trình phát triển căa há c¢ x°¢ng sān Các gen col11a1a, col2a1a và postnb bá giÁm biểu hián trong khi các gen acta1b và mmp9 tăng biểu hián bãi GO và Crom (VI) Các nhóm chąa oxi căa GO có thể bÃt giā thêm các cÃu trúc β-sheet, gây ra căng thẳng oxy hóa, làm rái lo¿n quá trình phát triển căa c¢ x°¢ng và x°¢ng sān ã Ãu trùng cá ngựa vằn Phát hián này quan trọng để đánh giá răi ro sinh thái căa các lo¿i vÁt liáu nano d¿n xuÃt căa graphene trong môi tr°áng tự nhiên

McKim đã tiÁn hành một nghiên cąu tång hÿp phąc t¿p, trong đó tác giÁ đã tång hÿp và phân tích thông tin từ 150 nghiên cąu độc học đa d¿ng liên quan đÁn các giai đo¿n phát triển khác nhau căa cá Nghiên cąu này không chß đánh giá tác động căa các chÃt độc h¿i vào các giai đo¿n phát triển căa cá ngựa vằn mà còn tÁp trung vào viác xác đánh mąc độ dự đoán căa các tác nhân độc h¿i này đái vßi kÁt quÁ độc tính dài h¿n KÁt quÁ căa nghiên cąu này đã phát hián ra một khía c¿nh quan trọng: tác động đái vßi các giai đo¿n đÅu căa phát triển căa cá ngựa vằn có thể đ°ÿc sÿ dāng để dự đoán kÁt quÁ độc tính Ánh h°ãng lâu dài vßi một mąc độ chính xác đáng kể, đ¿t tßi ít nhÃt 80% Điều này cho thÃy tiềm năng căa viác sÿ dāng các giai đo¿n phát triển sßm căa cá ngựa vằn nh° một mô hình hiáu quÁ để đánh giá tác động căa các chÃt độc h¿i và dự đoán nguy c¢ độc h¿i trong t°¢ng lai [39]

Theo h°ßng d¿n căa Tå chąc OECD (Tå chąc Hÿp tác và Phát triển Kinh tÁ), đ°ÿc công bá trong tài liáu sá 236 vào năm 2013, các thÿ nghiám trên phôi cá th°áng chß kéo dài trong khoÁng từ 4 đÁn 5 ngày [40] Trong giai đo¿n này, Ãu trùng cá vằn v¿n đang ã mąc phát triển s¢ khai và ch°a có khÁ năng tự cung cÃp dinh d°ỡng cho bÁn thân, do đó chúng ch°a đ°ÿc coi là c¢ thể động vÁt hoàn chßnh Điều này làm cho viác sÿ dāng phôi cá không bá ràng buộc bãi các quy đánh nghiêm ngặt đái vßi viác thÿ nghiám trên động vÁt, nh° các quy đánh đái vßi viác sÿ dāng động vÁt thí nghiám trong các nghiên cąu Thêm vào đó, một con cá cái có khÁ năng đẻ một l°ÿng lßn trąng mỗi lÅn phái, th°áng từ 50 đÁn 200 trąng, tùy thuộc vào loài Sự khÁ dāng căa một l°ÿng lßn phôi từ một lÅn phái giúp nâng cao khÁ năng thực hián các thÿ nghiám lặp l¿i và đa d¿ng hóa m¿u, giúp tăng tính đáng tin cÁy và khÁ năng áp dāng kÁt quÁ vào các nghiên cąu về sinh thái và độc h¿i [21] Một l°ÿng lßn phôi có thể chă động t¿o ra trong phòng thí nghiám để sÿ dāng giá l°ÿng lßn các thí nghiám Mô hình sÿ dāng phôi cá ngựa vằn có nhiều cÃp độ và tiêu chí để đánh giá tác động căa các chÃt thÿ nghiám CÃp độ đánh giá đ¢n giÁn nhÃt là dựa trên các tác động căa chÃt

thÿ nghiám đÁn hình thái bên ngoài căa phôi và Ãu trùng cá ngựa vằn HÅu hÁt các lo¿i hóa chÃt có thể gây độc tùy thuộc và liều l°ÿng và nãng độ sÿ dāng Khi chÃt thÿ nghiám v°ÿt qua một ng°ỡng nào đó, chúng s¿ gây ra các biểu hián bÃt th°áng nh° dá tÁt, quái thai hoặc Ánh h°ãng đÁn sąc sáng căa phôi hoặc Ãu trùng trong thí nghiám Các tiêu chí quan sát th°áng đ°ÿc sÿ dāng để so sánh vßi đái chąng là rÃt đa d¿ng, bao gãm hình d¿ng bên ngoài, mÃt, vùng tim, vùng noãn hoàng và nhiều yÁu tác khác Sá liáu thu đ°ÿc s¿ đ°ÿc phân tích tháng kê để xây dựng đ°áng cong thể hián sự đáp ąng căa cá ngựa vằn đái vßi các nãng độ thí nghiám và tính toán các chß sá độc học nh° giá trá LC50 (Nãng độ gây chÁt 50% - Median lethal concentration) hoặc giá trá EC50 (Nãng độ hiáu quÁ 50% - Median effective concentration) Nhāng nghiên cąu sàng lọc di truyền quy mô lßn đã làm sáng tß một sự t°¢ng đãng đáng kể giāa các đột biÁn gene ã cá ngựa vằn và các bánh di truyền ã con ng°ái Điều này đã góp phÅn t¿o ra một môi tr°áng nghiên cąu phong phú và tiềm năng, trong đó cá ngựa vằn không chß là một loài động vÁt thăy sinh quan trọng mà còn là một mô hình hāu ích để hiểu rõ h¢n về bánh lý di truyền Ví dā, nhāng nghiên cąu đã phát hián ra rằng một sá đột biÁn gene ã cá ngựa vằn t°¢ng đãng hoặc gây ra các biểu hián giáng nhau vßi các bánh lý tÁ bào trong ng°ái Trong tr°áng hÿp căa đột biÁn "sapie", ví dā, sự suy yÁu căa gen dystrophin ã cá ngựa vằn t°¢ng đ°¢ng vßi gen bá Ánh h°ãng trong hội chąng lo¿n d°ỡng c¢ Duchenne ã con ng°ái Điều này cho thÃy mái quan há chặt ch¿ giāa các c¢ chÁ bánh lý ã cá và ng°ái, mã ra c¢ hội mßi trong viác sÿ dāng cá ngựa vằn làm một mô hình để nghiên cąu và phát triển các ph°¢ng pháp điều trá tiềm năng cho các bánh di truyền Sự hiểu biÁt sâu sÃc về các đái t°ÿng nghiên cąu nh° cá ngựa vằn không chß giúp mã rộng kiÁn thąc về sinh học phát triển mà còn mang l¿i hy vọng trong viác tìm ra các giÁi pháp mßi cho nhāng vÃn đề sąc khße con ng°ái Đãng thái, sự t°¢ng đãng giāa các mecanisme bánh lý ã cá và ng°ái cũng có thể d¿n đÁn nhāng c¢ hội hÿp tác quác tÁ trong lĩnh vực nghiên cąu y học, từ đó nâng cao hiểu biÁt và cÁi thián sąc khße căa cÁ hai loài [41]

Khi tiÁp xúc vßi cùng một lo¿i hóa chÃt, các đặc điểm hình thái quan sát đ°ÿc trên phôi cá ngựa vằn cũng có nhiều điểm t°¢ng đãng vßi các bánh trên con ng°ái Ví dā, Ethanol, một lo¿i hóa chÃt có thể gây ra hián t°ÿng cyclopia trên phôi cá ngựa vằn Cyclopia là hián t°ÿng mÃt hình thành gÅn nhau hoặc liền kề nhau trên Ãu trùng cá ngựa vằn khi tiÁp xúc từ giai đo¿n phôi vá cũng là một lo¿i kiểu hình đ°ÿc quan

sát thÃy ã các em bé tiÁp xúc vßi nãng độ cãn cao trong thái gian ã trong bāng mẹ [42] Ethanol cũng gây ra các khiÁm khuyÁt thá giác ã Ãu thể cá ngựa vằn và sự Ánh h°ãng t°¢ng tự cũng đ°ÿc ghi nhÁn ã ng°ái

Nghiên cąu căa Lammer và đãng nghiáp (2009) đã sÿ dāng độc tá thăy sinh nhằm so sánh vßi kÁt quÁ từ các nghiên cąu trên các mô hình phôi căa các loài cá khác nhau [43] KÁt quÁ phân tích chß ra rằng mô hình phôi cá ngựa vằn có độ t°¢ng đãng cao vßi mô hình thí nghiám trên cá ngựa vằn tr°ãng thành, cũng nh° vßi các loài cá nói chung Điều này cũng chąng tß rằng phôi cá ngựa vằn là một mô hình hiáu quÁ có thể thay thÁ cho các ph°¢ng pháp đánh giá sÿ dāng động vÁt thí nghiám Trong quá trình phát triển căa phôi, từ khoÁng 30-36 giá sau thā tinh, tim căa phôi bÃt đÅu đÁp nhāng nháp đÅu tiên Sau đó, ho¿t động căa tim dißn ra dÅn đều và theo một chu kỳ rõ ràng h¢n Viác tiÁp xúc vßi hóa chÃt cũng có thể Ánh h°ãng đÁn chąc năng căa tim, và điều này th°áng đ°ÿc biểu hián thông qua sá nháp tim trong một phút Nháp tim cũng là một trong nhāng tiêu chí quan trọng để đánh giá Ánh h°ãng chąc năng tim, cũng nh° trong các nghiên cąu sàng lọc thuác trên cá ngựa vằn [44] Ngoài chąc năng căa tim, chąc năng căa một sá c¢ quan khác nh° gan, thÁn, mÃt cũng đ°ÿc đánh giá trong quá trình phát triển phôi cá ngựa vằn [44]

Để nghiên cąu sự Ánh h°ãng căa hóa chÃt đÁn há vÁn động và thÅn kinh cũng nh° biểu hián hành vi căa cá, viác sÿ dāng các tiêu chí đa d¿ng là rÃt quan trọng Các thÿ nghiám chąc năng c¢ quan và há c¢ quan, nh° đánh giá sự ho¿t động căa các c¢ quan nh° tim, gan, thÁn, cũng nh° sự phÁn ąng căa há thÅn kinh, có thể cung cÃp thông tin cā thể về tác động căa hóa chÃt đÁn các há c¢ thể căa cá Đặc biát, viác theo dõi biểu hián hành vi căa cá sau khi tiÁp xúc vßi hóa chÃt có thể giúp phát hián các thay đåi trong hành vi tự nhiên, nh° thay đåi trong cách di chuyển, sự t°¢ng tác vßi môi tr°áng xung quanh và hành vi săn mãi hoặc tránh né Ngoài ra, để hiểu rõ h¢n về c¢ chÁ Ánh h°ãng căa hóa chÃt lên cÃu trúc và chąc năng căa c¢ thể, các ph°¢ng pháp phân tích gene và protein cũng đ°ÿc sÿ dāng Sự biểu hián căa gen và protein có thể đ°ÿc đánh giá thông qua các ph°¢ng pháp nh° RT-PCR (Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction) để xác đánh mąc độ biểu hián căa gen sau khi ph¢i nhißm vßi hóa chÃt Ngoài ra, viác sÿ dāng ph°¢ng pháp lai t¿i chỗ (in situ hybridization) có thể giúp xác đánh vá trí và mąc độ biểu hián căa gen trong m¿u cá Đái vßi các nghiên cąu tiên tiÁn h¢n, viác chuyển gen bằng các công cā h°ßng đích

nh° Zinc-finger có thể đ°ÿc áp dāng để thay đåi mąc độ biểu hián căa các gen cā thể và nghiên cąu về các c¢ chÁ phÁn ąng căa cá khi tiÁp xúc vßi hóa chÃt Các ph°¢ng pháp này không chß giúp hiểu rõ h¢n về tác động căa hóa chÃt lên c¢ thể căa cá mà còn có thể mã ra c¢ hội cho viác phát triển các ph°¢ng pháp chẩn đoán và điều trá trong lĩnh vực y học và bÁo vá môi tr°áng [45] Crispr cũng có thể đ°ÿc sÿ dāng trên mô hình phôi căa cá ngựa vằn để nghiên cąu các thay đåi di truyền và liên quan đÁn bánh ung th° [46] H¢n nāa, các quá trình sinh học nh° sự saponis hóa, l°u thông máu trong m¿ch, và sự hình thành x°¢ng trên phôi căa Ãu thể cá cũng đ°ÿc nghiên cąu thông qua viác sÿ dāng các thuác nhuộm đặc hiáu để nhuộm m¿u

â Viát Nam, cá ngựa vằn cũng là mô hình nghiên cąu đ°ÿc nhiều nhà khoa học sÿ dāng để đánh giá độc tính, thÿ nghiám thuác trong y khoa Nghiên cąu căa Nguyßn Thá Th°¢ng Huyền và cộng sự (2012) đã đánh giá tác động cadmium (Cd) lên quá trình phát triển phôi cá ngựa vằn [47] Nghiên cąu này đã sÿ dāng một lo¿t các nãng độ Cd khác nhau để đánh giá tác động căa kim lo¿i này thông qua viác theo dõi chąc năng tim và nháp qu¿y mình căa cá ngựa vằn ã các giai đo¿n phát triển khác nhau Các nãng độ đ°ÿc sÿ dāng trong nghiên cąu bao gãm: 0,1 µg/L; 1 µg/L; 5 µg/L; 10 µg/L; 20 µg/L; 50 µg/L và 100µg/L KÁt quÁ nghiên cąu này cho thÃy các nãng độ này v¿n ch°a đă để gây chÁt phôi cá ngựa vằn Tuy nhiên, nghiên cąu đã chß ra rằng Cd có tác động đÁn sự phát triển căa phôi cá ngựa vằn bằng cách tăng nháp tim và đãng thái làm giÁm nháp quẩy mình [47]

KÁt quÁ nghiên cąu căa TrÅn Thá Ph°¢ng Dung và cộng sự (2014) cho thÃy các nãng độ Pb đ°ÿc khÁo sát trong nghiên cąu này ch°a đ¿t ng°ỡng gây chÁt (LD50) cho phôi cá ngựa vằn [48] Tß lá sáng căa phôi v¿n còn cao nằm trong khoÁng 88,28 đÁn 92,81% Tuy tỷ lá sáng v¿n cao, nh°ng điều quan trọng là nghiên cąu đã xác đánh đ°ÿc Pb có tác động đÁn quá trình phát triển căa phôi cá ngựa vằn T¿i các nãng độ chì khÁo sát, nháp tim tăng tuyÁn tính theo thą tự các nãng độ khÁo sát, trong khi nháp qu¿y mình và tß lá nã giÁm

Nghiên cąu căa Nguyßn Thá Th°¢ng Huyền và cộng sự (2016) đã tiÁn hành đánh giá Ánh h°ãng căa k¿m lên sự sáng cá ngựa vằn giai đo¿n Ãu trùng (1 - 7 ngày tuåi) [49] Trong nghiên cąu này, phôi cá ngựa vằn mßi thā tinh đã đ°ÿc tiÁp xúc vßi dung dách muái k¿m ã mąc độ khác nhau, từ 1 đÁn 10 mg/L, cùng vßi một nhóm đái chąng không chąa k¿m (0 mg/L), trong môi tr°áng n°ßc máy Sau khi nã, các Ãu

trùng đ°ÿc chăm sóc trong môi tr°áng vßi các nãng độ k¿m t°¢ng ąng KÁt quÁ cho thÃy rằng nãng độ 1 mg/L là ng°ỡng tác động đÁn tß lá sáng căa Ãu trùng Nghiên cąu đã xây dựng một ph°¢ng trình dự đoán tß lá sáng căa Ãu trùng cá ngựa vằn dựa trên t°¢ng tác giāa nãng độ k¿m và thái gian nuôi, cũng nh° xác đánh giá trá LCt50 - nãng độ gây tÿ vong cho 50% Ãu trùng từ ngày thą 1 đÁn ngày thą 7 Ngoài ra, nhāng biểu hián nh° nháp tim và kích th°ßc căa Ãu trùng cá ngựa vằn đã giÁm tuyÁn tính theo sự tăng căa nãng độ k¿m và thái gian nuôi

Nghiên cąu căa Nguyßn Thá Th°¢ng Huyền và cộng sự (2018) đã đánh giá

đ°ÿc sự Ánh h°ãng căa asen lên sự phát triển phôi cá ngựa vằn (Danio rerio) [50]

Nhóm nghiên cąu đã thực hián một thÿ nghiám để đánh giá tác động căa asen (As) lên quá trình phát triển căa phôi cá ngựa vằn ã các giai đo¿n khác nhau, bao gãm phân cÃt, phôi nang, phôi vá, phân đát, hình thành hÅu họng và giai đo¿n nã (thoát nang) Phôi cá ngựa vằn mßi thā tinh đã đ°ÿc tiÁp xúc vßi As ã 9 nãng độ khác nhau (từ 20 µg/L đÁn 260 µg/L) và một nhóm đái chąng không chąa As (0 µg/L), trong môi tr°áng Hank9s phôi KÁt quÁ cho thÃy rằng tỷ lá sáng căa phôi giÁm theo sự tăng dÅn căa nãng độ As và giai đo¿n phát triển căa phôi Tuy nhiên, ã các nãng độ As đ°ÿc khÁo sát, ch°a có nãng độ nào đ¿t ng°ỡng gây chÁt LCt50 căa phôi cá ngựa vằn â các nãng độ As khÁo sát, tÅn sá nháp tim tăng theo thą tự các nãng độ, vßi mąc cao nhÃt đ°ÿc ghi nhÁn t¿i nãng độ 260 µg/L ã giai đo¿n nã căa phôi (237,73 ± 1,87 nháp/phút so vßi 197,60 ± 2,20 nháp/phút ã lô đái chąng, p < 0,05) As cũng làm giÁm tÅn suÃt qu¿y mình căa mỗi giai đo¿n theo sự tăng dÅn căa nãng độ, vßi mąc thÃp nhÃt ghi nhÁn đ°ÿc ã giai đo¿n hÅu họng (2,53 nháp/phút so vßi 5,50 nháp/phút ã lô đái chąng, p < 0,05) Đãng thái, As cũng làm chÁm và giÁm tỷ lá nã căa phôi, vßi tỷ lá nã chß còn 77,78% ã nãng độ 260 µg/L so vßi 98,86% ã lô đái chąng, sau 72 giá thā tinh (p < 0,05)

Trong nghiên cąu căa Ngô Văn TuÃn (2023) đã đánh giá đ°ÿc sự Ánh h°ãng căa các nãng độ Chì khác nhau, bao gãm nãng độ 0,1µg/L, 1µg/L, 10µg/L, 20µg/L và 100µg/L lên quá trình phát triển căa cá ngựa vằn ã giai đo¿n 24 giá, 48 giá, 72 giá và 168 giá đãng thái xác đánh hàm l°ÿng Chì tích tā trong nội quan cá và Ánh h°ãng căa Chì lên cÃu trúc mô ruột, mô buãng trąng và sự thay đåi biểu hián các

gene gadd45a, gadd45g, sod1, sod2 và mt2 [51] KÁt quÁ nghiên cąu cho thÃy tÃt cÁ

các nãng độ Chì đều Ánh h°ãng đÁn sự phát triển căa cá ngựa vằn: tỷ lá sáng và nháp

tim Hàm l°ÿng Chì tích tā trong c¢ thể cá ngựa vằn có xu h°ßng tăng dÅn theo nãng độ tăng đãng thái gây tån th°¢ng cho cÃu trúc nội quan: mô ruột và mô buãng trąng Đặc biát là, múc độ biểu hián căa các gene có sự thay đåi sai lách trong quá trình tiÁp xúc vßi các nãng độ Chì Trong các nghiên cąu y khoa, nghiên cąu Ánh h°ãng căa các lo¿i thuác kháng sinh đÁn các giai đo¿n phát triển phôi cá ngựa vằn là mô hình hāu ích mô phßng sự tiÁp xúc thā động căa các lo¿i thuác kháng sinh tác động đÁn thai nhi [52] Trong các nghiên cąu sinh học, nghiên cąu Ánh h°ãng căa các lo¿i hóa chÃt đóng vai trò là phā gia thực phẩm, các chÃt cháng oxy hóa, các chÃt t¿o màu, các chÃt điều vá, các chÃt bÁo quÁn thực phẩm, nh°: sodium benzoate, propyl gallate, tartrazine, amaranth, monosodium glutamate và formaldehyde trên mô hình phát triển phôi cá ngựa vằn

Từ các nghiên cąu trên thÁ gißi và t¿i Viát Nam nhiều tác giÁ đã đánh giá tác động căa kim lo¿i nặng nh° Chì, K¿m, Asen, Cadmium, Crom lên sự phát triển căa phôi cá ngựa vằn ã nhiều dãy nãng độ khác nhau Nh°ng hián nay v¿n ch°a có công trình nghiên cąu độc học nào nghiên cąu đÅy đă các giai đo¿n phát triển căa cá ngựa vằn để xác đánh tỷ lá sáng, khÁ năng tích tā kim lo¿i, sự Ánh h°ãng đÁn nháp tim, chiều dài, cÃu trúc mô ruột, mô gan và buãng trąng, Ánh h°ãng đÁn sự biểu hián các

gene liên quan đÁn quá trình apoptosis và kháng oxy hóa trên cá ngựa vằn (Danio

rerio). Do đó, tác giÁ đã tiÁn hành thÿ nghiám để đánh giá Ánh h°ãng căa Crom (VI) vßi các nãng độ khác nhau (0,1; 1; 3,125; 6,25; 12,5; 25; 50 và 100 µg/L) trong quá trình phát triển căa cá ngựa vằn, đãng thái sÿ dāng n°ßc không chąa Crom (VI) làm đái chąng Để có đ°ÿc cái nhìn rõ h¢n về Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên cá ngựa vằn cÅn có nghiên cąu về tác động căa nó lên tÃt cÁ các quá trình phát triển từ phôi cho đÁn cá tr°ãng thành nh°: tỷ lá sáng, nháp tim, chiều dài c¢ thể, tích tā, cÃu trúc mô ruột, mô gan và mô buãng trąng, sự thay đåi biểu hiên các gene liên quan đÁn quá trình apoptosis và kháng oxy hóa Từ đó rút ra Ánh h°ãng căa Crom (VI) lên c¢ thể con ng°ái

1.4 Các gene liên quan đ¿n quá trình apoptosis và kháng oxy hóa

Apoptosis còn đ°ÿc gọi là sự chÁt tÁ bào theo ch°¢ng trình dißn ra tự nhiên trong c¢ thể ThuÁt ngā apoptosis lÅn đÅu tiên đ°ÿc Kerr và cộng sự (1972) sÿ dāng để mô tÁ sự co rút tÁ bào, chÁy máu màng, ng°ng tā h¿t nhân và phân mÁnh h¿t nhân hián đ°ÿc công nhÁn rộng rãi là dÃu hiáu đặc tr°ng căa cái chÁt tÁ bào apoptotic [53]

Apoptosis là một phÅn quan trọng trong sự phát triển bình th°áng căa nhiều há tháng c¢ quan và mô Để duy trì sự phát triển bình th°áng căa c¢ thể, quá trình apoptosis đ°ÿc kích ho¿t để lo¿i bß các tÁ bào h° hßng, rái lo¿n chąc năng, không cÅn thiÁt và thay thÁ bằng các tÁ bào mßi khße m¿nh Apoptosis cũng đ°ÿc kích ho¿t để bÁo vá các phÁn ąng mißn dách hoặc các tÁ bào bá tån th°¢ng do tiÁp xúc vßi các chÃt độc h¿i, virut hoặc các bánh xâm nhÁp c¢ thể [54]

Gene gadd45a (Growth Arrest and DNA Damege 45 Alpha) là một gene quan

trọng trong quá trình ąng phó vßi tån th°¢ng DNA và kiểm soát sự phát triển căa tÁ bào Gene này th°áng đ°ÿc kích ho¿t bßi các lo¿i tån th°¢ng gây ra cho DNA, bao gãm tia cực tím, hóa chÃt độc h¿i và stress oxi hóa Nhiám vā chính căa gene gadd45a là sÿa chāa DNA Khi DNA căa tÁ bào bá tån th°¢ng, gene gadd45a ho¿t động bằng

cách kích ho¿t các protein và enzym tham gia vào quá trình sÿa chāa DNA Điều này giúp duy trì tính toàn vẹn căa gennom và ngăn chặn sự phát triển căa tÁ bào bÃt

th°áng Ngoài viác sÿa chāa DNA, gene gadd45a còn có khÁ năng kiểm soát sự phát

triển căa tÁ bào Khi DNA không thể đ°ÿc sÿa chāa, nó có thể kích ho¿t quá trình trì hoãn hoặc quá trình apoptosis căa tÁ bào để ngăn chặn sự phát triển căa chúng Một

tác động quan trọng khác căa gene gadd45a là điều chßnh sự biểu hián căa các gene

khác Gene này có thể Ánh h°ãng đÁn viác ho¿t động căa nhiều gene khác trong tÁ bào, đóng vai trò quan trọng trong viác điều chßnh các phÁn ąng tÁ bào và sự đáp ąng căa tÁ bào đái vßi các tác nhân gây tån th°¢ng Sự sao chép gây tån th°¢ng DNA căa gene này đ°ÿc trung gian bãi c¢ chÁ phā thuộc p53 Protein đ°ÿc mã hóa bãi gene này phÁn ąng vßi các căng thẳng môi tr°áng bằng cách trung gian kích ho¿t con đ°áng P38/JNK thông qua MTK1/MEKK4 Kinase [55] Thực tÁ là sự biểu hián căa gene này là một chß sá về tån th°¢ng DNA đã đ°ÿc dùng làm thÿ nghiám in vitro cho

tính đột biÁn, xét nghiám gadd45a-GFP greenscreen HC Xét nghiám này bao gãm

một dòng tÁ bào đã đ°ÿc thiÁt kÁ sao cho biểu hián căa gadd45a s¿ d¿n đÁn biểu hián protein huỳnh quang màu xanh lá cây, có thể dß dàng phát hián Để kiểm tra một chÃt

gây đột biÁn, nó đ°ÿc áp dāng cho các tÁ bào này và đo huỳnh quang [56] Gadd45a

(BÃt giā tăng tr°ãng và tån th°¢ng DNA gây tån th°¢ng Alpha) là một gene mã hóa protein Các bánh liên quan đÁn gadd45a bao gãm bánh tuyÁn tiền liát và ung th° tuyÁn tāy Trong sá các con đ°áng liên quan căa nó là ung th° nội m¿c tÿ cung và phÁn ąng tån th°¢ng DNA Một parolog quan trọng căa gene này là gadd45g

Gene gadd45g (Growth Arrest and DNA Damage 45 Gamma) là thành viên

căa một nhóm các gene gadd45, có vai trò qua trọng trong quá trình kiểm soát tån

th°¢ng căa DNA và kiểm soát sự phát triển căa tÁ bào Gene gadd45g th°áng đ°ÿc

kích ho¿t bãi các tác nhân gây tån th°¢ng DNA nh° tia cực tím, hóa chÃt độc h¿i và

stress oxi hóa T°¢ng tự nh° gene gadd45a, gene gadd45g kích ho¿t các protein và

enzym cÅn thiÁt thực hián quá trình sÿa chāa DNA để giúp duy trì tính bÁo tãn căa

genom và ngăn chặn sự phát triển căa tÁ bào bÃt th°áng Gene gadd45g tham gia vào

nhiều quá trình khác nhau, bao gãm phát triển sinh dāc và phát triển não đặc tr°ng căa con ng°ái Ngoài ra, gene này còn có vai trò trong ąc chÁ khái u và phÁn ąng căng thẳng căa tÁ bào [57] Gene này đóng một vai trò trong quy đánh chu kỳ tÁ bào

gadd45gngăn chặn khÁ năng kinase căa phąc hÿp cyclin b1/cdk1 theo cách không

phá vỡ phąc t¿p Nó đóng một vai trò trong sự ho¿t hóa căa S và G2/M tr¿m kiểm

soát Trong con đ°áng phát triển gißi tính nam, gadd45g rÃt cÅn thiÁt để kích ho¿t

SRY, d¿n đÁn sự hình thành thích hÿp căa tuyÁn sinh dāc và xác đánh gißi tính Viác xóa một chÃt tăng c°áng gÅn vßi gene gadd45g có liên quan đÁn sự tăng sinh căa các tÁ bào thÅn kinh, có thể chiÁm một phÅn căa sự khác biát trong sự phát triển thÅn kinh giāa ng°ái và các loài khác Có sự biểu hián khác biát t°¢ng đãng XENOPUS căa

gadd45g trong phát triển phôi Nó đóng một vai trò lßn trong sự phát triển thÅn kinh và não vßi gadd45a Gene gadd45a và gadd45g có liên quan đÁn tăng tr°ãng đÅu khiÁm khuyÁt, và trāc ngÃn h¢n Gadd45a và gadd45g ho¿t động dự phòng để kiểm soát sự phát triển căa tÁ bào, cho phép các tÁ bào di chuyển đa năng giúp các tÁ bào phân biát [58]

Sod (Superoxide Dismutase) là các enzyme quan trọng đ°ÿc tìm thÃy trong tÃt cÁ các sinh vÁt sáng sÿ dāng oxy Chúng đóng vai trò quan trọng trong viác xúc tác quá trình biÁn đåi superoxide thành oxy và hydrogen peroxide [59] Điều cÅn thiÁt là ngăn chặn viác t¿o ra ROS (Reactive Oxygen Species) là một phÅn quan trọng để ngăn chặn sự tång hÿp ROS bãi các tÁ bào khße m¿nh khi tiÁp xúc vßi kim lo¿i nặng [60] Trong tr°áng hÿp ph¢i nhißm kim lo¿i nặng trong thái gian dài có thể gây ra stress oxy hóa, làm tăng quá trình t¿o ra ROS và gây ra quá trình apoptosis căa Ãu trùng cá ngựa vằn [61] Gene sod1 (Superoxide Dismutase 1) mã hóa protein bãi gene này gÃn vßi các ion Cu và Zn và là một isozyme để phá vỡ các phân tÿ oxy tích đián, tiêu diát gác superoxide tự do Isozyme đ°ÿc mã hóa là một protein không gian liên

màng tÁ bào và ty thể hòa tan, ho¿t động nh° một chÃt đãng hóa để chuyển đåi các gác superoxide tự nhiên, nh°ng có h¿i thành oxy phân tÿ và hydro peroxide Hydrogene peroxide sau đó có thể bá phá vỡ bãi một enzyme khác gọi là catalase

Sod1 đã đ°ÿc đặt ra để đánh vá vào màng ngoài ty thể (OMM), n¢i các anion superoxide s¿ đ°ÿc t¿o ra, hoặc không gian giāa các màng tÁ bào Các c¢ chÁ chính xác cho bên trong tÁ bào v¿n ch°a đ°ÿc biÁt, nh°ng sự kÁt hÿp căa nó vßi màng ngoài ty thể đã cho sự liên kÁt căa nó vßi bcl2 Sod1 đã chąng minh tính chÃt cháng ung

th° trong nuôi cÃy thÅn kinh, trong khi sod1 đột biÁn đã đ°ÿc quan sát thÃy để thúc

đẩy apoptosis trong ty thể căa tăy sáng, nh°ng không phÁi trong ty thể căa gan, mặc

dù nó đ°ÿc biểu hián nh° nhau ã cÁ hai Hai mô hình đề xuÃt gene sod1 ąc chÁ

apoptosis bằng cách t°¢ng tác vßi protein Bcl2 hoặc chính ty thể Sod1 là mÃu chát

trong viác giÁi phóng các lo¿i oxy phÁn ąng (ROS) khi bá stress oxy hóa do chÃn th°¢ng, do thiÁu máu cāc bộ, đặc biát ã c¢ tim là một phÅn căa c¢n đau tim Chuột thiÁu gene sod1 làm giÁm khái l°ÿng kích th°ßc c¢ bÃp, phát triển sßm đāc thăy tinh

thể, thoái hóa điểm vàng, xâm lÃn tuyÁn ąc, ung th° tÁ bào gan và rút ngÃn tuåi thọ Nghiên cąu cho thÃy rằng mąc biểu hián Sod1 tăng có thể là một dÃu Ãn sinh học cho độc tính kim lo¿i nặng [62] Cá ngựa vằn trong giai đo¿n đÅu phát triển, sự hián dián căa gene sod1 đột biÁn đã gây ąng chÁ tÁ bào thÅn kinh, kích thích các biểu hián căng thẳng trên nó [63] Một mô hình di truyền căa bánh x¢ cąng teo c¢ bên trong cá ngựa vằn hiển thá các dÃu hiáu kiểu hình căa bánh motoneuron, sự đột biÁn quá mąc căa

gene sod1 gây motoneuron tăy sáng bá mÃt, thoái hóa c¢, giÁm sąc cháu đựng, tê liát

một phÅn và chÁt sßm, nghiên cąu này có chß ra sự biểu hián quá mąc căa sod1 ã

động vÁt có x°¢ng sáng d¿n đÁn sự phát triển căa các bánh lý phå biÁn â chuột sod1

đột biÁn, quá trình oxy hóa mRNA tăng đã đ°ÿc quan sát trong tÁ bào thÅn kinh vÁn động tăy sáng [64]

Gene sod2 là một thành viên căa họ superoxide mangutase Nó mã hóa một

protein ty thể t¿o thành một homotetramer và liên kÁt một ion mangan trên mỗi tiểu đ¢n vá Protein này liên kÁt vßi các sÁn phẩm phā superoxide căa quá trình phosphoryl oxy hóa và chuyển đåi chúng thành hydro peroxide và oxy diatomic Sod2 phá hăy các gác anion superoxide th°áng đ°ÿc sÁn xuÃt trong các tÁ bào và gây độc cho há tháng sinh học Đột biÁn trong gen này liên quan đÁn nhiều bánh nh° c¢ tim vô căn (IDC), lão hóa sßm, bánh thÅn kinh và ung th° Gene này có nhiều biÁn thể phiên mã

đã đ°ÿc xác đánh trên nhißm sÃc thể Superoxide disutase là một lo¿i enzyme giúp biÁn đåi gác superoxide thành oxy thông th°áng hoặc hydro peroxide Superoxide đ°ÿc t¿o ra nh° một sÁn phẩm phā trong quá trình chuyển hóa oxy và nÁu không

đ°ÿc điều tiÁt s¿ gây tån th°¢ng tÁ bào, sod2 có vai trò quan trọng trong viác bÁo vá

cháng l¿i stress oxy hóa, bąc x¿ ion hóa và các cytokine gây viêm Nó đ°ÿc tìm thÃy trong ty thể và giúp lo¿i bß các gác tự do đ°ÿc t¿o ra bằng cách biÁn đåi superoxide thành hydro peroxide và oxy ít độc h¢n, bÁo vá tÁ bào khßi sự chÁt và các phÁn ąng oxy hóa Chuột thiÁu sod2 chÁt ngay sau khi sinh giāa lúc bá stress oxy hóa lßn, tuy nhiên chuột thiÁu 50% sod2 có tuåi thọ bình th°áng và các khuyÁt tÁt tái thiểu nh°ng tån th°¢ng DNA tăng và tỷ lá mÃc ung th° tăng [65, 66] â chuột, viác sÁn xuÃt quá mąc sod2 đã đ°ÿc chąng minh là tăng 20% tuåi thọ Superoxide có một vài chąc

năng rÃt tích cực trong c¢ thể: xóa nhißm trùng, giao tiÁp tÁ bào, t¿o ra ty thể mßi và tiêu diát khái u [66]

Gene mt2 là một thành viên căa họ gene metallicothionein Protein đ°ÿc mã hóa bãi họ gene này có trọng l°ÿng phân tÿ thÃp, giàu cystein, thiÁu d° l°ÿng th¢m và liên kÁt các ion kim lo¿i nặng hóa trá hai, làm thay đåi nãng độ nội bào căa các kim lo¿i nặng trong tÁ bào Nhāng protein này ho¿t động nh° chÃt cháng oxy hóa, bÁo vá cháng l¿i các gác tự do hydroxyl, rÃt quan trọng trong viác kiểm soát cân bằng nội môi căa kim lo¿i trong tÁ bào và đóng vai trò giÁi độc kim lo¿i nặng Protein đ°ÿc mã hóa t°¢ng tác vßi protein đ°ÿc mã hóa bãi homeobox chąa 1 gene trong một sá lo¿i tÁ bào, kiểm soát nãng độ k¿m nội bào, Ánh h°ãng đÁn con đ°áng apoptotic và autophagy Một sá đa hình trong gene này có liên quan đÁn tăng nguy c¢ ung th°

[67] Mt2a (Metallothionein 2A) là một gene mã hóa protein Các bánh liên quan đÁn

mt2a bao gãm Pthirus Pubis Infestation và chÃy rÁn Trong sá các con đ°áng liên quan căa nó là tín hiáu Interferon gamma và tín hiáu Cytokine trong há tháng mißn dách Một parolog quan trọng căa gene này là M/1G Metallothionein có hàm l°ÿng cysteine cao liên kÁt các kim lo¿i nặng khác nhau; nhāng protein này đ°ÿc phiên mã bãi cÁ kim lo¿i nặng và glucocorticoids [68]

Các thành viên căa họ cdk (cyclin-dependent kinase) đóng vai trò quan trọng trong viác điều chßnh quá trình phân chia tÁ bào và điều chßnh quá trình phiên mã,

làm thay đåi quá trình tăng sinh tÁ bào và quá trình apoptosis [69, 70] Cā thể, Cdk4 và cdk6 kiểm soát quá trình phân chia tÁ bào bằng cách liên kÁt vßi Cyclin D Nhāng