圖一 A 為敤馬魚仔魚馴養在不同濃度(0、10、50 和 100 µM)
的 cisplatin(0.01、0.05 和 0.1% DMSO)。圖一 B 為敤馬魚仔魚馴養 在不同濃度(0、10、50 和 100 µM)的 cisplatin(馴養水)。圖一 A 控制組與馴養 10 µM 的組別,存活率分別約為 92%和 87%,並無顯 著差異,而 50 和 100 µM 的組別,存活率分別約為 74%及 16%,與 控制組相較分別減少了 18%與 76%,呈現顯著差異。而圖一 B 控制 組與馴養 10、50 和 100 µM 的組別,存活率分別約為 92%、91%、90%
和 84%,並無顯著的差異。由圖一 C 的影像為敤馬魚仔魚分別處理 0 和 100 µM cisplatin(馴養水),100 µM cisplatin 馴養的仔魚外觀型態 有生長遲緩的現象,計算其體長有明顯下降(圖一 D),而控制組與 10、50 cisplatin 馴養的仔魚則無顯著差異。
實驗二、長時間(0-96 hpf)處理各種不同濃度的 cisplatin(0、
10、50 和 100 µΜ)馴養敤馬魚仔魚,偵測仔魚卵黃囊體表氫離子濃 度與離子細胞的氫離子排出量,並計算離子細胞數目。
圖二 A 為仔魚馴養在不同濃度 cisplatin (0.01、0.05 和 0.1%
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DMSO;0-96hpf)的組別,圖二 B 為仔魚馴養在不同濃度 cisplatin(馴 養水;0-96hpf)的組別。之後在 96 hpf 以 SIET 測量卵黃囊表面氫離 子排出量,做為整體排酸功能被抑制的指標。可以看到100 µΜ 組別 的氫離子排出皆有顯著下降(圖二 A,B),與控制組相較,氫離子排 出分別減少約 48%和 40%。圖二 C 為仔魚馴養在不同濃度 cisplatin
(0.01、0.05 和 0.1% DMSO;0-96hpf)的組別,圖二 D 為仔魚馴養 在不同濃度 cisplatin(馴養水;0-96hpf)的組別,之後在 96 hpf 以 SIET 測量離子細胞氫離子排出量做為離子細胞功能被抑制的指標。
可以看到在 10、50 和 100 µM cisplatin 的馴養之下,氫離子排出皆有 顯著下降。分別減少約 32%、44%、68%(圖二 C)和 26%、35%、
44%(圖二 D)。
圖三 A、D 和 G 為仔魚馴養在不同濃度 cisplatin(馴養水;0-96hpf)
的 HR cell、NaR cell 和 p63 的影像。圖三 B 為仔魚馴養在不同濃度 cisplatin(0.01、0.05 和 0.1% DMSO;0-96hpf)的組別,圖三 C 為仔 魚馴養在不同濃度 cisplatin(馴養水;0-96hpf)的組別。之後在 96 hpf 計算敤馬魚仔魚的 HR cell(H+-ATPase rich cell)的數目,可以看到 在馴養100 µΜ 濃度之下 HR cell 數目顯著地減少。圖三 E 為仔魚馴 養在不同濃度 cisplatin(0.01、0.05 和 0.1% DMSO;0-96hpf)的組別,
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圖三 F 為仔魚馴養在不同濃度 cisplatin(馴養水;0-96hpf)的組別。
之後在 96 hpf 計算敤馬魚仔魚的 NaR cell(Na+-ATPase rich cell)數 目,結果顯示在馴養 100 µΜ 濃度下 NaR cell 數目顯著地減少。圖三 H 為仔魚馴養在不同濃度 cisplatin(馴養水;0-96hpf)。在 96 hpf 計 算敤馬魚仔魚的表皮幹細胞 p63 數目,結果顯示在馴養 100 µΜ 濃度 下 p63 數目顯著地減少。
實驗三、短時間(30 分鐘)處理各種不同濃度的 cisplatin(0、100、
500、750 和 1000 µΜ)
,測量敤馬魚仔魚(72hpf)卵黃囊體表氫離子濃度與離子細胞的氫離子排出量,並計算離子細胞和富含粒腺體細 胞數目。
圖四 A 為仔魚浸泡在不同濃度 cisplatin(0.5 和 1% DMSO)30 分鐘後,以 SIET 測量卵黃囊表面氫離子排出量,做為整體排酸功能 被抑制的指標。結果顯示控制組與處理組並無顯著差異。圖四 B 為 72 hpf 仔魚浸泡在不同濃度 cisplatin(0.1、0.5、0.75 和 1% DMSO)
30 分鐘的組別,圖四 C 為 72 hpf 仔魚浸泡在不同濃度 cisplatin(馴養 水)30 分鐘的組別。之後再以 SIET 測量離子細胞氫離子排出量做為 離子細胞功能被抑制的指標。可以看到在濃度1000 µΜ 的組別,氫 離子排出有顯著減少,分別減少約 44%和 39%(圖四 B,C)。
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圖五 A 和 C 為敤馬魚仔魚(72hpf)分別浸泡在 cisplatin(馴養 水)30 分鐘以 mitotracker 和 rhodamin 123 螢光染劑染富含粒腺體細 胞數目的影像。圖五 B 和 D 分別為浸泡 cisplatin(馴養水)30 分鐘 分鐘後的量化圖。在1000 µΜ cisplatin 的處理之下,敤馬魚仔魚富含 粒腺體細胞數目有顯著下降,分別減少約 30%和 34% (圖五 B 和 D)。
圖六 A 和 C 為敤馬魚仔魚(72hpf)分別浸泡在 cisplatin(馴養 水)30 分鐘 HR cell 和 NaR cell 的影像。圖六 B 和 D 分別為浸泡 cisplatin
(馴養水)30 分鐘分鐘後的量化圖。在 1000 µΜ cisplatin 的處理之下,
敤馬魚仔魚離子細胞數目皆無顯著下降(圖六 B 和 D)。
實驗四、長時間(0-96 hpf)處理各種不同濃度的 cisplatin(0、
10、50 和 100 µΜ)馴養敤馬魚仔魚,偵測仔魚側線毛細胞對鈣離子 流入量的影響。
圖七 A 為仔魚馴養在不同濃度 cisplatin(0.01 和 0.05 % DMSO;
0-96hpf)的組別。圖七 B 為仔魚馴養在不同濃度 cisplatin(馴養水;
0-96hpf)的組別。在 96 hpf 以 SIET 測量毛細胞機械性通道的鈣離子 流入量做為毛細胞功能的指標。可以看到 cisplatin 馴養濃度 10 和 50 µΜ 的組別,鈣離子流入量減少約 67%、74%和 51%,呈現顯著差異。
實驗五、抗氧化水對毛細胞的保護作用。長時間(0-96 hpf)處理各
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種不同濃度的 cisplatin(0、10、50 和 100 µΜ)馴養敤馬魚仔魚,偵 測仔魚側線毛細胞對鈣離子流入量的影響,並計算毛細胞數目。
圖九 A 為敤馬魚仔魚(0-96 hpf)分別馴養在 cisplatin(馴養水)
及 cisplatin(抗氧化水)之下,可以看到在 10 µΜ cisplatin(馴養水)
的處理之下毛細胞的鈣離子流量明顯的減少約 59%。而在 10 µΜ cisplatin(抗氧化水)的處理之下毛細胞的鈣離子流量則沒有減少。
圖八 A 和 B 為敤馬魚仔魚(0-96 hpf)分別馴養在 cisplatin(馴 養水)及 cisplatin(抗氧化水)之下,側線毛細胞的共軛焦顯微鏡
(confocal)影像。圖八 C 和 D 分別為 cisplatin(馴養水)及 cisplatin
(抗氧化水)細胞數目量化圖。可以看到在10 µΜ cisplatin(馴養水)
馴養之下,毛細胞數目顯著減少約 52% (圖八 C),而在 10 µΜ cisplatin(抗氧化水)馴養之下毛細胞數目則沒有減少,無顯著差異。
實驗六:長時間(0-96 hpf)處理不同濃度的 cisplatin(0 和 100 µΜ)
馴養敤馬魚仔魚,測量 ROS 含量。
圖九 B 為 ROS 含量,10 µΜ cisplatin(馴養水)的處理之下 ROS 含量明顯增加約 247%,而在 10 µΜ cisplatin(抗氧化水)的處理之 下 ROS 含量則沒有顯著變化。
實驗七:短時間(30 分鐘)處理各種不同濃度的 cisplatin(0、100、
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250、500 和 1000 µΜ)
,測量敤馬魚仔魚(72hpf)側線毛細胞對鈣離子流入量的影響。
圖十 A 和 B 為仔魚(72 hpf)分別浸泡在不同濃度 cisplatin(0.1、
0.25、0.5 和 1% DMSO)和 cisplatin(馴養水)30 分鐘的處理。之後 以 SIET 測量毛細胞機械性通道的鈣離子流入量做為毛細胞功能的指 標。可以看到在 500 和 1000 µΜ 的處理之下鈣離子流入有明顯減少,
與控制組比較約減少 80%、86%和 67%、78%。
實驗八:短時間(連續 30 分鐘)處理 cisplatin(500 µΜ)測量敤馬 魚仔魚(72hpf)同一顆神經丘上毛細胞的鈣離子流入量。
圖十 C 以 SIET 連續測量毛細胞 30 分鐘,紅色箭頭為加入 500 µM cisplatin(馴養水),在加入 cisplatin 後毛細胞鈣離子流入逐漸降低,
在 20 至 30 分鐘時,鈣離子流入約減少 66%。
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討論
DMSO 的毒性
DMSO 是給藥時常用的溶劑,然而在最近的研究(Uribe et al., 2013)中,指出 DMSO(Dimethyl sulfoxide;0.5%)會加劇 cisplatin 誘發敤馬魚仔魚側線毛細胞的死亡。在文獻研究中,比較 5 dpf(day postfertilization)敤馬魚仔魚處理 1 mM cisplatin 4 個小時,以及除了 cisplatin 之外另外加入不同濃度 DMSO(0.001%、0.005%、0.01%、
0.05%、0.1%和 0.5%),結果顯示在有加入 DMSO(0.01%、0.05%、
0.1%和 0.5%)的組別比單獨處理 cisplatin,其仔魚側線毛細胞的死亡 數目顯著的增加。而在本論文實驗結果顯示,由 Fig. 1 的結果可得知 DMSO(0.05%和 0.1%)會加劇 cisplatin 所導致敤馬魚仔魚(0-96 hpf)
的死亡。然而並不影響敤馬魚仔魚側線毛細胞和離子細胞的發育與功 能(Fig. 2、3、7)。雖然還不知道 DMSO 增加 cisplatin 藥性的機制,
在將來使用 DMSO 為藥物溶劑時必頇考慮到他對藥物的協同作用 (synergistic effect) 。
利用 SIET 測量敤馬魚仔魚體表離子細胞做為腎毒性藥物篩 選方法的建立
在前人(Shiraishi et al., 2000)的研究中,使用大鼠(5mg/ kg)
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做為模式,給予cisplatin兩天後,觀察到H⁺-ATPase活性明顯的下降,
這結果表示cisplatin造成腎臟上皮細胞的損傷,進而影響了腎小管的 功能,導致近端腎小管的酸中毒。以敤馬魚仔魚做為cisplatin腎毒性 藥物測詴的研究(Hentschel et al., 2005)中,藉由注射到仔魚(48 hpf)
心臟靜脈竇(4.6 nl,濃度1.5 mg/ml)的方式,在96 hpf 觀察到菊糖 清除率下降,前腎管的病理組織學呈現上皮細胞空泡化
(vacuolization)、刷狀緣(brush border)部分消失的現象。因此cisplatin 在哺乳動物所引發的腎毒性,也在敤馬魚仔魚的前腎器官上出現典型 的病理組織學變化及腎功能的下降。然而在魚類仔魚時期,前腎大部 份的功能是在仔魚體表執行的,因此仔魚體表的細胞功能與型態都與 腎臟的功能與型態比較相近(Chang and Hwang, 2011)。本論文以仔 魚體表組織為模式,分析cisplatin的確對子魚體表離子細胞功能的影 響。
在本論文實驗結果顯示長時間(0-96 hpf; Fig. 2A、B)處理 cisplatin的敤馬魚仔魚,可以發現在100 µΜ的濃度處理之下顯著地抑 制敤馬魚仔魚體表整體的排酸。而在10、50和100 µΜ的濃度處理之 下顯著地抑制離子細胞的細胞功能(Fig. 2C、D)。從細胞染色的結 果也可發現在100 µΜ的濃度處理之下仔魚卵黃表皮HR cell
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(H+-ATPase rich cell)與NaR cell(Na+-ATPase rich cell)的數目顯著 地減少(Fig. 3A-F)。以p63抗體標定表皮幹細胞的結果顯示在100 µΜ的濃度處理之下,表皮幹細胞數目也同樣顯著地減少(Fig. 3H)。
這些結果顯示cisplatin不但會降低單一離子細胞的排氫功能,也會降 低離子細胞的發育以及數目,最後使得仔魚整體的排酸降低。
另一方面在短時間(30 min)處理cisplatin的實驗結果顯示,仔 魚整體的排酸並沒有顯著降低(Fig. 4A),但測定單一顆離子細胞的 功能則可以發現在1000 µΜ的處理之下顯著地降低細胞氫離子排出 的流量(Fig. 4B、C)。顯示在1000 µΜ的濃度之下,雖然整體看不出 影響,但在細胞的層次上已經可以看到有抑制的現象。
由於文獻指出cisplatin會造成粒線體的傷害(Miller et al., 2010),
所以本論文以短時間(30 min)浸泡cisplatin並以粒線體染劑標定仔 魚(72 hpf)體表的細胞粒線體。在1000 µΜ處理下敤馬魚仔魚富含 粒線體細胞數目顯著下降(Fig. 5B、D)。而離子細胞數目並無減少
(Fig. 6B、D)。由富含粒腺體細胞數目降低可知cisplatin確實會降低 粒線體數目,而粒線體數目的降低減少了ATP的產生進一步可能影響 敤馬魚仔魚離子細胞氫離子經由H+-ATPase的排出。
在本實驗中以SIET技術做為測量敤馬魚仔魚體表整體排酸與單
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一顆離子細胞氫離子排出功能,相較於前人的方法,本實驗更為直接 觀察到cisplatin對於敤馬魚仔魚體表排酸與離子細胞排酸功能的影響,
提供更直接的數據顯示出cisplatin如何影響此類專門進行離子運輸功 能的離子細胞的影響。
利用SIET測量cisplatin對於敤馬魚仔魚側線毛細胞機械性通 道功能的影響
在評估cisplatin造成毛細胞受損與死亡的研究中,前人使用5 dpf
在評估cisplatin造成毛細胞受損與死亡的研究中,前人使用5 dpf