神経毒性β-N-メチルアミノ-L-アラニン（BMAA）への幼少期暴露後の成人自己受精マングローブ川魚（Kryptolebias marmoratus）の脳における行動と遺伝子発現

シアノバクテリア、珪藻、渦巻き球体によって自然に産生される神経毒であるβ-N-メチルアミノ-L-アラニン（BMAA）は、特に急性開花時に深刻な環境および健康の脅威を構成し、より頻繁になります。このニューロトキシンは、汚染された水または食物消費を介して、ヒトのいくつかの神経変性疾患（ND）に関係しています。低用量の神経毒性化合物（NC）でさえ、後年にわたって永続的な影響を与える可能性があります。この意味で、開発の初期段階は、特に中枢神経系の環境影響に対する高い感度の期間を構成します。NCSの遅延効果の根底にあるメカニズムを理解するために、マングローブリブルス魚であるKryptolebias Marmoratusの新たにhatch化した幼虫は、2つの致死量のBMAA（20μg/Lおよび15mg/L）に14日間さらされました。この魚は、その自己受精の生殖のために自然に同質生成系統を生成します。これは脊椎動物の間でユニークなケースです。したがって、科学者が生物の真の反応規範を研究できるようにし、遺伝的変動性を最小限に抑え、環境の効果にのみ焦点を当てる遺伝的特性を提供します。この分子は生物に長い保持を示すため、BMAAの目立たない効果を検出するために、生物学的組織のさまざまなレベルで効果評価が実施されました。BMAAは、生命史特性や、大胆さや攻撃性などの行動特性に対する影響を、暴露後100日以上評価しました。さらに、神経伝達への関与または大胆さと攻撃性の個々の変動との関連を考慮して、7つの潜在的なBMAA標的遺伝子の相対的な発現を研究しました。レチキュロン4（RTN4）、グルタミン酸小胞トランスポーター1（SLC17A7）、グルタミン合成ターゼA（Glula）、ドーパミン受容体D4（DRD4）、モノアミンオキシダーゼA（MAOA）、カルモジュリン（CAM）およびEPEDYINE（EPD）の選択された遺伝子コードコード。BMAAの成長、繁殖、行動特性に対する影響は観察されていないにもかかわらず、BMAAは、対照群と比較して20μg/L BMAAでのCAMおよびMAOA遺伝子の発現の有意な増加を誘発しました。DRD4、MAOA、およびCAM遺伝子で、この最低のBMAA用量と15mg/Lの間で発現の有意な減少が観察されました。我々の結果は、グルタミン酸転換、細胞内ドーパミンの枯渇、星状細胞保護メカニズムの活性化の破壊を示唆しており、BMAAが興奮性である可能性があることを示しています。私たちの研究は、BMAAが老化を伴う表現型の特性に影響を与えると疑われる脳に長期にわたる影響を与えることができることを明らかにしました。さらに、生態毒性研究における遅延効果を研究することの重要性を強調しています。

β-N-Methylamino-l-alanine (BMAA), a neurotoxin naturally produced by cyanobacteria, diatoms and dinoflagellates, constitutes a serious environmental and health threat especially during acute blooms, which are becoming more frequent. This neurotoxin is implicated in several neurodegenerative diseases (ND) in humans through contaminated water or food consumption. Even low doses of neurotoxic compounds (NCs) can have lasting effects later in life. In this sense, early stages of development constitute a period of high sensitivity to environmental influence, particularly for the central nervous system. To understand the mechanisms underlying the delayed effects of NCs, newly hatched larvae of the mangrove rivulus fish, Kryptolebias marmoratus, were exposed to two sub-lethal doses of BMAA (20 μg/L and 15 mg/L) for 14 days. This fish naturally produces isogenic lineages due to its self-fertilizing reproduction, which is unique case among vertebrates. It thus provides genetic characteristics that allow scientists to study organisms' true reaction norm, minimizing genetic variability and focusing exclusively on the effects of the environment. Effect assessment was performed at different levels of biological organization to detect inconspicuous effects of BMAA, since this molecule displays long retention in organisms. BMAA effects on life history traits as well as behavioral traits such as boldness and aggressiveness were assessed more than 100 days after exposure. In addition, the relative expression of 7 potential BMAA target genes was studied, given their involvement in neurotransmission or their association with individual variation in boldness and aggressiveness. Selected genes code for reticulon 4 (RTN4), glutamate vesicular transporter 1 (Slc17a7), glutamine synthetase a (Glula), dopamine receptor D4 (DRD4), monoamine oxidase A (MAOA), calmodulin (CaM) and epedymine (Epd). Despite observing no effects of BMAA on growth, reproduction and behavioral traits, BMAA induced a significant increase of the expression of CaM and MAOA genes at 20 μg/L BMAA compared to the control group. A significant decrease of expression was observed between this lowest BMAA dose and 15 mg/L for DRD4, MAOA and CaM genes. Our results suggest disruption of glutamate turnover, intracellular dopamine depletion and activation of astrocyte protective mechanisms, indicating that BMAA might be excitotoxic. Our study revealed that BMAA can have long-lasting effects on the brain that are suspected to affect phenotypic traits with aging. Furthermore, it highlights the importance of studying delayed effects in ecotoxicological studies.