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ピレスロイド系殺虫剤エスフェンバレレートは、ゼブラフィッシュ（Danio rerio）の胚性/雄性ゼブラフィッシュにおいて、低活性化を誘導し、ドーパミントランスポーターの発現を低下させる
The pyrethroid esfenvalerate induces hypoactivity and decreases dopamine transporter expression in embryonic/larval zebrafish (Danio rerio).
PMID: 31995874 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2019.125416.
抄録
エスフェンバレレートはピレスロイド系殺虫剤で、農業用や家庭用に広く使用されています。この殺虫剤は水生環境中に亜致死影響を引き起こす濃度で検出されている。本研究では、ゼブラフィッシュの胚を用いて、環境に関連した濃度のエスフェンバレレートの発育および行動への影響を調べた。その結果、エスフェンバレレートの中枢神経系への影響により、エスフェンバレレートへの曝露は運動機能に障害を与えるとの仮説が立てられた。また、運動障害の機序として、ミトコンドリアの生体エネルギーと遺伝子（ドーパミン系）の発現を測定した。その結果、0.02, 0.2, 2μg/Lエスフェンバレレート濃度ではゼブラフィッシュの死亡や奇形は認められなかったが、2μg/Lエスフェンバレレート濃度ではゼブラフィッシュの孵化時間が早まることが明らかになった。神経毒性の指標として、5,6,7 dpfのゼブラフィッシュを連続暴露した後、視覚運動応答（VMR）試験を実施し、より高濃度（4μg/Lエスフェンバレレートと8μg/Lエスフェンバレレート）を使用して、行動の年齢と用量依存性の反応をよりよく識別することができた。実験の結果、他の段階とは異なり、6 dpfの幼虫は、幼虫の発達の異なる段階ではピレスロイドへの曝露に対する感受性の増加を示す可能性があることを示唆し、エスフェンバレレートとの低活性の証拠を示したことが明らかになった。これは年齢に依存した中枢神経系の成熟と関連している可能性がある。我々は、幼虫の活動性の低下は、初期のライフステージでのATP産生とミトコンドリアの機能低下と関連しているのではないかと仮説を立てたが、酸化的リン酸化の劇的な変化は観察されなかった。ドーパミンが行動を制御しているという証拠や、他のピレスロイドがドーパミン系に影響を及ぼすという研究結果に基づき、ドーパミン作動性シグナル伝達に関与する転写産物を測定した。その結果、0.2μg/Lエスフェンバレレートでドパミン活性トランスポーターの発現が低下することが明らかになった。最後に、ゼブラフィッシュにおけるピレスロイドの毒性に関する現在の文献（20以上の研究）を包括的にまとめた。本研究では、環境に関連するレベルのエスフェンバレレートがゼブラフィッシュの年齢に依存した低活動性を誘導し、これらの行動変化がドーパミンシグナル伝達の障害と関連していると仮定していることを示している。
Esfenvalerate is a pyrethroid insecticide used widely for agricultural and residential applications. This insecticide has been detected in aquatic environments at concentrations that can induce sub-lethal effects in organisms. In this study, zebrafish embryos were used to examine the effects of environmentally-relevant concentrations of esfenvalerate on development and behavior. It was hypothesized that esfenvalerate exposure would impair locomotion due to its effects on the central nervous system. We also measured mitochondrial bioenergetics and the expression of genes (dopamine system) as putative mechanisms of locomotor impairment. Concentrations of 0.02, 0.2 and 2 μg/L esfenvalerate did not induce significant mortality nor deformity in zebrafish, but there was an acceleration in hatching time for zebrafish exposed to 2 μg/L esfenvalerate. As an indicator of neurotoxicity, the Visual Motor Response (VMR) test was conducted with 5, 6, and 7 dpf zebrafish after continuous exposure, and higher concentrations were used (4 and 8 μg/L esfenvalerate) to better discern age-and dose dependent responses in behavior. Experiments revealed that, unlike the other stages, 6 dpf larvae showed evidence for hypo-activity with esfenvalerate, suggesting that different stages of larval development may show increased sensitivity to pyrethroid exposure. This may be related to age-dependent maturation of the central nervous system. We hypothesized that reduced larval activity may be associated with impaired production of ATP and the function of mitochondria at earlier life stages, however dramatic alterations in oxidative phosphorylation were not observed. Based on evidence that dopamine regulates behavior and studies showing that other pyrethroids affect dopamine system, we measured transcripts involved in dopaminergic signaling. We found that dopamine active transporter was down-regulated with 0.2 μg/L esfenvalerate. Lastly, we comprehensively summarize the current literature (>20 studies) regarding the toxicity of pyrethroids in zebrafish, which is a valuable resource to those studying these pesticides. This study demonstrates that esfenvalerate at environmentally-relevant levels induces hypoactivity that are dependent upon the age of the zebrafish, and these behavioral changes are hypothesized to be related to impaired dopamine signaling.
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