銨離子對魚類側線感覺的傷害
111年08月09日
【本篇報導由生命科學系 林豊益特聘教授研究團隊提供】 魚類側線是用來偵測微細的水流變化，側線是由數個神經丘以線性排列所組成，每個神經丘約含有10-15個毛細胞用以感覺水流的流動。魚類的側線功能對於逆游、捕食、躲避天敵、打鬥、群游等諸多行為都是重要的。側線毛細胞上具有特化的纖毛可以在水流的推動下開啟細胞膜上的離子通道，使得鈣離子進入細胞中，活化毛細胞的感覺傳遞。這些鈣離子通道被稱為機械性感覺離子通道。水中的銨離子(NH4+)主要是來自於含氮廢物的排泄，這些銨如果累積的濃度太高，常常會導致魚類的行為異常甚至死亡。在本研究中發現，這些通道不但能通透鈣離子，也會通透銨離子，但是銨離子的通透對毛細胞會造成傷害，進而影響魚類的側線功能。 人體內耳是負責維持平衡與聽覺功能，內耳裡面有許多毛細胞能夠將聲波與人體的平衡轉換成神經訊號，讓大腦接受聲音與平衡的訊息。魚類除了跟我們哺乳類動物一樣具有相似的內耳構造以及相同功能的毛細胞之外，還多了皮膚上的側線系統與側線毛細胞。魚類側線是用來偵測微細的水流變化，側線是由數個神經丘以線性排列所組成，每個神經丘約含有10-15個毛細胞用以感覺水流的流動。魚類的側線功能對於逆游、捕食、躲避天敵、打鬥、群游等諸多行為都是重要的。側線毛細胞上具有特化的纖毛可以在水流的推動下開啟細胞膜上的離子通道，使得鈣離子進入細胞中，活化毛細胞的感覺傳遞。這些鈣離子通道被稱為機械性感覺離子通道。在本研究中發現，這些通道不但能通透鈣離子，也會通透銨離子(NH4+)，但是銨離子的通透對毛細胞會造成傷害。水中的銨離子主要是來自於含氮廢物的排泄，這些銨如果累積的濃度太高，常常會導致魚類的死亡。例如在高密度的魚類養殖中，魚類排泄的銨累積過多就會導致魚類的行為異常，發育變慢，甚至死亡。研究團隊利用非侵入式的掃描離子電極技術針對魚類的側線毛細胞進行功能分析(如圖一)，發現銨離子會阻礙鈣離子的流入，降低毛細胞的功能，嚴重時更會導致毛細胞死亡，使得魚類側線功能異常。本研究是首次提出銨離子可以造成魚類側線感覺傷害，已經發表在著名的環境科學期刊中(Chemosphere, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127170)。 圖一：銨離子對斑馬魚側線毛細胞產生的傷害。 原文出處：https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127170
