Quantitative HPLC-MS/MS analysis of neurotransmitters in the zebrafish model

Abstract

Nevrotransmittere er signalmolekyler som øker eller hemmer signaler mellom nevroner. Videre kan nevrotransmittere klassifiseres etter struktur eller aktivitet.

Per- og polyfluoralkylstoffer (PFAS) er stoffer som har vært brukt i industriell produksjon siden 1950-tallet. Videre brukes PFAS-stoffer til brannslokkingsskum og husholdningsartikler som nonstick-finish, matemballasje og vannavstøtende stoffer. I tillegg brukes PFAS-stoffene også i luftfart-, romfart- og bilindustri.

Målet for denne masteroppgaven er å optimalisere analysen av nevrotransmittere i sebrafisk modellen for å redusere mengden vev i prøven. Videre er målet å teste om menneskelige relevante miljøkonsentrasjoner av perfluoroktansyre (PFOA) og perfluorheksansulfonsyre (PFHxS) kan endre nevrotransmitterprofilen (acetylkolin, adrenalin og kortisol) til sebrafisk embryoer og -larver.

Sebrafisken ble utsatt for karbamazepin, hydrokortison, PFOA og PFHxS. Videre ble RP-LC-ESI-MS/MS brukt og optimalisert for å kvantifisere nevrotransmitternivåer i sebrafisk embryo (48 hpf) og larver (96 hpf). Alle nevrotransmitternivåer ble påvist og kvantifisert ved bruk av den nevnte metoden. Resultatene av eksponeringer bør tolkes nøye på grunn av små prøvestørrelser. Sebrafisk embryo og larver eksponert for PFOA og PFHxS viste konsentrasjonsavhengige effekter på kortisol, adrenalin og acetylkolin. Effektene av lave konsentrasjoner hadde varierende effekter på tvers av utviklingsstadier, mens høye konsentrasjoner generelt forårsaket avtagende trender eller ingen innvirkning på kortisol-, adrenalin- og acetylkolinnivåene. Nivåene var avhengig av forbindelsen, konsentrasjonen og livsstadiet.

Neurotransmitters are signalling molecules that increase or inhibits signals between neurons. Furthermore, neurotransmitters can be classified by structure or activity.

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are substances that have been used in industrial manufacturing since the 1950s. Further, PFAS substances are used for firefighting foams and household items like nonstick finishes, food packaging and water repellent fabrics. In addition, the PFAS substances are also used in aviation, aerospace and automotive industries.

The aim for this master thesis is to optimize the analysis of neurotransmitters in the zebrafish model to reduce the amount of tissue sample need. Furthermore, the objective is to test whether human relevant environmental concentrations of Perfluorooctanoic acid (PFOA) and Perfluorohexanesulphonic acid (PFHxS) could change the neurotransmitter profile (acetylcholine, adrenaline and cortisol) of zebrafish embryo and larvae.

The zebrafish were exposed to carbamazepine, hydrocortisone, PFOA, and PFHxS. Furthermore, RP-LC-ESI-MS/MS was used and optimized for quantifying neurotransmitter levels in zebrafish embryo (48 hpf) and larvae (96 hpf). All neurotransmitter levels were detected and quantified by use of the mentioned method. The results of exposures should be carefully interpreted due to small sample sizes. Zebrafish embryo and larvae exposed to PFOA and PFHxS showed concentration dependent effects on cortisol, adrenaline and acetylcholine. The effects of low concentrations had varying effects across developmental stages, while high concentrations generally caused deceasing trends or no impact on the cortisol, adrenaline and acetylcholine levels. The levels depended on the compound, concentration and life stage.