RESUMO
The mechanoreceptive lateral line system in fish is composed of neuromasts containing hair cells, which can be temporarily ablated by aminoglycoside antibiotics and heavy metal ions. These chemicals have been used for some time in studies exploring the functional role of the lateral line system in many fish species. However, little information on the relative effectiveness and rate of action of these chemicals for ablation is available. In particular, aminoglycoside antibiotics are thought to affect canal neuromasts, which sit in bony or trunk canals, differently from superficial neuromasts, which sit directly on the skin. This assumed ablation pattern has not been fully quantified for commonly used lateral line ablation agents. This study provides a detailed characterization of the effects of two aminoglycoside antibiotics, streptomycin sulfate and neomycin sulfate, and a heavy metal salt, cobalt (II) chloride hexahydrate (CoCl2), on the ablation of hair cells in canal and superficial neuromasts in the giant danio (Devario aequipinnatus) lateral line system, as a model for adult teleost fishes. We also quantified the regeneration of hair cells after ablation using CoCl2 and gentamycin sulfate to verify the time course to full recovery, and whether the ablation method affects the recovery time. Using a fluorescence stain, 4-Di-2-ASP, we verified the effectiveness of each chemical by counting the number of fluorescing canal and superficial neuromasts present throughout the time course of ablation and regeneration of hair cells. We found that streptomycin and neomycin were comparably effective at ablating all neuromasts in less than 12 h using a 250 µM dosage and in less than 8 h using a 500 µM dosage. The 500 µM dosage of either streptomycin or neomycin can ablate hair cells in superficial neuromasts within 2-4 h, while leaving those in canal neuromasts mostly intact. CoCl2 (0.1 mM) worked the fastest, ablating all of the hair cells in less than 6 h. Complete regeneration of the neuromasts in the lateral line system took 7 days regardless of chemicals used to ablate the hair cells. This study adds to the growing knowledge in hearing research about how effective specific chemicals are at ablating hair cells in the acoustic system of vertebrates.
El sistema de la línea lateral mecanorreceptora en los peces está compuesto de neuromastos que contienen células ciliadas, que pueden ser ablacionadas temporalmente con antibióticos aminoglucósidos e iones de metales pesados. Estos productos químicos se han utilizado durante algún tiempo en estudios que exploran el papel funcional del sistema de línea lateral en muchas especies de peces. Sin embargo, se dispone de poca información sobre la eficacia relativa y la tasa de acción de estos productos químicos para la ablación. En particular, se cree que los antibióticos aminoglucósidos afectan a los neuromastos de canal, que están posicionados en los canales de hueso o del tronco, de manera diferente a los neuromastos superficiales, que están posicionados directamente sobre la piel. Este supuesto patrón de ablación no se ha cuantificado por completo para los agentes de ablación de la línea lateral de uso común. Este estudio proporciona una caracterización detallada de los efectos de dos antibióticos aminoglucósidos, sulfato de estreptomicina y sulfato de neomicina, y una sal de metal pesado, hexahidrato de cloruro de cobalto (II) (CoCl2), en la ablación de las células ciliadas en neuromastos superficiales y de canal en el sistema de línea lateral en el danio gigante (Devario aequipinnatus), como un modelo para peces teleósteos adultos. También cuantificamos la regeneración de las células ciliadas después de la ablación con CoCl2 y sulfato de gentamicina para verificar el curso del tiempo hasta la recuperación completa y si el método de ablación afecta el tiempo de recuperación. Usando una tinción de fluorescencia, 4-Di-2-ASP, verificamos la efectividad de cada químico contando el número de fluorescentes neuromastos superficialises y de canal presentes a lo largo del tiempo de ablación y regeneración de las células ciliadas. Encontramos que la estreptomicina y la neomicina fueron comparablemente efectivas en la ablación de todos los neuromastos en menos de 12 horas usando una dosis de 250 µM y en menos de 8 horas usando una dosis de 500 µM. La dosis de 500 µM de estreptomicina o neomicina puede eliminar las células ciliadas en los neuromastos superficiales dentro de 2 a 4 horas, dejando las celulas de los neuromastos de canal casi intactas. CoCl2 (0,1 mM) funcionó más rápido, eliminando todas las células ciliadas en menos de 6 horas. La regeneración completa de los neuromastos en el sistema de la línea lateral tomó siete días, independientemente de los productos químicos utilizados para extirpar las células ciliadas. Este estudio se suma al creciente conocimiento en la investigación auditiva sobre cuán efectivos son los químicos específicos para eliminar las células ciliadas en el sistema acústico de los vertebrados.
RESUMO
Synopsis Tails are a defining characteristic of chordates and show enormous diversity in function and shape. Although chordate tails share a common evolutionary and genetic-developmental origin, tails are extremely versatile in morphology and function. For example, tails can be short or long, thin or thick, and feathered or spiked, and they can be used for propulsion, communication, or balancing, and they mediate in predator-prey outcomes. Depending on the species of animal the tail is attached to, it can have extraordinarily multi-functional purposes. Despite its morphological diversity and broad functional roles, tails have not received similar scientific attention as, for example, the paired appendages such as legs or fins. This forward-looking review article is a first step toward interdisciplinary scientific synthesis in tail research. We discuss the importance of tail research in relation to five topics: (1) evolution and development, (2) regeneration, (3) functional morphology, (4) sensorimotor control, and (5) computational and physical models. Within each of these areas, we highlight areas of research and combinations of long-standing and new experimental approaches to move the field of tail research forward. To best advance a holistic understanding of tail evolution and function, it is imperative to embrace an interdisciplinary approach, re-integrating traditionally siloed fields around discussions on tail-related research.
