طريقة جديدة لنموذج اعتلال الدماغ الصدمة المزمن في<em> ذبابة الفاكهة</em
Summary
هنا، ونحن تصف نهجا جديدا لإلحاق رئيس مغلقة إصابات الدماغ في ميلانوغاستر ذبابة الفاكهة . أسلوبنا لديه ميزة تقديم مباشرة الآثار المتكررة مع قوة قابل للتعديل إلى الرأس وحده. سوف مزيد من استكشاف نظام اللافقاريات تساعد على إلقاء الضوء على التسبب في اعتلال الدماغ الصدمة المزمن.
Abstract
اعتلال الدماغ الصدمة المزمن (كت) هو مرض العصبية التناسلية التي ترتبط ارتباطا وثيقا بالتعرض للإصابات الدماغية الصدمة الخفيفة المتكررة (متبي). ولا تزال الآليات المسؤولة عن تغيراتها المرضية المعقدة بعيد المنال إلى حد بعيد، على الرغم من توافق الآراء مؤخرا على تحديد معايير الاعتلال العصبي. هنا، نحن تصف طريقة جديدة لتطوير نموذج كت في ذبابة الفاكهة ميلانوغاستر ( ذبابة الفاكهة ) في محاولة لتحديد الجينات الرئيسية والمسارات التي تؤدي إلى تراكم هيبيرفوسفوريلاتد تاو مميزة والموت العصبية في الدماغ. يتم تسليم آثار قوة قابل للتعديل لإلحاق إصابة مغلقة خفيفة مباشرة إلى رأس الطاير، وتخضع الرأس إلى التسارع السريع والتباطؤ. طريقة لدينا يلغي المشاكل المحتملة الكامنة مع غيرها من نماذج ذبابة الفاكهة متبي (على سبيل المثال، قد يكون الناجم عن الموت الحيوان عن طريق الأضرار التي لحقتأجزاء أخرى من الجسم أو الأعضاء الداخلية). إن العناية بالحيوانات الأقل كثافة في اليد العاملة والتكلفة، والعمر القصير، والأدوات الجينية الواسعة تجعل ذبابة الفاكهة مثالية لدراسة الأمراض المسببة للأمراض، وتمكن من إجراء شاشات جينية ودوائية واسعة النطاق على نطاق الجينوم. ونحن نتوقع أن التوصيف المستمر للنموذج سيولد رؤى ميكانيكية هامة بشأن الوقاية من الأمراض والنهج العلاجية.
Introduction
اعترف مؤخرا اعتلال الدماغ الصدمة المزمن (كت) باعتباره اضطراب تنكس عصبي متميز، منفصلة عن تاوباثيز أخرى مثل مرض الزهايمر 1 . وخلافا لمرض الزهايمر وغيره من أمراض التوأم الشائعة التي تتقدم عوامل الخطر الأكثر أهمية وتاريخ عائلي من الخرف، فإن كت، كما هو مبين في اسمها، تعني ارتباطا وثيقا بتاريخ الصدمة الدماغية، على الأرجح ينظر في الرياضيين الرياضيين الاتصال، مثل الملاكمين و لاعبي كرة القدم، وكذلك في قدامى المحاربين العسكريين 2 ، 3 ، 4 ، 5 . ويعتقد أن تبدأ من قبل ضربات ارتجاجية ومزدوجة متكررة إلى الرأس. المرضى قد تظهر أعراض وعلامات مثل العجز المعرفي، والمزاج والتغيرات السلوك، واختلال الحركة، والتي تتداخل بشكل كبير مع مرض الزهايمر، أمام الصدغ الصدغيالخرف، خرف الجسم ليوي، ومرض باركنسون 6 . على النقيض من ذلك، وفحوص ما بعد الوفاة من أنسجة المخ تكشف عن نمط واضح من تراكم هيبرفوسفوريلاتد تاو المحيطة الأوعية الدموية الصغيرة في أعماق سولسي القشرية، وهي ميزة باثوغونومونيك لم يلاحظ في الظروف التنكسية الأخرى 7 . ومع ذلك، حتى الآن، لا يعرف سوى القليل جدا عن المرضية مما يؤدي إلى مظهر المرض. هذا هو في جزء كبير منه بسبب عدم وجود نموذج الحيوان المؤمنين – في الآونة الأخيرة لديها نماذج القوارض ولدت 5 ، 8 . هذه الكائنات النموذجية لها عيوب الرعاية كثيفة التكلفة وعمر طويل نسبيا، والتي ليست مناسبة تماما لدراسات الأمراض العصبية التنكسية.
بالمقارنة مع نظرائهم الثدييات، والحيوانات اللافقارية مثل ذبابة الفاكهة هي بديل ممتاز، مع الصيانة فعالة من حيث التكلفة،أدوات واسعة لتشريح المحددات الوراثية، وعمر قصير نسبيا 9 . ومن الجدير بالملاحظة أن أدمغة الذبابة والعقل البشري تشترك في مسارات الجزيئية والخلوية المحفوظة بشكل تطوري، فضلا عن التشابه التشريحي 10 ، 11 ، 12 . تم الإبلاغ عن اثنين من نماذج ذبابة الفاكهة بارعة لدراسة إصابات الدماغ الصدمة سابقا 13 ، 14 . كان أول جهاز "صدمة عالية التأثير" (هيت) صممه كاتزنبرجر وزملاؤه ذبابا متحركا بشكل حر في قارورة بلاستيكية كانت مرتبطة بالنهاية الحرة لنبع معدني 13 ، 15 . عندما يميل القارورة البلاستيكية في وضع مستقيم، وأفرج عنه، وضرب لوحة البولي يوريثان ونقلت الصدمة إلى الذباب لأنها ارتدت إلى الجدار قارورة وانتعشت. في المقابل، صمم بركات وزملاؤه طريقة تسليم مختلفة لنافي أومني حبة الممزق 24 منصة الخالط 14 . وكانت الذباب عاجزة مع كو 2 وضعت في أنبوب 2 مل سكروكاب التي تم تأمينها إلى الخالط وتخضع لظروف الهز مبرمج مسبقا. فائدة واحدة من استخدام نظام الخالط الأنسجة هو أن المجرب يمكن أن تعدل شدة الإصابة، ومدة الإصابة، وعدد نوبات الإصابة. ومع ذلك، فإن كلا النظامين يعاني من نفس العيب: الإصابات الأولية في الرأس بشكل عشوائي من حيث موقع التأثير والقوة. وبالإضافة إلى ذلك، أسفرت كلتا الطريقتين في وفيات كبيرة، والناجمة عن الأضرار الجانبية التي لا مفر منها لأجزاء أخرى من الجسم والأعضاء الداخلية. هنا، نحن تصف طريقة جديدة للحث على متبي في ذباب الفاكهة. يتكون جهازنا من المؤثرات البالستية التي تعمل بالغاز. بالمقارنة مع نماذج ذبابة الفاكهة القائمة 14 ، 15 ، وطريقة لدينا لديه ميزة فريدة من نوعها لتقديم قياسلا يتم توجيهها إلا في رأس الذبابة الحرة، مما يسمح بالتحكم الدقيق بعوامل مختلفة، مثل شدة التأثير، والفترة الزمنية بين التأثيرات، والعدد الإجمالي للآثار المستمرة.
Protocol
Representative Results
Discussion
إن النماذج الحيوانية التي تصمم بأمانة خصائص كت، بما في ذلك التعديلات العصبية، والعلامات العصبية المرضية، والعجز السلوكي العصبي، ضرورية للكشف عن آليات المرض وتطوير الأهداف التشخيصية والعلاجية. ومن المفهوم أنه لا يوجد نموذج حيواني لمرض بشري مثالي في محاكاة جميع الن?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
Materials
| Aerosol Barrier | USA Scientific | 1120-8810 | Used as an impactor |
| 200 ul Pipette Tip | USA Scientific | 1111-0706 | Used as a fly head holder |
| 1000 ul Pipette Tip | USA Scientific | 1122-1830 | Used as a connector |
| 1 ml Tuberculin Syringe | Becton Dickinson | 309625 | |
| 60 mm Petri Dishes | Fisher Scientific | FB0875713A | Used as a tracking arenas |
| Flow Regulator | Genesee Scientific | 59-122WC | |
| Standard Clamp Holder/stand | EISCO Scientific | CH0688 | |
| Fine Brush | Genesee Scientific | 59-204 | |
| Flypad | Genesee Scientific | 59-114 | |
| Sylgard Silicone Elastomer | Dow Corning | 4019862 | |
| CCD Camera | Microsoft | HD-5000 | |
| Ctrax Walking Fly Tracker | Caltech | Ctrax 0.2.11 | |
| MATLAB Image Processing Toolbox | MATLAB | R2015b |
Referenzen
- McKee, A. C., et al. The first NINDS/NIBIB consensus meeting to define neuropathological criteria for the diagnosis of chronic traumatic encephalopathy. Acta Neuropathol. 131, 75-86 (2016).
- Martland, H. S. Punch drunk. JAMA. 91 (15), 1103-1107 (1928).
- Millspaugh, J. A. Dementia pugilistica. US Naval Med Bull. 35, 297-303 (1937).
- Omalu, B. I., et al. Chronic traumatic encephalopathy in a national football league player: part II. Neurosurgery. 59 (5), 1086-1092 (2006).
- Goldstein, L. E., et al. Chronic traumatic encephalopathy in blast-exposed military veterans and a blast neurotrauma mouse model. Sci Transl Med. 4 (134), (2012).
- Mez, J., Stern, R. A., McKee, A. C. Chronic traumatic encephalopathy: where are we and where are we going?. Curr Neurol Neurosci Rep. 13 (12), 407 (2013).
- McKee, A. C., et al. The spectrum of disease in chronic traumatic encephalopathy. Brain. 136 (Pt 1), 43-64 (2013).
- Petraglia, A. L., et al. The spectrum of neurobehavioral sequelae after repetitive mild traumatic brain injury: a novel mouse model of chronic traumatic encephalopathy. J Neurotrauma. 31 (13), 1211-1224 (2014).
- Hirth, F. Drosophila melanogaster in the study of human neurodegeneration. CNS Neurol Disord Drug Targets. 9 (4), 504-523 (2010).
- Littleton, J. T., Ganetzky, B. Ion channels and synaptic organization: analysis of the Drosophila genome. Neuron. 26 (1), 35-43 (2000).
- Appel, L. F., et al. The Drosophila Stubble-stubbloid gene encodes an apparent transmembrane serine protease required for epithelial morphogenesis. Proc Natl Acad Sci USA. 90 (11), 4937-4941 (1993).
- Piyankarage, S. C., Featherstone, D. E., Shippy, S. A. Nanoliter hemolymph sampling and analysis of individual adult Drosophila melanogaster. Anal Chem. 84 (10), 4460-4466 (2012).
- Katzenberger, R. J., et al. A Drosophila model of closed head traumatic brain injury. Proc Natl Acad Sci USA. 110 (44), E4152-E4159 (2013).
- Barekat, A., et al. Using Drosophila as an integrated model to study mild repetitive traumatic brain injury. Sci Rep. 6, 25252 (2016).
- Katzenberger, R. J., et al. A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila. J Vis Exp. (e52905), (2015).
- Branson, K., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. H. High-throughput ethomics in large groups of Drosophila. Nat Methods. 6 (6), 451-457 (2009).
- Straw, A. D., Dickinson, M. H., et al. Motmot, an open-source toolkit for realtime video acquisition and analysis. Source Code Biol Med. 4 (5), 1-10 (2009).
- Talavage, T. M., et al. Functionally-detected cognitive impairment in high school football players without clinically-diagnosed concussion. J Neurotrauma. 31 (4), 327-338 (2014).
- Theadom, A., et al. Frequency and impact of recurrent traumatic brain injury in a population-based sample. J Neurotrauma. 32 (10), 674-681 (2015).
- Drobysheva, D., et al. An optimized method for histological detection of dopaminergic neurons in Drosophila melanogaster. J Histochem Cytochem. 56 (12), 1049-1063 (2008).
