Methoden zur Charakterisierung Spontan und Startle-induzierte Locomotion in einer Rotenon-induzierten Parkinson-Krankheit Modell der<em> Drosophila</em
Summary
Parkinson-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung, die aus der Degeneration der dopaminergen Neuronen im Zentralnervensystem führt, wodurch Bewegungsfehler. Rotenon Modellen der Parkinson-Krankheit in Drosophila. In diesem Dokument werden zwei Tests, die sowohl spontan als auch erschrecken-induzierten Bewegungsmangel durch Rotenon verursacht charakterisieren.
Abstract
Parkinson-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung, die aus der Degeneration der dopaminergen Neuronen führt das Zentralnervensystem, vor allem in der Substantia nigra. Die Krankheit verursacht motorischen Defiziten, die als Steifigkeit, Zittern und Demenz bei Menschen zu präsentieren. Rotenon ist ein Insektizid, das oxidative Schäden verursacht durch die Hemmung der Funktion der Elektronentransportkette in den Mitochondrien. Es wird auch zur Behandlung der Parkinson-Krankheit in Drosophila zu modellieren. Fliegen haben eine inhärente negativen geotactic Antwort, die sie nach oben zu klettern, auf Erschrecken zwingt. Es wurde festgestellt, dass Rotenon verursacht frühe Sterblichkeit und Mängel, die Fortbewegung der Fliegen Fähigkeit zu klettern, nachdem sie zuvor nach unten geklopft zu stören. Jedoch ist die Wirkung auf die spontane Bewegung Rotenon nicht gut dokumentiert. Diese Studie beschreibt zwei empfindliche, reproduzierbare und Hochdurchsatz-Assays Rotenon-induzierten Mängel kennzeichnenkurzfristige Schreck-induzierten Fortbewegung und langfristige spontane Fortbewegung in Drosophila. Diese Assays können leicht angepasst, um andere Drosophila Modelle von Bewegungsfehlern und Wirksamkeit von therapeutischen Mitteln zu charakterisieren.
Introduction
Fortbewegungsmangel sind ein Hauptsymptom der Parkinson-Krankheit und sind weitgehend durch Verschlechterung der dopaminergen Neuronen der Substantia nigra 1 verursacht. Rotenon ist ein Insektizid, das Keton eingehend untersucht worden ist, um die Parkinson-motorische Defizite in Drosophila 2-6 modellieren. Rotenon verursacht oxidativen Schäden durch die Blockierung der oxidativen Phosphorylierung Weg, die letztlich zum Zelltod 7. Dopaminergen Neuronen sind anfälliger für Rotenon Toxizität, so dass die Auswirkungen der chemischen hauptsächlich Motors auf 2,7. Durch die Induktion Symptome des Morbus Parkinson in Fliegen, können wir besser verstehen, die Krankheit und ihre Symptome zu beheben 6,8-11. Drosophila bietet ein gutes Modell für die Untersuchung dieser Effekt, weil sie genetisch manipulierbaren, leicht zu pflegen sind, und haben einen schnellen Lebenszyklus.
Mehrere Studien haben gezeigt, dass Rotenon verursacht kurzfristige Schreck-induzierteFortbewegung Mängel in Drosophila -Wenn Fliegen werden auf Rotenon-Lebensmittel ergänzt gehalten, zeigen sie eine langsamere Reaktion nach negativen geotactic Schreck 2-6. Ihr Versagen, nach oben in einem Fläschchen Gerät so schnell wie Steuer Studien klettern ist bezeichnend für Schreck-induzierten Bewegungsfehler.
Die Wirkung von Rotenon auf langfristige, ist spontane Bewegung nicht gut beschrieben. Drosophila Aktivitätsmonitore (Dämme) erfolgreich verwendet, um Bewegung in Drosophila zirkadianen Rhythmus zu überwachen studiert 12,13. Fliegen werden in Einzelrohre, die in das DAM geladen angeordnet. Diese Vorrichtung ist mit einem Infrarotsensor, der die Anzahl von Malen eine Fliege bricht den Infrarotstrahl zählt ausgestattet. Diese Zählwerte können als Maß für die ungestörte Fortbewegung und Aktivität 12,13 verwendet werden. Durch die Platzierung Fliegen in einer DAM, kann die Wirkung von Rotenon auf ihre langfristige Fortbewegung charakterisiert werden. Diese Studie beschreibt die Methoden zum MessenUre kurzfristige Schreck-induzierten Fortbewegung und langfristige spontane Fortbewegung, um die Auswirkungen von Rotenon vermittelten motorischen Defiziten besser zu verstehen. Charakterisierung von Bewegungsmangel imitiert Parkinson-Krankheit sind wichtig, weil sie es erlauben, die Untersuchung von anderen Verbindungen, die diese Bewegungsfehler der Rückwärtsgang kann.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dieser Studie beschreiben wir zwei Verfahren zur Messung sowohl langfristige Fortbewegung spontane und kurzfristige Schreck-induzierten Fortbewegung in einer Rotenon-induzierten Drosophila Modell der Parkinson-Krankheit. Man kann auch diese Bewegungs Merkmale entfernt, um andere pharmakologische Wirkstoffe bekannt, die Parkinson-Krankheit zB Typ, Paraquat 14, genetischen Modellen der Parkinson-Krankheit beispielsweise alpha-Synuclein-Mutanten 15 und andere Flugmodelle …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken Qiuli Wang, Sprachlernzentrum, Colby College, für die technische Unterstützung bei der Videoverarbeitung und Eric Thomas, Abteilung Musik, Colby College, für die Bereitstellung der Hintergrundmusik. Dieses Projekt wurde durch Zuschüsse aus dem National Center for Research Resources, INBRE (P20RR016463-12), dem Nationalen Institut für General Medical Sciences (P20 GM103423-12) unterstützt, Nationals Institutes of Health und Wissenschaft Abteilung Grant, Colby College (STA). JL und LWM wurden durch Zuschüsse von Sommer Scholar Fund, Colby College unterstützt.
Materials
| Standard narrow vials | Genesee Scientific | 32-120 | |
| Rotenone | Sigma | R8875 | Store in freezer, make fresh for each experiment |
| Dimethyl Sulfoxide (DMSO) | Sigma | D8418 | Solvent for rotenone |
| Instant Drosophila medium | Carolina Biological | Formula 4-24 | |
| Drosophila activity monitor (DAM) | Trikinetics | DAM2 | trikinetics.com |
| DAM tubes | Trikinetics | Tubes 5X65 mm | |
| Recipe for Rotenone +food (125 mM dose) | Make 62.5 mM rotenone stock solution in DMSO by dissolving 25 mg rotenone in 1 ml DMSO | ||
| For 125 mM dose, add 10 mM rotenone stock in DMSO to 5 ml water. |
References
- Olanow, C. W., Tatton, W. G. Etiology and pathogenesis of Parkinson’s disease. Annual review of neuroscience. 22, 123-144 (1999).
- Coulom, H., Birman, S. Chronic exposure to rotenone models sporadic Parkinson’s disease in Drosophila melanogaster. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 24, 10993-10998 (2004).
- Hosamani, R., Ramesh, S. R., Muralidhara, Attenuation of rotenone-induced mitochondrial oxidative damage and neurotoxicty in Drosophila melanogaster supplemented with creatine. Neurochemical research. 35, 1402-1412 (2010).
- Islam, R., et al. A neuroprotective role of the human uncoupling protein 2 (hUCP2) in a Drosophila Parkinson’s disease model. Neurobiology of disease. 46, 137-146 (2012).
- Lawal, H. O., et al. The Drosophila vesicular monoamine transporter reduces pesticide-induced loss of dopaminergic neurons. Neurobiology of. 40, 102-112 (2010).
- St Laurent, ., O’Brien, R., M, L., Ahmad, S. T. Sodium butyrate improves locomotor impairment and early mortality in a rotenone-induced Drosophila model of Parkinson’s disease. Neurosciences. 246, 382-390 (2013).
- Sherer, T. B., et al. Mechanism of toxicity in rotenone models of Parkinson’s disease. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 23, 10756-10764 (2003).
- Munoz-Soriano, V., Paricio, N. Drosophila models of Parkinson’s disease: discovering relevant pathways and novel therapeutic strategies. Parkinson’s disease. , 520640 (2011).
- Steffan, J. S., et al. Histone deacetylase inhibitors arrest polyglutamine-dependent neurodegeneration in Drosophila. Nature. 413, 739-743 (2001).
- Auluck, P. K., Bonini, N. M. Pharmacological prevention of Parkinson disease in Drosophila. Nature medicine. 8, 1185-1186 (2002).
- Whitworth, A. J., et al. Increased glutathione S-transferase activity rescues dopaminergic neuron loss in a Drosophila model of Parkinson’s disease. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102, 8024-809 (2005).
- Ahmad, S. T., Steinmetz, S. B., Bussey, H. M., Possidente, B., Seggio, J. A. Larval ethanol exposure alters free-running circadian rhythm and per Locus transcription in adult D. melanogaster period mutants. Behavioural brain research. 241, 50-55 (2013).
- Seggio, J. A., Possidente, B., Ahmad, S. T. Larval ethanol exposure alters adult circadian free-running locomotor activity rhythm in Drosophila melanogaster. Chronobiology international. 29, 75-81 (2012).
- Chaudhuri, A., et al. Interaction of genetic and environmental factors in a Drosophila parkinsonism model. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 27, 2457-2467 (2007).
- Feany, M. B., Bender, W. W. A Drosophila model of Parkinson’s disease. Nature. 404, 394-398 (2000).
- Ali, Y. O., Escala, W., Ruan, K., Zhai, R. G. Assaying locomotor, learning, and memory deficits in Drosophila models of neurodegeneration. Journal of Visualized Experiments : JoVE. , (2011).
- Gargano, J. W., Martin, I., Bhandari, P., Grotewiel, M. S. Rapid iterative negative geotaxis (RING): a new method for assessing age-related locomotor decline in Drosophila. Experimental gerontology. 40, 386-395 (2005).
- Nichols, C. D., Becnel, J., Pandey, U. B. Methods to assay Drosophila behavior. Journal of visualized experiments : JoVE. , (2012).
- Slawson, J. B., Kim, E. Z., Griffith, L. C. High-resolution video tracking of locomotion in adult Drosophila melanogaster. Journal of Visualized Experiments : JoVE. , (2009).
