שיטות כדי לאפיין ספונטניות ומושרות רתיעת תנועה במודל של מחלת פרקינסון מושרה Rotenone של<em> דרוזופילה</em
Summary
מחלת פרקינסון היא הפרעה ניוונית של מערכת עצבים, הנובעת מהניוון של נוירונים דופאמין במערכת העצבים המרכזית, גורמים לליקויי תנועה. מודלים Rotenone מחלת פרקינסון בדרוזופילה. מאמר זה מתאר שני מבחני המאפיינים את ליקויי תנועה הן ספונטניים ולהבהיל מושרים נגרמים על ידי rotenone.
Abstract
מחלת פרקינסון היא הפרעה ניוונית של מערכת עצבים, הנובעת מהניוון של נוירונים דופאמין במערכת העצבים המרכזית, בעיקר בnigra substantia. המחלה גורמת לליקויים מוטוריים, המציגים כנוקשות, רעד ודמנציה בבני אדם. Rotenone הוא קוטל חרקים הגורמים לניזק חמצוני על ידי עיכוב הפונקציה של שרשרת העברת האלקטרונים במיטוכונדריה. כמו כן הוא משמש מודל למחלת פרקינסון בדרוזופילה. יש לי זבובים תגובה טבועה שלילית geotactic, שמחייבת אותם לטפס כלפי מעלה על שנבהל. זה כבר נקבע, כי rotenone גורם לפגמי תמותה ותנועה מוקדמים שמשבשים את יכולתם של הזבובים לטפס לאחר שהם כבר טפח כלפי מטה. עם זאת, ההשפעה של rotenone בתנועה ספונטנית אינה מתועדת היטב. מחקר זה מתאר שני מבחני תפוקה רגישים, לשחזור, וגבוהים לאפיין ליקויים הנגרם על ידי rotenone בלטווח קצר בהלה-induced תנועה ותנועה ספונטנית לטווח ארוך בדרוזופילה. מבחני אלה יכולים להיות מותאמים בנוחות לאפיין מודלים דרוזופילה אחרים של ליקויי תנועה ויעילות של סוכנים טיפוליים.
Introduction
ליקויי תנועה הם סימפטום עיקרי של מחלת פרקינסון ונגרמים בעיקר על ידי הידרדרות של נוירונים דופאמין של nigra substantia 1. Rotenone הוא קוטל חרקים ketonic שנחקר בהרחבה למודל גירעונות מנוע פרקינסון בדרוזופילה 2-6. Rotenone גורם לניזק חמצוני על ידי חסימת נתיב זרחון חמצוני, אשר בסופו גורם לתא מוות 7. נוירונים דופאמין נוטים יותר לרעילות rotenone, מה שהופך את ההשפעות של הכימיקלים בעיקר מנוע מבוסס 2,7. על ידי גרימת תסמיני מחלת פרקינסון בזבובים, אנו יכולים להבין טובים יותר את המחלה ולתקן הסימפטומים שלה 6,8-11. דרוזופילה מספקת מודל טוב ללימוד השפעה זו משום שהם גנטיים צייתנים, קלים לתחזוקה, ויש לי מחזור חיים מהיר.
מספר מחקרים הראו כי rotenone גורם מושרה בהלה לטווח קצרליקויי תנועה בזבובי דרוזופילה -כאשר נשמרים על מזון בתוספת rotenone, הם מראים תגובת geotactic שלילית איטי יותר לאחר 2-6 בהלה. כישלונם לטפס כלפי מעלה במנגנון בקבוקון מהר ככל ניסויי שליטה מעיד על פגמי תנועה מושרה בהלה.
ההשפעה של rotenone בטווח ארוך, תנועה ספונטנית אינה מתוארת היטב. צגי פעילות דרוזופילה (סכרים) שימשו בהצלחה כדי לפקח על תנועה בקצב היממה דרוזופילה לומדת 12,13. זבובים ממוקמים בצינורות בודדים, אשר נטענים לתוך DAM. מנגנון זה מצויד בחיישן אינפרא אדום, שסופר את מספר הפעמים לטוס שובר את קרן אינפרא האדומה. ספירה אלה יכול לשמש כמדד לתנועה ופעילות 12,13 באין מפריע. על ידי הצבת זבובים בDAM, ההשפעה של rotenone על תנועתם לטווח ארוך יכולה להיות מאופיינת. מחקר זה מתאר שיטות לשקילת המשקל הגלטווח קצר יור בהלה-induced תנועה ותנועה ספונטנית לטווח ארוך על מנת להבין טוב יותר את ההשפעות של ליקויים מוטוריים rotenone בתיווך. אפיון של ליקויי תנועה מחקה מחלת פרקינסון הוא חשובים משום שהם מאפשרים לחקר תרכובות אחרות אשר עשוי להפוך ליקויי תנועה אלה.
Protocol
Representative Results
Discussion
במחקר זה, אנו מתארים שני תהליכים למדידת שתי תנועה ספונטנית לטווח ארוך ותנועה מושרה בהלה לטווח קצר במודל דרוזופילה מושרה rotenone של מחלת פרקינסון. אפשר גם למדוד את מאפייני תנועה אלה בזבובים נחשפו לסוכנים אחרים תרופתיים הידועים למודל לדוגמא מחלת פרקינסון, …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
המחברים מבקשים להודות לQiuli וואנג, שפת מרכז משאבים, קולבי מכללה, לקבלת סיוע טכני בעיבוד וידאו ואריק תומאס, מחלקה למוסיקה, קולבי מכללה, למתן המוזיקה הרקע. פרויקט זה נתמך על ידי מענקים מהמרכז הלאומי למחקר משאבים, INBRE (P20RR016463-12), המכון הלאומי למדעי רפואה כלליים (GM103423-12 P20), אזרחי מכוני בריאות ומדע האגף גרנט, קולבי המכללה (STA). JL וLWM נתמכו על ידי מענקים מהקיץ Scholar קרן, קולבי מכללה.
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).
