Une méthode d'infliger Fermé chef Traumatic Brain Injury dans<em> Drosophila</em

Summary

Nous décrivons ici une méthode pour infliger tête fermée cérébrale traumatique blessures (TBI) chez la drosophile. Cette méthode fournit une passerelle pour enquêter sur les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent pathologies TBI en utilisant la vaste gamme d'outils expérimentaux et techniques disponibles pour les mouches.

Abstract

Lésion cérébrale traumatique (TBI) affecte des millions de personnes chaque année, provoquant une insuffisance de physique, cognitif, et les fonctions comportementales et de la mort. Les études utilisant la drosophile ont contribué percées importantes dans la compréhension des processus neurologiques. Ainsi, dans le but de comprendre la base moléculaire et cellulaire de pathologies TBI chez les humains, nous avons développé le dispositif High Impact Trauma (HIT) à infliger tête fermée TBI dans les mouches. Les mouches soumises à l'affichage des phénotypes de périphériques compatibles avec HIT TBI humaine tels que l'incapacité temporaire et une neurodégénérescence progressive. Le dispositif de HIT utilise un mécanisme basé sur ressort pour propulser mouches contre le mur d'un flacon, causant des dommages mécaniques au cerveau de la mouche. Le dispositif est peu coûteux et facile à construire, son fonctionnement est simple et rapide, et il produit des résultats reproductibles. Par conséquent, le dispositif de HIT peut être combiné avec des outils et des techniques de vol pour répondre fondamentale expérimentales existantesquestions sur TBI qui peuvent conduire au développement de diagnostics et traitements de TBI. En particulier, le dispositif de HIT peut être utilisé pour effectuer des criblages génétiques à grande échelle pour comprendre la base génétique des pathologies TBI.

Introduction

Une lésion cérébrale traumatique (TBI) est défini comme étant une lésion au cerveau à partir d'une force mécanique externe. La plupart du temps, les résultats de TBI forces crâniens fermés tels que les forces d'inertie et de l'accélération franches et des forces de décélération qui provoquent le cerveau de frapper l'intérieur du crâne. Aux États-Unis, on estime que 50 000 personnes meurent chaque année de TBI et de 2,5 à 6.500.000 personnes vivent avec les conséquences de TBI, y compris débilitante physique, cognitif, des problèmes de comportement et ^1,2. Les conséquences de TBI sont pas seulement due à des lésions mécaniques primaires dans le cerveau mais aussi à des blessures secondaires cellulaires et moléculaires dans le cerveau ainsi que d'autres tissus qui se produisent au cours du temps ^5.3. Le développement d'approches pour diagnostiquer et traiter TBI est avérée difficile parce TBI est un processus de maladie complexe. La nature variable des blessures primaires, la physiologie humaine et les facteurs environnementaux en résulte i secondaire hétérogènenjuries et pathologies. Facteurs variables sous-jacentes comprennent la gravité de la blessure principale, le temps entre les blessures répétitives primaires, et l'âge et le génotype de l'individu. Comprendre comment chaque facteur variable contribue aux conséquences de TBI est susceptible d'aider à l'élaboration d'approches pour diagnostiquer et traiter ^6,7 TBI.

Nous décrivons ici une méthode pour infliger fermé tête TBI dans Drosophila melanogaster (mouches des fruits) qui peut être utilisé pour délimiter la contribution des facteurs variables pour les conséquences de TBI. La méthode est basée sur une observation initiale que frapper intensément le côté d'un flacon de culture de volée contre la paume d'une main causé de type sauvage vole à devenir temporairement inapte, une conséquence probable de TBI. Ainsi, nous avons construit le dispositif à fort impact des traumatismes (HIT) de récapituler les forces d'accélération et de décélération de l'action de frapper à la main. Un film à haute vitesse montre qu'une seule frappe de laHIT dispositif provoque vole au contact de la paroi du flacon plusieurs fois avec leur tête et le corps ^8. Dans une certaine mesure, tous les contacts sont susceptibles de provoquer le cerveau de la mouche à ricocher et déformer contre la capsule de la tête, semblable à ce qui se passe à l'homme dans les chutes et les accidents de voiture ^9. En conséquence, les mouches traité avec les phénotypes affichage de l'appareil de HIT compatibles avec lésion cérébrale, y compris une incapacité temporaire suivie par une ataxie, une reprise progressive de la mobilité, des changements d'expression des gènes dans la tête, et la neurodégénérescence progressive dans le cerveau ^10. Ainsi, le dispositif de HIT permet d'étudier TBI en utilisant l'énorme arsenal d'outils et de techniques développées pour les mouches expérimentales.

Protocol

1. La construction de l'appareil de HIT Accrocher le ressort au conseil à l'aide de deux pinces et quatre vis (figure 1A). Centrer les pinces par rapport à la largeur de la planche et Butt-les un contre l'autre avec la chasse d'eau de serrage externe avec le bord de la carte. Avant de fixer les pinces, les plier en utilisant une pince pour tenir étroitement au cours du printemps. NOTE: Voir le tableau 1 pour les descriptions des matériaux nécessair…

Representative Results

Nous sommes intéressés à comprendre pourquoi les mouches meurent peu après la lésion primaire. Pour quantifier la mort, nous avons déterminé l'indice de mortalité à 24 h (MI 24), qui est le pourcentage de mouches qui sont morts dans les 24 heures de la blessure primaire. Les mouches soumises à des grèves du dispositif de HIT ont été incubées à 25 ° C dans un flacon avec de la nourriture à la mouche, et le nombre de mouches mortes a été compté après 24 h. Nous avons utilisé cette appr…

Discussion

La méthode de dispositif de HIT se distingue des autres méthodes qui leur causent des lésions traumatiques chez les mouches par le fait qu'il provoque la tête privée plutôt que de pénétrer TBI ^11. En outre, la méthode de dispositif de HIT prend moins de temps, d'efforts et d'habileté pour infliger des TBI dans beaucoup de mouches, de sorte que la méthode est plus favorable que d'autres méthodes à écrans génétiques à grande échelle. Enfin, le fait que les blessures infligées …

Materials

Zinc plated compression spring	The Hillman  Group	540189	9 7/8 in (length), 15/16 in (outer diameter), 0.12 in (wire size)
Wooden board			9 in (length), 6.5 in (width), 0.75 in (height)
Clamps	Sigma Electrical Manufacturing Corporation	49822	3.10 in (length), 0.68 in (width), 1.11 in (height), EMT Two Hole Straps, click on type for 1 inch steel EMT conduit
Loop half of self-adhesive velcro			3 in (length), (3/4 in width)
Polyurethane ice bucket cover	Fisher Scientific	02-591-45	9 1/8 in (length), 9 1/8 in (width), 1 1/4 in (height)
Plastic fly vials	Applied Scientific	AS-510	3 11/16 in (height), 1 1/16 in (inner diameter), 1 1/8 in (outer diameter)
Large cotton balls	Fisher Scientific	22-456-883
Paper protractor			10 in (diameter)