Un metodo per infliggere Chiuso Testa trauma cranico in<em> Drosophila</em

Summary

Qui si descrive un metodo per infliggere cranico chiuso lesione cerebrale traumatica (TBI) in Drosophila. Questo metodo fornisce un gateway per studiare i meccanismi cellulari e molecolari che sono alla base delle patologie TBI utilizzando la vasta gamma di strumenti sperimentali e le tecniche disponibili per le mosche.

Abstract

Lesione cerebrale traumatica (TBI) colpisce milioni di persone ogni anno, causando perdita di valore di fisico, cognitivo, e funzioni comportamentali e la morte. Gli studi che utilizzano Drosophila hanno contribuito importanti passi avanti nella comprensione dei processi neurologici. Così, con l'obiettivo di comprendere le basi cellulari e molecolari di patologie TBI negli esseri umani, abbiamo sviluppato il dispositivo High Impact Trauma (HIT) di infliggere alla testa chiusa TBI in mosche. Le mosche sottoposte alla visualizzazione fenotipi dispositivo HIT coerenti con TBI umana, come incapacità temporanea e progressiva neurodegenerazione. Il dispositivo HIT utilizza un meccanismo a molla per spingere basato mosche contro la parete di una fiala, causando danni meccanici al cervello mosca. Il dispositivo è economico e facile da costruire, il suo funzionamento è semplice e rapida, e produce risultati riproducibili. Di conseguenza, il dispositivo HIT può essere combinato con strumenti sperimentali esistenti e tecniche per mosche per affrontare fondamentaledomande su TBI che possono portare allo sviluppo di strumenti diagnostici e terapie per TBI. In particolare, il dispositivo HIT può essere utilizzato per eseguire schermi genetici su larga scala per comprendere la base genetica di patologie TBI.

Introduction

Lesione cerebrale traumatica (TBI) è definita come lesioni al cervello da una forza meccanica esterna. Più comunemente, i risultati TBI da forze testa chiusi quali forze smussati e accelerazioni inerziali e decelerazione che causano il cervello per colpire l'interno del cranio. Negli Stati Uniti, si stima che 50.000 persone muoiono ogni anno per TBI e 2,5-6.500.000 individui vivono con le conseguenze del trauma cranico, tra cui debilitante fisico, cognitivo, e problemi comportamentali ^1,2. Le conseguenze del trauma cranico non solo a causa di infortuni meccanici primari al cervello, ma anche per le lesioni cellulari e molecolari secondari al cervello e altri tessuti che si verificano nel corso del tempo ^3-5. Lo sviluppo di approcci per diagnosticare e trattare TBI ha dimostrato di essere difficile, perché TBI è un processo patologico complesso. La variabilità delle lesioni primarie, la fisiologia umana, e fattori ambientali si traduce in eterogenei i secondarionjuries e patologie. Fattori variabili esistenti includono la gravità della lesione primaria, il tempo tra lesioni primarie ripetitive, e l'età e il genotipo dell'individuo. Capire come ogni fattore variabile contribuisce alle conseguenze di trauma cranico è probabile che per aiutare nello sviluppo di approcci per diagnosticare e trattare TBI ^6,7.

Qui si descrive un metodo per infliggere testa TBI chiuso in Drosophila melanogaster (moscerino della frutta) che può essere utilizzato per delineare il contributo dei fattori variabili per le conseguenze del trauma cranico. Il metodo si basa su una prima osservazione che intensamente colpire il lato di un flaconcino cultura mosca contro il palmo di una mano causato wild-type vola a diventare temporaneamente inabili, un probabile conseguenza di TBI. Così, abbiamo costruito il Trauma (HIT) dispositivo ad alto impatto di ricapitolare le forze di accelerazione e decelerazione dall'azione incisiva mano. Un film ad alta velocità mostra che un singolo colpo dallaHIT dispositivo fa sì che vola a contattare il muro flacone più volte con la loro testa e il corpo ^8. In una certa misura, tutti i contatti sono suscettibili di causare il cervello mosca per rimbalzare e deformare contro la capsula testa, simile a quanto accade per gli esseri umani in cadute e incidenti stradali ^9. Di conseguenza, mosche trattato con il display fenotipi dispositivo HIT coerenti con lesioni cerebrali, tra cui incapacità temporanea seguita da atassia, graduale recupero della mobilità, cambiamenti di espressione genica nella testa, e la progressiva neurodegenerazione nel cervello ^10. Così, il dispositivo HIT consente di studiare TBI utilizzando l'enorme arsenale di strumenti e tecniche sviluppate per mosche sperimentali.

Protocol

1. Costruzione del dispositivo di HIT Fissare la molla alla scheda utilizzando due morsetti e quattro viti (Figura 1A). Centrare i morsetti relativi alla larghezza della tavola e allineati l'uno con l'altro con il filo morsetto esterno con il bordo della scheda. Prima di collegare i morsetti, piegarli con una pinza per adattarsi perfettamente durante la primavera. NOTA: Vedi Tabella 1 per le descrizioni dei materiali necessari per la costruzione del dispositivo…

Representative Results

Siamo interessati a capire il motivo per cui le mosche muoiono poco dopo la lesione primaria. Per quantificare la morte, abbiamo determinato l'indice di mortalità in 24 ore (MI 24), che è la percentuale di mosche che sono morti entro 24 ore della lesione primaria. Mosche sottoposti a colpi dal dispositivo HIT sono state incubate a 25 ° C in una fiala con fly cibo, e il numero di mosche morte è stato contato dopo 24 ore. Abbiamo usato questo approccio per identificare fattori che influenzano il MI <sub…

Discussion

Il metodo dispositivo HIT si distingue da altri metodi che infliggono lesione traumatica in linea dal fatto che essa provoca cranico chiuso piuttosto che penetrante TBI ^11. Inoltre, il metodo di dispositivo HIT richiede meno tempo, fatica e abilità per infliggere TBI in molte mosche, in modo che il metodo è più suscettibili di altri metodi agli schermi genetici su larga scala. Infine, il fatto che le lesioni primarie inflitte dal dispositivo HIT non si limitano al cervello è un limite e un vantaggio. Si t…

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)