Summary

Un método para infligir Cerrado Jefe lesión cerebral traumática en<em> Drosophila</em

Published: June 30, 2015
doi:

Summary

Aquí se describe un método para infligir cabeza cerrada lesión cerebral traumática (TBI) en Drosophila. Este método proporciona una puerta de entrada para investigar los mecanismos celulares y moleculares que subyacen a patologías TBI utilizando la amplia gama de herramientas experimentales y técnicas disponibles para las moscas.

Abstract

La lesión cerebral traumática (TBI) afecta a millones de personas cada año, causando deterioro de la física, cognitiva, y las funciones de comportamiento y de la muerte. Los estudios que utilizan Drosophila han contribuido importantes avances en la comprensión de los procesos neurológicos. Por lo tanto, con el objetivo de entender las bases celulares y moleculares de patologías TBI en los seres humanos, hemos desarrollado el dispositivo de Alto Impacto de Trauma (HIT) para infligir cabeza cerrada TBI en las moscas. Las moscas sometidas a la pantalla fenotipos dispositivo HIT consistentes con TBI humana tales como la incapacidad temporal y la neurodegeneración progresiva. El dispositivo HIT utiliza un mecanismo basado en el resorte para impulsar moscas contra la pared de un vial, causando daño mecánico al cerebro de la mosca. El dispositivo es barato y fácil de construir, su funcionamiento es simple y rápida, y produce resultados reproducibles. En consecuencia, el dispositivo HIT se puede combinar con las herramientas y técnicas para moscas para abordar fundamental experimentales existentespreguntas acerca de TBI que pueden conducir al desarrollo de diagnósticos y tratamientos para TBI. En particular, el dispositivo HIT puede ser utilizado para realizar cribados genéticos a gran escala para entender la base genética de patologías de TBI.

Introduction

La lesión cerebral traumática (TBI) se define como una lesión al cerebro de una fuerza mecánica externa. Por lo general, los resultados de TBI de las fuerzas de cabeza cerradas tales como fuerzas contundentes y aceleración inercial y fuerzas de desaceleración que hacen que el cerebro de huelga el interior del cráneo. En los Estados Unidos, se estima que 50.000 personas mueren cada año a partir de la LCT y 2,5-6.500.000 personas están viviendo con las consecuencias de TBI, incluyendo debilitante físico, cognitivo y problemas de comportamiento 1,2. Las consecuencias de TBI son no sólo debido a lesiones mecánicas primarias al cerebro, sino también a las lesiones celulares y moleculares secundarios en el cerebro, así como otros tejidos que se producen con el tiempo 3-5. El desarrollo de métodos para el diagnóstico y tratamiento de TBI ha demostrado ser difícil porque TBI es un proceso de enfermedad compleja. La naturaleza variable de las lesiones primarias, la fisiología humana y factores ambientales como resultado i secundaria heterogéneanjuries y patologías. Factores variable subyacente incluyen la gravedad de la lesión primaria, el tiempo entre las lesiones primarias repetitivas, y la edad y el genotipo del individuo. La comprensión de cómo cada factor variable contribuye a las consecuencias de la lesión cerebral traumática es probable que ayudar en el desarrollo de métodos para el diagnóstico y tratamiento de TBI 6,7.

Aquí se describe un método para infligir TBI cabeza cerrada en Drosophila melanogaster (mosca de la fruta) que se puede utilizar para delinear la contribución de factores variables a las consecuencias de TBI. El método se basa en una observación inicial que intensamente golpeando el lateral de un vial cultura mosca contra la palma de una mano hizo de tipo salvaje vuela para convertirse incapacitado temporalmente, una consecuencia probable de la LCT. Por lo tanto, hemos construido el dispositivo de Alto Impacto de Trauma (HIT) para recapitular las fuerzas de aceleración y deceleración de la acción de golpear la mano. Una película de alta velocidad muestra que un solo tiro desde laHIT dispositivo hace que vuela a ponerse en contacto con la pared del vial varias veces con la cabeza y el cuerpo 8. Hasta cierto punto, todos los contactos son susceptibles de causar el cerebro de la mosca a rebotar y deformarse en contra de la cápsula de la cabeza, similar a lo que ocurre con los seres humanos en caídas y accidentes automovilísticos 9. En consecuencia, las moscas tratadas con los fenotipos de visualización de dispositivos HIT consistentes con lesión cerebral, incluyendo la incapacidad temporal seguido de ataxia, la recuperación gradual de la movilidad, los cambios de expresión génica en la cabeza, y la neurodegeneración progresiva en el cerebro 10. Así, el dispositivo HIT hace posible el estudio de TBI utilizando el enorme arsenal de herramientas y técnicas desarrolladas para moscas experimentales.

Protocol

1. Construcción del Dispositivo HIT Conecte el muelle a la placa mediante dos abrazaderas y cuatro tornillos (Figura 1A). Centrar las abrazaderas relativas a la anchura de la junta directiva y Butt ellas una contra otra con el rubor de sujeción exterior con el borde de la placa. Antes de fijar las abrazaderas, doblarlas con unos alicates para encajar firmemente sobre la primavera. NOTA: Véase la Tabla 1 para las descripciones de los materiales necesarios para la con…

Representative Results

Estamos interesados ​​en entender por qué las moscas mueren poco después de la lesión primaria. Para cuantificar la muerte, se determinó el Índice de Mortalidad a las 24 horas (MI 24), que es el porcentaje de moscas que murió dentro de las 24 horas de la lesión primaria. Las moscas sometidas a ataques desde el dispositivo de HIT se incubaron a 25 ° C en un vial con la comida de la mosca, y el número de moscas muertas se contó después de 24 horas. Utilizamos este enfoque para identificar los fac…

Discussion

El método HIT dispositivo se distingue de otros métodos que infligen lesión traumática en las moscas por el hecho de que se hace que la cabeza cerrada en lugar de penetrar TBI 11. Además, el método dispositivo HIT toma menos tiempo, esfuerzo y habilidad para infligir TBI en muchas moscas, por lo que el método es más susceptible que otros métodos a las pantallas genéticos a gran escala. Por último, el hecho de que las lesiones primarias infligidas por el dispositivo HIT no se limitan al cerebro es a…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Esta labor fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud de subvención, R01 AG033620 (BG) y por Robert Draper Tecnología Financiación Innovación (DAW).

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)

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Citer Cet Article
Katzenberger, R. J., Loewen, C. A., Bockstruck, R. T., Woods, M. A., Ganetzky, B., Wassarman, D. A. A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila. J. Vis. Exp. (100), e52905, doi:10.3791/52905 (2015).

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