Methoden te karakteriseren Spontane en Schrik-geïnduceerde Locomotion in een-Rotenon geïnduceerde Parkinson's Disease Model van<em> Drosophila</em
Summary
Ziekte van Parkinson is een neurodegeneratieve aandoening die resulteert uit de degeneratie van dopaminerge neuronen in het centrale zenuwstelsel, waardoor voortbeweging defecten. Rotenone modellen ziekte van Parkinson in Drosophila. In dit document worden twee testen die zowel spontaan en schrikken geïnduceerde motoriek gebreken veroorzaakt door rotenon karakteriseren.
Abstract
Ziekte van Parkinson is een neurodegeneratieve aandoening die resulteert uit de degeneratie van dopaminerge neuronen in het centrale zenuwstelsel, vooral in de substantia nigra. De ziekte veroorzaakt motorische gebreken, die presenteren als stijfheid, trillingen en dementie bij mensen. Rotenone is een insecticide dat oxidatieve schade veroorzaakt door remming van de functie van de elektronen transportketen in mitochondria. Het wordt ook gebruikt voor het modelleren ziekte van Parkinson bij de Drosophila. Vliegen hebben een inherent negatieve geotactic reactie, die dwingt hen om naar boven te klimmen na te zijn geschrokken. Vastgesteld is dat rotenon veroorzaakt vroegtijdige sterfte en motoriek gebreken die de vliegen "klimvermogen nadat ze neerwaarts afgetapt verstoren. Echter, het effect van rotenon op spontane beweging niet goed gedocumenteerd. Deze studie schetst twee gevoelige, reproduceerbare en high throughput assays om-rotenone geïnduceerde deficiënties karakteriserenkortlopende schrikreacties-geïnduceerde motoriek en langdurige spontane motoriek in Drosophila. Deze testen kunnen gemakkelijk worden aangepast aan andere Drosophila modellen van beweging gebreken en efficiëntie van therapeutische middelen te karakteriseren.
Introduction
Locomotion gebreken een belangrijk symptoom van de ziekte van Parkinson en worden grotendeels veroorzaakt door aantasting van dopaminerge neuronen van de substantia nigra 1. Rotenon is een ketonradicaal insecticide dat is uitgebreid onderzocht aan motorische stoornissen Parkinson modelleren in Drosophila 2-6. Rotenone oxidatieve schade veroorzaakt door het blokkeren van de oxidatieve fosforylering route, die uiteindelijk leidt tot celdood 7. Dopaminerge neuronen zijn meer vatbaar voor toxiciteit rotenon, waardoor de effecten van de chemische voornamelijk motor gebaseerd 2,7. Door het induceren van symptomen van de ziekte van Parkinson in vliegt, kunnen we beter begrijpen van de ziekte en op te lossen zijn symptomen 6,8-11. Drosophila biedt een goed model voor het bestuderen van dit effect, omdat ze genetisch handelbaar, gemakkelijk te onderhouden, en hebben een snelle levenscyclus.
Verschillende studies hebben aangetoond dat rotenon veroorzaakt korte schrik geïnduceerdemotoriek defecten in Drosophila -wanneer vliegen worden bijgehouden op-rotenon aangevuld voedsel, ze tonen een langzamere negatieve geotactic respons na schrikreacties 2-6. Hun niet zo snel omhoog klimmen in een injectieflacon Inrichting trials controle is indicatief voor schrikreacties geïnduceerde voortbeweging defecten.
Het effect van rotenon langdurig is spontane beweging niet goed beschreven. Drosophila activiteitsmonitoren (DAM) zijn met succes gebruikt om beweging in Drosophila circadiane ritme volgen bestudeert 12,13. Vliegen worden geplaatst in afzonderlijke buizen, die in de DAM geladen. Deze inrichting is voorzien van een infrarood sensor, die het aantal malen een vlieg breekt de infraroodstraal telt. Deze tellingen kunnen worden gebruikt als een maat voor ongestoorde voortbeweging activiteit 12,13. Door vliegen in een DAM, kan het effect van rotenon op hun lange-termijn voortbeweging worden gekarakteriseerd. Deze studie beschrijft de methoden om MMO'sUre korte schrikreactie geïnduceerde motoriek en langdurige spontane motoriek om de effecten van rotenon gemedieerde motorische defecten beter te begrijpen. Karakterisering van voortbewegen tekortkomingen nabootsen van de ziekte van Parkinson zijn belangrijk omdat ze zorgen voor de studie van andere verbindingen die deze motoriek gebreken kunnen omkeren.
Protocol
Representative Results
Discussion
In deze studie beschrijven we twee procedures voor het meten van zowel de lange-termijn spontane motoriek en korte-termijn-schrik veroorzaakte motoriek in een-rotenone geïnduceerde Drosophila model van de ziekte van Parkinson. Men kan ook maatregel die locomotie kenmerken vliegen blootstelling aan andere farmacologische middelen bekend model Parkinson bijvoorbeeld paraquat 14, genetische modellen van de ziekte van Parkinson bijvoorbeeld alfa-synucleine mutanten 15 en and…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen graag Qiuli Wang, Taal Resource Center, Colby College bedanken voor technische bijstand met videoverwerking en Eric Thomas, afdeling muziek, Colby College, voor het verstrekken van de achtergrondmuziek. Dit project werd ondersteund door subsidies van het National Center for Research Resources, INBRE (P20RR016463-12), het Nationaal Instituut voor de General Medical Sciences (P20 GM103423-12), Nationals Institutes of Health and Science Division Grant, Colby College (STA). JL en LWM werden ondersteund door subsidies van de Zomer Scholar Fonds, Colby College.
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. |
Riferimenti
- 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. Neuroscienze. 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).
