Méthodes pour caractériser spontanée et induite par Locomotion sursaut dans un modèle de la maladie de Parkinson induite de la roténone-de<em> Drosophila</em
Summary
La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative qui résulte de la dégénérescence des neurones dopaminergiques dans le système nerveux central, ce qui provoque des défauts de locomotion. modèles de roténone la maladie de Parkinson chez la drosophile. Le présent document décrit deux essais qui caractérisent les lacunes à la fois spontanées et surprendre induites locomotion causés par la roténone.
Abstract
La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative qui résulte de la dégénérescence des neurones dopaminergiques dans le système nerveux central, principalement dans la substance noire. La maladie provoque des déficiences motrices, qui présentent comme la rigidité, des tremblements et de la démence chez les humains. La roténone est un insecticide qui provoque des dommages oxydatifs en inhibant la fonction de la chaîne de transport des électrons dans les mitochondries. Il est également utilisé pour modéliser la maladie de Parkinson dans la drosophile. Les mouches ont une réponse négative geotactic inhérente, ce qui les obligent à monter vers le haut après avoir été surpris. Il a été établi que la roténone provoque des anomalies de mortalité et de locomotion début qui perturbent la capacité des mouches à grimper après qu'ils ont été exploitées vers le bas. Cependant, l'effet de la roténone sur le mouvement spontané n'est pas bien documenté. Cette étude décrit deux essais de débit sensibles, reproductibles, et élevés pour caractériser les carences induites roténone enlocomotion et la locomotion spontanée à long terme à court terme sursaut induite chez la drosophile. Ces dosages peuvent être facilement adaptés pour caractériser d'autres modèles de Drosophila de défauts de locomotion et de l'efficacité d'agents thérapeutiques.
Introduction
les irrégularités de locomotion sont un symptôme majeur de la maladie de Parkinson et sont en grande partie due à une dégradation des neurones dopaminergiques de la substantia nigra 1. La roténone est un insecticide cétoniques qui a été largement étudié pour modéliser les déficits moteurs parkinsoniens chez la drosophile 2-6. La roténone provoque des dommages oxydatifs en bloquant la voie de la phosphorylation oxydative, ce qui entraîne finalement la mort de la cellule 7. Les neurones dopaminergiques sont plus sensibles à la toxicité de la roténone, ce qui rend les effets de la substance chimique principalement basée 2,7 moteur. En induisant les symptômes de la maladie de Parkinson chez les mouches, nous pouvons mieux comprendre la maladie et ses symptômes remédier 6,8-11. Drosophila fournit un bon modèle pour étudier cet effet parce qu'ils sont génétiquement docile, facile à entretenir, et ont un cycle de vie rapide.
Plusieurs études ont montré que la roténone provoque à court terme sursaut induitedéfauts de locomotion chez la drosophile de les mouches sont maintenus sur l'alimentation de la roténone complété, ils montrent une réponse plus lente geotactic négatif après sursaut 2-6. Leur incapacité à monter vers le haut dans un appareil flacon aussi rapidement que les essais de contrôle indique des défauts de locomotion induite sursaut.
L'effet de la roténone sur le long terme, le mouvement spontané n'est pas bien décrite. Surveillance de l'activité chez la drosophile (barrages) ont été utilisés avec succès pour surveiller les mouvements chez la drosophile rythme circadien étudie 12,13. Les mouches sont placés dans des tubes individuels, qui sont chargés dans la DAM. Cet appareil est équipé d'un capteur infrarouge, qui compte le nombre de fois où une mouche rompt le faisceau infrarouge. Ces chiffres peuvent être utilisés comme mesure de la locomotion et 12,13 activité intacte. En plaçant les mouches dans un DAM, l'effet de la roténone sur leur locomotion à long terme peut être caractérisé. Cette étude décrit les méthodes à AEMlocomotion et la locomotion spontanée à long terme ure à court terme sursaut induite afin de mieux comprendre les effets de la roténone médiation déficiences motrices. Caractérisation des carences de locomotion mimant la maladie de Parkinson sont importants car ils permettent l'étude d'autres composés qui peuvent inverser ces défauts de locomotion.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dans cette étude, nous décrivons deux procédures pour mesurer à la fois la locomotion spontanée à long terme et de la locomotion induite sursaut court-terme dans un modèle drosophile induit roténone de la maladie de Parkinson. On peut aussi mesurer ces caractéristiques de la locomotion chez les mouches exposés à d'autres agents pharmacologiques connus pour modéliser la maladie de par exemple de la maladie de Parkinson, le paraquat 14, les modèles génétiqu…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier Qiuli Wang, Centre de ressources de langues, Colby College, de l'assistance technique avec le traitement vidéo et Eric Thomas, département de musique, Colby College, pour fournir la musique de fond. Ce projet a été financé par des subventions du Centre national des ressources de recherche, INBRE (P20RR016463-12), l'Institut national des sciences médicales générales (P20 de GM103423-12), les ressortissants Institutes of Health et la Division des sciences Grant, Colby College (STA). JL et LWM ont été pris en charge par des subventions du Fonds Scholar été, 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).
