طريقة مبتكرة من الدواء إلى عدة الزرد (<em> دانيو rerio</em>) والكمي لسحب
Summary
A novel method for reducing variability when exposing fish to drugs is explained. Fish exposed to various patterns of ethanol exposure were found to have altered anxiety levels during withdrawal in a light/dark scototaxic assay.
Abstract
Anxiety testing in zebrafish is often studied in combination with the application of pharmacological substances. In these studies, fish are routinely netted and transported between home aquaria and dosing tanks. In order to enhance the ease of compound administration, a novel method for transferring fish between tanks for drug administration was developed. Inserts that are designed for spawning were used to transfer groups of fish into the drug solution, allowing accurate dosing of all fish in the group. This increases the precision and efficiency of dosing, which becomes very important in long schedules of repeated drug administration. We implemented this procedure for use in a study examining the behavior of zebrafish in the light/dark test after administering ethanol with differing 21 day schedules. In fish exposed to daily-moderate amounts of alcohol there was a significant difference in location preference after 2 days of withdrawal when compared to the control group. However, a significant difference in location preference in a group exposed to weekly-binge administration was not observed.
This protocol can be generalized for use with all types of compounds that are water-soluble and may be used in any situation when the behavior of fish during or after long schedules of drug administration is being examined. The light/dark test is also a valuable method of assessing withdrawal-induced changes in anxiety.
Introduction
الزرد (دانيو rerio) هو نوع مكتملة العظام الصغيرة الناشئة في الهند الذي هو كائن نموذجا مفيدا للالسلوكي (1) والبحوث الطبية 2،3. كما تستخدم عادة في الزرد اختبار المواد الدوائية المختلفة من أجل تميز تأثيرها على السلوك. وقد تم استخدام الجرعات وجداول إدارة المخدرات المختلفة للتحقيق في سلوك الزرد بعد إدارة المركبات مثل المنشطات 4، 5 مزيلات القلق والإيثانول 6-8.
وقد حققت لدينا مختبر آثار اختلاف جداول إدارة الإيثانول على القلق الزرد وتنقل في التحقق جيدا الضوء / الظلام فحص 9، 20، كما يشار إلى الفحص scototaxic. وقد تم تطوير طريقة جديدة لإدارة الإيثانول لزيادة الكفاءة لالمتكررة، والإدارة اليومية على مدى فترة طويلة من الوقت (21 يوما) 6 </sتصل>. كانت الأساليب المستخدمة من قبل العملية، ومع ذلك، سعينا إلى تطوير طريقة التي خفضت المعاوضة، مع تكاليف الوقت المرتبط به، وسمحت في وقت واحد، والإدارة توقيتها بالضبط من المخدرات من اهتمام أعداد كبيرة من الأسماك. في البحث باستخدام الايثانول التقليدي، واحرز الزرد ونقل من خزان لآخر تحتوي على خليط مناسب من الايثانول والماء 10-12. في حين أن هذا الأسلوب هو مقبول على نطاق واسع، المعاوضة الزرد قد يزيد من تقلب في الوقت اللازم لإدخال وإزالة الأسماك من محلول الدواء. وبالتالي فإن التعرض المحدد لمجمع الفائدة قد تختلف على مدار تجربة تنطوي على جرعات متكررة. وهناك طريقة تقلل مصادر الخطأ الناجمة عن التقلبات في أوقات النقل وبالتالي مرغوب فيه. مع أسلوبنا ونحن قادرون على نقل كافة الأسماك في وقت واحد، مما أدى إلى متطابقة الوقت الجرعات في كل الأسماك. بعد التعرض الإيثانول (الموصوفة هنا)، الزرد يمكن اختبارها في أي العدد. dR من المقايسات السلوكية، بما فيها تلك التي تقيم القلق. الجرعات مجموعات من الأسماك باستخدام طريقة جديدة لديها الاستخدامات العملية تتجاوز قدرة على تكرار بدقة وتوحيد الجرعات بين المواضيع وعبر مجموعات من الأسماك. ظهور البرمجيات الجديدة التي تسمح لتتبع الأسماك متعددة في وقت واحد قد يرى الباحثون الاستفادة من الأساليب لضمان تكرارها والدقة في تجاربهم. وبالنظر إلى الانتشار الواسع لاستخدام الزرد باعتباره النموذج الحي لعلم الأعصاب السلوكي، وهذه الطريقة تزيد من الكفاءة والتطبيق العملي في الدراسات الدوائية المستقبلية.
في النموذج الحالي، كان يعمل جدول الجرعات المتكررة التي تعكس حوالي جداول الشرب الإنسان. تم تعيين الأسماك بشكل عشوائي إلى ثلاث مجموعات: السيطرة، يوميا المعتدلة، أو أسبوعي، بنهم. كان جدول الجرعات 21 يوما في المدة، واختياره لأنه تجاوز كثيرا مرات التعرض في الدراسات السابقة 7. تلقت الأسماك السيطرة الصفر جنة الموجودات والمطلوباتالحول، تلقت السمك يوميا معتدلة 0.2٪ كحول مرة واحدة في اليوم الواحد، وتلقى الأسماك أسبوعيا، حفلة 1.4٪ كحول مرة واحدة في الأسبوع. وقد استخدمت هذه المهمة الخفيفة / مظلمة لتقييم القلق 2 بعد أيام من الانسحاب. هذا اختبار بسيط نسبيا لإدارة والذي يستخدم ساحة مستطيلة فيها الجدران على جانب واحد هي بيضاء وعلى الجانب الآخر هي الداكنة 9. الزرد الكبار يفضلون بقوة الجانب المظلم من الساحة في ظل ظروف سيطرة 6،9،13. يتم تعريف تزايد القلق من الناحية العملية كما مزيدا من الوقت يقضيه في منطقة مظلمة، وانخفضت يمكن افتراض القلق عندما تنفق الأسماك أكثر نسبيا الوقت الذي يقضيه في المنطقة الخفيفة. مع برنامج حركة تتبع، والمتغيرات الإعلامية الأخرى ويمكن أيضا أن يكون كميا، بما في ذلك متوسط السرعة، والجمود، التعرجات، ومنطقة التحولات 14.
طريقة الجرعات تطويرها في المختبر لدينا يمكن أن تنطبق على أي البحثية التي تدار المركبات القابلة للذوبان في الماء لzebrafi واحد أو أكثرش. ويجري حاليا اختبار العديد من وكلاء الدوائية الأخرى التي قد تستفيد من هذه المنهجية في الزرد. وتشمل مركبات اخضعت للاختبار عادة النيكوتين، الكلورديازيبوكسيد، بوسبيرون، وسكوبولامين، والتي حلت بطريقة مماثلة لالايثانول. عن طريق خلط كمية مناسبة من المواد الكيميائية في المياه. وبالتالي فإن النطاق العام من هذا الإجراء هو أوسع من ذلك بكثير، وليس مقصورا على الايثانول. وعلاوة على ذلك، وبعد الجرعات مع المخدرات لأيام متعددة، فإن المهمة الخفيفة / السوداء هي واحدة فقط من العديد من الاختبارات السلوكية التي يمكن استخدامها. بعد تناوله المخدرات أو أثناء الانسحاب، المقايسات الشعبية الأخرى التي يمكن استخدامها تشمل الغوص اختبار خزان 15 رواية واختبارات السلوك الاجتماعي مثل shoaling 16. فإن الإجراء التالي الخطوط العريضة وسيلة فعالة لنقل مرارا مجموعات من الأسماك أو الأسماك الفردية في الحلول التي تحتوي على مركب دوائي من الفائدة. بالإضافة إلى ذلك، فإن عملية الاختبار القلق مع ضوء اختبار / الظلامفي مجموعات من الأسماك الذين هم في الانسحاب بعد تعرضهم لجداول طويلة من إدارة الكحول سيتم وصفها.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد اعتمدت الدراسات السابقة التي تنطوي على إدارة المخدرات في الزرد ببساطة على المعاوضة الأسماك لنقلها من خزان منزلهم في حل المخدرات 12،16. المعاوضة ليست دائما متسقة وغالبا ما يستغرق وقتا أطول مما كان متوقعا نظرا للاستجابة الهروب من الزرد، والذي تقلب فردي كبير. ط…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Three Shelf benchtop housing system | Aquatic Habitats | N/A | http://aquatichabitats.com/research-systems/z-hab-system/ |
| 1.5L Spawning tank w/400 micron baffle | Aquatic Habitats | N/A | http://aquatichabitats.com/consumables/tanks-lids-and-baffles/info/nursery-tank-and-baffles/ |
| Pure Grain Ethanol | Luxco, INC | N/A | http://www.luxco.com/public/brands/brands.asp?brandid=21 |
| Ethovision XT Motion tracking software | Noldus Information Technology | http://www.noldus.com/animal-behavior-research/products/ethovision-xt | |
| Pipette | Eppendorf Canada | http://www.eppendorf.ca/int/index.php?l=211&pb=e396f9e705e754a3&action=products&contentid=1&catalognode=9477. | |
| Light/Dark Arena | Custom | Construct as per procedure description. 9.5cm wide, 9.5cm deep, 55cm long |
Riferimenti
- Spence, R., Gerlach, G., Lawrence, C., Smith, C. The behaviour and ecology of the zebrafish, Danio rerio. Biological Reviews. 83 (1), 13-34 (2008).
- Langheinrich, U. Zebrafish: A new model on the pharmaceutical catwalk. BioEssays. 25 (9), 904-912 (2003).
- Santoriello, C., Zon, L. I. Hooked! Modeling human disease in zebrafish. Journal of Clinical Investigation. 122 (7), 2337-2343 (2012).
- Miller, N., Greene, K., Dydinski, A., Gerlai, R. Effects of nicotine and alcohol on zebrafish ( Danio rerio) shoaling. Behavioural brain research. , (2012).
- Bencan, Z., Sledge, D., Levin, E. D. Buspirone, chlordiazepoxide and diazepam effects in a zebrafish model of anxiety. Pharmacology Biochemistry and Behavior. 94 (1), 75-80 (2009).
- Holcombe, A., Howorko, A., Powell, R. A., Schalomon, M., Hamilton, T. J. Reversed Scototaxis during Withdrawal after Daily-Moderate, but Not Weekly-Binge Administration of Ethanol in Zebrafish. PLoS ONE. 8 (5), (2013).
- Mathur, P., Guo, S. Differences of acute versus chronic ethanol exposure on anxiety-like behavioral responses in zebrafish. Behavioural Brain Research. 219 (2), 234-239 (2011).
- Dlugos, C., Rabin, R. Ethanol effects on three strains of zebrafish: model system for genetic investigations. Pharmacology Biochemistry and Behavior. , (2003).
- Maximino, C., et al. Scototaxis as anxiety-like behavior in fish. Nature Protocols. 5 (2), 209-216 (2010).
- Gerlai, R., Lee, V., Blaser, R. Effects of acute and chronic ethanol exposure on the behavior of adult zebrafish (Danio rerio). Pharmacology Biochemistry and Behavior. 85 (4), 752-761 (2006).
- Egan, R. J., et al. Understanding behavioral and physiological phenotypes of stress and anxiety in zebrafish. Behavioural brain research. 205 (1), 38-44 (2009).
- Gebauer, D. L., et al. Effects of anxiolytics in zebrafish: Similarities and differences between benzodiazepines, buspirone and ethanol. Pharmacology Biochemistry and Behavior. 99 (3), 480-486 (2011).
- Serra, M. C., Mattioli, R. Natural preference of zebrafish (Danio rerio) for a dark environment. Braz J Med Biol Res. 32 (12), 1551-1553 (1999).
- Maximino, C., et al. Behavioral and neurochemical changes in the zebrafish leopard strain. Genes Brain Behav. 12 (5), 576-582 (2013).
- Levin, E. D., Bencan, Z., Cerutti, D. T. Anxiolytic effects of nicotine in zebrafish. Physiology & Behavior. 90 (1), 54-58 (2007).
- Gerlai, R., Chatterjee, D., Pereira, T., Sawashima, T., Krishnannair, R. Acute and chronic alcohol dose: population differences in behavior and neurochemistry of zebrafish. Genes, Brain and Behavior. 8 (6), 586-599 (2009).
- Mathur, P., Berberoglu, M. A., Guo, S. Preference for ethanol in zebrafish following a single exposure. Behavioural Brain Research. 217 (1), 128-133 (2011).
- Renninger, S. L., et al. Investigating the genetics of visual processing, function and behaviour in zebrafish. Neurogenetics. 12, 97-116 (2011).
- Crawshaw, L. I., et al. Tolerance and withdrawal in goldfish exposed to ethanol. Physiology & Behaviour. 87 (3), 460-468 (2006).
- Hamilton, T. J., Holcombe, A. Tresguerres, M.CO2-induced ocean acidification increases anxiety in rockfish via alteration of GABAA receptor functioning. Proceedings of the Royal Society B. , (2014).
- Ramsay, J. M., Feist, G. W., Varga, Z. M., Westerfield, M., Kent, M. L., Schreck, C. B. Whole-body cortisol response of zebrafish to acute net handling stress. Aquaculture. 297 (1-4), 157-164 (2009).
- Hamilton, T. J., Paz-Yepes, J., Morrison, R. A., Palenik, B., Tresguerres, M. Exposure to bloom-like concentrations of two marine Synechococcus cyanobacteria (strains CC9311 and CC9902) differentially alters fish behaviour. Conservation Physiology. 2 (1), (2014).
