Um Método para infligir Cabeça Fechada Lesão cerebral traumático em<em> Drosophila</em

Summary

Aqui nós descrevemos um método para infligir a cabeça fechado traumatismo crânio-encefálico (TCE) em Drosophila. Este método oferece um portal para investigar os mecanismos celulares e moleculares que estão na base patologias TCE, utilizando a vasta gama de ferramentas experimentais e técnicas disponíveis para as moscas.

Abstract

Traumatismo crânio-encefálico (TCE) afeta milhões de pessoas a cada ano, causando comprometimento da saúde física, cognitiva e funções comportamentais e morte. Estudos utilizando Drosophila têm contribuído importantes avanços na compreensão de processos neurológicos. Assim, com o objetivo de compreender a base celular e molecular de patologias TCE em humanos, foi desenvolvido o dispositivo de Trauma de Alto Impacto (HIT) para infligir cabeça fechada TBI em moscas. Moscas submetidos aos fenótipos visor do dispositivo HIT consistentes com TBI humano, tais como incapacidade temporária e neurodegeneração progressiva. O dispositivo HIT usa um mecanismo baseado em mola para impulsionar moscas contra a parede de um tubo de ensaio, provocando danos mecânicos ao cérebro mosca. O dispositivo é barato e fácil de construir, a sua operação é simples e rápida, e que produz resultados reprodutíveis. Por conseguinte, o dispositivo de HIT pode ser combinada com as ferramentas experimentais existentes e técnicas de moscas para tratar fundamentaisdúvidas sobre TCE que podem levar ao desenvolvimento de diagnósticos e tratamentos para o TCE. Em particular, o dispositivo HIT pode ser usado para realizar telas genéticos em grande escala para compreender a base genética de patologias TBI.

Introduction

Traumatismo crânio-encefálico (TCE) é definida como lesão no cérebro de uma força mecânica externa. Mais vulgarmente, a partir de resultados de TCE forças de cabeça fechada, como forças rombas e aceleração inércia e forças de desaceleração que causam o cérebro para atingir o interior do crânio. Nos Estados Unidos, estima-se que 50.000 pessoas morrem a cada ano de TBI e 2,5-6.500.000 indivíduos estão a viver com as consequências do TCE, incluindo debilitante físico, cognitivo e problemas de comportamento ^1,2. As conseqüências do TCE não são apenas devido a lesões mecânicas primárias para o cérebro, mas também a lesões celulares e moleculares secundários para o cérebro, bem como outros tecidos que ocorrem ao longo do tempo ^3-5. O desenvolvimento de abordagens para diagnosticar e tratar o TCE tem provado ser difícil porque o TCE é um processo de doença complexa. A natureza variável de lesões primárias, fisiologia humana e fatores ambientais resulta em i secundário heterogêneonjuries e patologias. Factores variáveis ​​subjacentes incluem a gravidade da lesão primária, o tempo entre as lesões primárias repetitivas, e da idade e do genótipo do indivíduo. A compreensão de como cada fator variável contribui para as conseqüências de TBI é susceptível de ajudar no desenvolvimento de abordagens para diagnosticar e tratar TBI ^6,7.

Aqui nós descrevemos um método para infligir TBI cabeça fechada em Drosophila melanogaster (mosca da fruta) que pode ser usado para delinear a contribuição de fatores variáveis ​​para as consequências do TCE. O método baseia-se na observação inicial de que intensamente que bate no lado de um frasco de cultura mosca contra a palma de uma mão causada moscas do tipo selvagem para ficar temporariamente incapacitada, uma consequência provável da TBI. Assim, construímos o dispositivo High-Impact Trauma (HIT) recapitular as forças de aceleração e desaceleração a partir da ação de bater a mão. Um filme de alta velocidade mostra que um único golpe doHIT dispositivo faz com que voa para entrar em contato com a parede do frasco várias vezes com a cabeça eo corpo ^8. Em certa medida, todos os contatos são susceptíveis de fazer com que o cérebro da mosca a ricochetear e deformar contra a cápsula cabeça, semelhante ao que acontece com os seres humanos em quedas e acidentes de carro ^9. Assim, moscas tratados com os fenótipos visor do dispositivo HIT consistentes com lesão cerebral, incluindo a incapacidade temporária seguido por ataxia, a recuperação gradual da mobilidade, alterações de expressão gênica na cabeça, e neurodegeneração progressiva no cérebro ^10. Assim, o dispositivo de HIT torna possível estudar TBI utilizando o enorme arsenal de ferramentas e técnicas desenvolvidas para moscas experimentais.

Protocol

1. Construção do Dispositivo HIT Fixe a mola para a placa utilizando dois grampos e quatro parafusos (Figura 1A). Centralize os grampos em relação à largura da placa e Butt-los uns contra os outros com o flush braçadeira exterior com a borda da placa. Antes de fixar os grampos, dobre-os usando um alicate para caber firmemente sobre a primavera. NOTA: Consulte a Tabela 1 para obter descrições dos materiais necessários para a construção do dispositivo de HIT. …

Representative Results

Estamos interessados ​​em entender por que as moscas morrem logo após a lesão primária. Para quantificar a morte, determinou-se o Índice de mortalidade às 24 horas (MI 24), que é a percentagem de moscas que morreram dentro de 24 horas da lesão primária. Moscas sujeitos a ataques do dispositivo HIT foram incubadas a 25 ° C num frasco com comida mosca, e o número de moscas mortas foi contado após 24 horas. Utilizou-se esta abordagem para identificar os factores que afectam a MI 24 e de…

Discussion

O método dispositivo HIT se distingue de outros métodos que infligem lesões traumáticas em moscas pelo fato de que ele faz com que a cabeça fechado, em vez de penetrar TBI ^11. Além disso, o método de dispositivo HIT leva menos tempo, esforço e habilidade para infligir TBI em muitas moscas, por isso, o método é mais favorável do que outros métodos para telas genéticos de grande escala. Por fim, o facto de as lesões primárias infligidos pelo dispositivo HIT não estão limitados ao cérebro é ao…

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)