שיטה לגרום סגור ראש הפגיעה מוחית טראומטית ב<em> דרוזופילה</em
Summary
כאן אנו מתארים שיטה לגרום פגיעת ראש סגור מוח הטראומתי (TBI) בדרוזופילה. שיטה זו מספקת שער לחקור את המנגנונים התאיים ומולקולריים העומדים בבסיס פתולוגיות TBI באמצעות המגוון הרחב של כלים וטכניקות ניסיוניים זמינים לזבובים.
Abstract
פגיעה מוחית טראומטית (TBI) משפיעה על מיליוני אנשים בכל שנה, גורמת לירידת ערך של פיזי, קוגניטיבית, ופונקציות התנהגותיות ומוות. מחקרים באמצעות תסיסנית תרמו פריצות דרך חשובות בהבנת תהליכי נוירולוגיות. לפיכך, במטרה להבין את הבסיס התאי ומולקולרי של מחלות TBI בבני אדם, שפיתחנו מכשיר הגבוה השפעת הטראומה (HIT) להסב את הראש סגור TBI בזבובים. זבובים נתון לפנוטיפים תצוגת מכשיר HIT בקנה אחד עם TBI אדם כגון נבצרות זמניות וניוון מוחיה מתקדם. מכשיר HIT משתמש במנגנון המבוסס על קפיץ כדי להניע את הזבובים על הקיר של בקבוקון, וגרם לנזק מכאני למוח הזבוב. המכשיר הוא זול וקל לבנייה, הפעלתו היא פשוטה ומהירה, והיא מייצרת תוצאות לשחזור. כתוצאה מכך, מכשיר HIT יכול להיות משולב עם כלים ניסיוניים קיימים וטכניקות לזבובים כדי לטפל בבסיסייםשאלות על TBI שיכול להוביל לפיתוח של כלי אבחון וטיפולים לTBI. בפרט, מכשיר HIT ניתן להשתמש כדי לבצע מסכי גנטיים בקנה מידה גדולה כדי להבין את הבסיס הגנטי של מחלות TBI.
Introduction
פגיעה מוחית טראומטית (TBI) מוגדרת כפגיעה במוח מכוח מכאני חיצוני. הנפוץ ביותר, תוצאות TBI מכוחות הראש סגורים כגון כוחות בוטים והאצת אינרציה וכוחות ההאטה שגורמים למוח להכות את החלק הפנימי של הגולגולת. בארצות הברית, ההערכה היא כי 50,000 אנשים מתים בכל שנה מTBI ו2.5-6,500,000 אנשים חיים עם ההשלכות של TBI, כוללים מתישים פיזי, קוגניטיבית, ובעיות התנהגות 1,2. ההשלכות של TBI הן לא רק עקב פציעות מכאניות עיקריות למוח, אלא גם לפציעות המשניות תאיות ומולקולריות למוח, כמו גם רקמות אחרות המתרחשות לאורך זמן 3-5. הפיתוח של גישות לאבחון וטיפול TBI הוכיח להיות קשה כי TBI הוא תהליך מחלה מורכב. הטבע המשתנה של פציעות עיקריות, פיזיולוגיה אנושית, וגורמים סביבתיים גורם לi המשנית הטרוגניתnjuries ופתולוגיות. גורמים משתנים בסיסי כוללים את חומרת הפגיעה הראשונית, זמן בין פציעות עיקריות החוזרות ונשנות, וגיל וגנוטיפ של הפרט. הבנה כיצד כל גורם משתנה תורם להשלכות של TBI עשויה לסייע בפיתוח של גישות לאבחון וטיפול TBI 6,7.
כאן אנו מתארים שיטה לגרימת TBI הראש הסגור בmelanogaster דרוזופילה (זבובי פירות), שניתן להשתמש כדי לשרטט את תרומתם של גורמים משתנים להשלכות של TBI. השיטה מבוססת על תצפית ראשונית שמאוד להכות את הצד של בקבוקון תרבות זבוב על כף יד שנגרמה פרא-סוג טס להופכים באופן זמני נכה, תוצאה סבירה של TBI. לפיכך, אנו נבנו מכשיר הטראומה (HIT), השפעה הגבוה לשחזר כוחות התאוצה וההאטה מהפעולה ביד להכות. סרט במהירות גבוהה מראה כי שביתה אחת מHIT מכשיר גורם זבובים ליצור קשר עם קיר הבקבוקון מספר פעמים עם הראש וגופם 8. במידה מסוימת, את כל אנשי הקשר עלולים לגרום למוח הזבוב ליתיר ולעוות נגד הקפסולה הראש, דומה למה שקורה לבני אדם בנפילות ותאונות דרכים 9. בהתאם לכך, זבובים שטופל בפנוטיפים תצוגת מכשיר HIT בקנה אחד עם פגיעה מוחית, כולל נבצרות זמניות ואחריו אטקסיה, התאוששות הדרגתית של ניידות, שינויי ביטוי גנים בראש, וניוון של מערכת עצבים מתקדמות במוח 10. לפיכך, מכשיר HIT מאפשר ללמוד TBI באמצעות הארסנל העצום של כלים וטכניקות שפותחו לזבובים ניסיוניים.
Protocol
Representative Results
Discussion
שיטת מכשיר HIT נבדל משיטות אחרות שתגרומנה לפגיעה טראומטית בזבובים על ידי כך שהיא גורמת לראש סגור ולא חודר 11 TBI. יתר על כן, שיטת מכשיר HIT לוקחת פחות זמן, מאמץ, מיומנות ולגרום TBI בזבובים רבים, ולכן השיטה היא נוחה יותר מאשר בשיטות אחרות למסכים גנטיים בקנה מידה גדולה. לב?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי המכונים הלאומי לבריאות מענק, R01 AG033620 (BG) ועל ידי רוברט דרייפר טכנולוגיה חדשנות מימון (דאו).
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) |
References
- Harrison-Felix, C. L., Whiteneck, G. G., Jha, A., DeVivo, M. J., Hammond, F. M., Hart, D. M. Mortality over four decades after traumatic brain injury rehabilitation: A retrospective cohort study. Arch Phys Med Rehabil. 90, 1506-1513 (2009).
- Coronado, V. G., et al. Surveillance for traumatic brain injury-related deaths – United States. MMWR Surveill Summ. 60, 1-32 (1997).
- Masel, B., DeWitt, D. S. Traumatic brain injury: A disease process, not an event. J. Neurotrauma. 27, 1529-1540 (2010).
- Blennow, K., Hardy, J., Zetterberg, H. The neuropathology and neurobiology of traumatic brain injury. Neuron. 76, 886-899 (2012).
- Prins, M., Greco, T., Alexander, D., Giza, C. C. The pathophysiology of traumatic brain injury at a glance. Disease Models Mech. 6, 1307-1315 (2013).
- Menon, D. K. Unique challenges in clinical trails in traumatic brain injury. Crit Care Med. 37, S129-S135 (2009).
- Xiong, Y., Mahmood, A., Chopp, M. Animal models of traumatic brain injury. Nature Rev Neurosci. 14, 128-142 (2013).
- Balsiger, Z., Leudkte, J., Mawer, S., Willey, M. . HIT device high speed analysis. , (2014).
- Davceva, N., Janevska, V., Illevski, B., Petrushevska, G., Popeska, Z. The occurrence of acute subdural haematoma and diffuse axonal injury as two typical acceleration injuries. J Forensic Leg Med. 19, 480-484 (2012).
- Katzenberger, R. J., Loewen, C. A., Wassarman, D. R., Petersen, A. J., Ganetzky, B., Wassarman , D. A. A Drosophila. model of closed head traumatic brain injury. Proc Natl Acad Sci USA. 110, E4152-E4159 (2013).
- Fang, Y., Bonini, N. M. Axon degeneration and regeneration: insights from Drosophila .models of nerve injury. Annu Rev Cell Biol. 28, 575-597 (2012).
- Babcock, D. T., Ganetzky, B. An improved method for accurate and rapid measurement of flight performance in Drosophila. J Vis Exp. (84), e51223 (2014).
- Tully, T., Preat, T., Boynton, S. C., Vecchio, M. D. Genetic dissection of consolidated memory in Drosophila. Cell. 79, 35-47 (1994).
- Andretic, R., Shaw, P. J. Essentials of sleep recordings in Drosophila.: moving beyond sleep time. Methods Enzymol. 393, 759-772 (2005).
