Här beskriver vi en metod för att tillfoga sluten huvudtraumatisk hjärnskada (TBI) i Drosophila. Denna metod utgör en knytpunkt för att undersöka de cellulära och molekylära mekanismer som ligger bakom TBI sjukdomar med hjälp av den stora förekomsten av experimentella verktyg och tekniker som flugor.
Traumatisk hjärnskada (TBI) drabbar miljontals människor varje år, vilket orsakar försämring av fysiska, kognitiva och beteendemässiga funktioner och död. Studier med Drosophila har bidragit viktiga genombrott i förståelsen neurologiska processer. Således, med målet att förstå den cellulära och molekylära grunden för TBI patologier hos människor, har vi utvecklat High Impact Trauma (HIT) enhet för att tillfoga stängda huvudet TBI i flugor. Flugor utsattes för HIT enhetens display fenotyper är förenliga med mänskliga TBI såsom tillfällig arbetsoförmåga och progressiv neurodegeneration. HIT enheten använder en fjäderbaserad mekanism för att driva flugor mot väggen av ett kärl, vilket orsakar mekaniska skador på flugan hjärnan. Anordningen är billig och enkel att konstruera, dess drift är enkelt och snabbt, och det ger reproducerbara resultat. Följaktligen kan HIT anordningen kombineras med befintliga experimentella verktyg och tekniker för flugor för att hantera grundläggandefrågor om TBI som kan leda till utveckling av diagnostik och behandling för TBI. I synnerhet kan den HIT anordningen användas för att utföra storskaliga genetiska skärmar för att förstå den genetiska grunden för TBI patologier.
Traumatisk hjärnskada (TBI) definieras som skada i hjärnan från en extern mekanisk kraft. Vanligast TBI resultat från sluten huvudkrafter såsom trubbiga krafter och tröghetsacceleration och retardationskrafter som orsakar hjärnan att träffa insidan av skallen. I USA är det uppskattas att 50.000 personer dör varje år från TBI och 2,5-6.500.000 personer lever med konsekvenserna av TBI, inklusive försvagande fysiska, kognitiva och beteendeproblem 1,2. Konsekvenserna av TBI är inte bara på grund av primära mekaniska skador på hjärnan utan även för sekundära cellulära och molekylära skador på hjärnan liksom andra vävnader som sker över tiden 3-5. Utvecklingen av metoder för att diagnostisera och behandla TBI har visat sig vara svårt eftersom TBI är en komplex sjukdomsprocess. Den rörliga karaktär av primära skador, människans fysiologi och miljöfaktorer resulterar i heterogena sekundära injuries och patologier. Underliggande variabla faktorer inkluderar allvarligheten av den primära skadan, tiden mellan upprepade primära skador, och åldern och genotyp hos individen. Att förstå hur varje variabel faktor bidrar till konsekvenserna av TBI är sannolikt att underlätta utvecklingen av metoder för att diagnostisera och behandla TBI 6,7.
Här beskriver vi en metod för att tillfoga sluten huvud TBI i Drosophila melanogaster (fruktflugor) som kan användas för att beskriva bidrag variabla faktorer till konsekvenserna av TBI. Metoden bygger på en inledande iakttagelse som intensivt träffa sidan av en fluga kulturflaska mot en handflata orsakade vildtyp flugor för att bli tillfälligt arbetsoförmögen, en sannolik konsekvens av TBI. Därför byggde vi High-Impact Trauma (HIT) anordning för att sammanfatta de accelerations- och retardationskrafter från hand slå åtgärder. En höghastighetsfilm visar att en enda strejk frånHIT enheten orsakar flyger till kontakta flaskan väggen flera gånger med huvudet och kroppen 8. Till viss del, alla kontakter kan orsaka flugan hjärnan att rikoschett och deformeras mot huvudet kapsel, som liknar vad som händer med människor i fall och bilolyckor 9. Följaktligen flugor behandlades med HIT enhetens display fenotyper är förenliga med hjärnskada, inklusive tillfällig arbetsoförmåga följd av ataxi, gradvis återhämtning av rörlighet, genuttryck förändringar i huvudet, och progressiv neurodegeneration i hjärnan 10. Således gör HIT anordningen det möjligt att studera TBI hjälp av enorma arsenal av experimentella verktyg och tekniker som utvecklats för flugor.
HIT anordningen metoden skiljer sig från andra metoder som vållar traumatisk skada i flugor av det faktum att det orsakar sluten huvud snarare än penetrerande TBI 11. Dessutom tar HIT enhet metoden mindre tid, ansträngning och skicklighet för att orsaka TBI i många flugor, så metoden är mer mottaglig än andra metoder för storskaliga genetiska skärmar. Slutligen, det faktum att primära skador orsakade av HIT anordningen inte är begränsade till hjärnan är både en begränsning och en fördel. De…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av National Institutes of Health bidrag R01 AG033620 (BG) och Robert Draper Technology Innovation finansiering (DAW).
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) |