שיטה חדשנית מודל אנצפלופתיה כרונית טראומטית ב<em> תסיסנית</em
Summary
כאן, אנו מתארים גישה חדשה לסבול ראש בראש טראומטי פגיעה מוחית תסיסנית melanogaster . השיטה שלנו יש את היתרון של אספקת ישירות חוזרות עם חוזק מתכווננת לראש לבד. חקירה נוספת של מערכת חסרי החוליות תסייע להאיר את הפתוגנזה של אנצפלופתיה טראומטית כרונית.
Abstract
כרונית טראומטית אנצפלופתיה (CTE) היא מחלה נוירודגנרטיבית הוקמה קשורה קשר הדוק עם החשיפה חזרה מתונה טראומטית פגיעה מוחית (mTBI). המנגנונים האחראים לשינויים הפתולוגיים המורכבים שלה נותרים חמקמקים במידה רבה, למרות הקונצנזוס האחרון שהגדיר את הקריטריונים הנוירופתולוגיים. כאן, אנו מתארים שיטה חדשנית לפתח מודל של CTE ב תסיסנית melanogaster ( תסיסנית ) בניסיון לזהות את הגנים מפתח המסלולים המביאים הצטברות טאו hyperphosphorylated אופייני ומוות עצבי במוח. כוח מתכוונן כוח משפיע על פגיעה קלה קלה מועברים ישירות לראש לטוס, הכפוף הראש האצה מהירה האטה. השיטה שלנו מבטלת את הבעיות הפוטנציאליות הטמונות עם מודלים אחרים תסיסנית mTBI ( למשל, מוות של בעלי חיים עלול להיגרם על ידי נזקחלקים אחרים של הגוף או לאיברים פנימיים). פחות טיפול בבעלי חיים ועלות נמוכה, תוחלת חיים קצרה וכלים גנטיים נרחבים הופכים את זבוב הפירות לאידיאלי לניתוח פתוגנזה של CTE ומאפשרים לבצע מסכים גנטיים ופרמקולוגיים בקנה מידה גדול וגנומי. אנו צופים שהאפיון המתמשך של המודל יפיק תובנות מכניסטיות חשובות על מניעת מחלות וגישות טיפוליות.
Introduction
כרונית טראומטית אנצפלופתיה (CTE) הוכרה לאחרונה כהפרעה ניירודגנרטיבית מובהקת, בנפרד מטאופתים אחרים כמו מחלת אלצהיימר 1 . בניגוד למחלת האלצהיימר ולתאופאטים נפוצים אחרים – שגורמי הסיכון החשובים ביותר שלהם הם גיל מתקדם והיסטוריה משפחתית של דמנציה, CTE, כפי שצוין בשמו, מרמז על קשר הדוק עם היסטוריה של טראומה מוחית, הנראה בעיקר בספורטאים, כגון מתאגרפים ו שחקני כדורגל, כמו גם ותיקי צבא 2 , 3 , 4 , 5 . הוא חשב להיות יזום על ידי מכה חוזרת ונשנית המכות שוב ושוב לראש. מטופלים יכולים להציג סימפטומים וסימנים כגון ליקויים קוגניטיביים, שינויים במצב הרוח והתנהגות, תפקוד לקוי של התנועה, החפיפה משמעותית עם מחלת אלצהיימר, פרונטוטמפוראלדמנציה, דמנציה של גוף לוי ומחלת פרקינסון 6 . לעומת זאת, בדיקות לאחר המוות של רקמת המוח חושפות דפוס מובהק של הצטברות טאו hyperphosphorylated סביב כלי דם קטנים במעמקי sulci קליפת המוח, תכונה pathognomonic לא נצפתה בתנאים degenerative אחרים 7 . עם זאת, עד כה, מעט מאוד ידוע על הפתוגנזה המובילה ביטוי המחלה. זה בחלק גדול בשל היעדר מודל בעלי חיים נאמן – רק לאחרונה יש מודלים מכרסמים נוצרו 5 , 8 . אלה אורגניזמים מודל יש את החסרונות של טיפול אינטנסיבי עלות אורך חיים ארוך יחסית, אשר אינם מתאימים היטב עבור מחלות נוירודגנרטיב מחקרים.
לעומת עמיתים יונקים, בעלי חיים חסרי חוליות כגון תסיסנית הם חלופה מצוינת, עם תחזוקה חסכונית שלהם,כלים נרחבים לגילוי דטרמיננטים גנטיים וחיי אורך חיים קצרים יחסית. למרבה הפלא, לטוס המוח האנושי לחלוק מבחינה אבולוציונית נתיבים מולקולריים וסלולריים, כמו גם הדמיון האנטומי 10 , 11 , 12 . שני מודלים תסיסנית חקר ללמוד פגיעה מוחית טראומטית דווחו בעבר 13 , 14 . הראשון "High Impact טראומה" (HIT) מכשיר שתוכנן על ידי Katzenberger ועמיתיו הכיל זבובים זבובים חינם בקבוקון פלסטיק שהיה קשור לקצה חופשי של קפיץ מתכת 13 , 15 . כאשר בקבוקון הפלסטיק היה מוטה זקוף ושוחרר, הוא פגע בלוק פוליאוריתן והכניס טראומה לזבובים כאשר הם ניתרו אל קיר הבקבוקון והתאוששו. לעומת זאת, ברקת ועמיתיו עיצבו שיטת משלוחים אחרתIng אומני חרוז רופטור-24 homogenizer פלטפורמה 14 . זבובים היו incapacitated עם CO 2 והניח צינור 2 מ"ל בורג כי היה מאובטח homogenizer ונתון לתנאים טלטול מתוכנת מראש. יתרון אחד של שימוש במערכת homogenizer רקמות היא כי הנסיין יכול לווסת את עוצמת הפציעה, משך הפציעה, ומספר פציעות פגיעה. עם זאת, שני המשטרים סובלים מאותו חיסרון: פגיעה ראשונית בראש נגרמת באופן אקראי במונחים של מיקום השפעה וכוח. בנוסף, שתי השיטות גרמו לתמותה ניכרת, שנגרמה כתוצאה מנזק בטחוני בלתי נמנע לחלקים אחרים של הגוף ולאברים פנימיים. כאן, אנו מתארים שיטה חדשה כדי לגרום mTBI זבובים פירות. המנגנון שלנו מורכב מאפקט בליסטי המונע על ידי גז. לעומת מודלים תסיסנית הקיימים 14 , 15 , השיטה שלנו יש את היתרון הייחודי של מתן מדידההשפעה מכוונת רק על ראש זבוב חופשי, ובכך מאפשר שליטה מדויקת של גורמים שונים, כגון חומרת ההשפעה, מרווח הזמן בין ההשפעות, ואת המספר הכולל של ההשפעות שנגרמו.
Protocol
Representative Results
Discussion
מודלים חייתיים המאפיינים בנאמנות תכונות CTE, כולל שינויים נוירופיזיולוגיים, סימני נוירופתולוגים וחסרים נוירו-התנהגותיים, חיוניים לחשיפת מנגנוני מחלה ולפיתוח מטרות אבחון וטיפול. זה מובן כי אין מודל של בעלי חיים של מחלה אנושית מושלמת בחיקוי כל endpoints קליני רלוונטי. עם ז…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
למחברים אין מה לגלות.
Materials
| Aerosol Barrier | USA Scientific | 1120-8810 | Used as an impactor |
| 200 ul Pipette Tip | USA Scientific | 1111-0706 | Used as a fly head holder |
| 1000 ul Pipette Tip | USA Scientific | 1122-1830 | Used as a connector |
| 1 ml Tuberculin Syringe | Becton Dickinson | 309625 | |
| 60 mm Petri Dishes | Fisher Scientific | FB0875713A | Used as a tracking arenas |
| Flow Regulator | Genesee Scientific | 59-122WC | |
| Standard Clamp Holder/stand | EISCO Scientific | CH0688 | |
| Fine Brush | Genesee Scientific | 59-204 | |
| Flypad | Genesee Scientific | 59-114 | |
| Sylgard Silicone Elastomer | Dow Corning | 4019862 | |
| CCD Camera | Microsoft | HD-5000 | |
| Ctrax Walking Fly Tracker | Caltech | Ctrax 0.2.11 | |
| MATLAB Image Processing Toolbox | MATLAB | R2015b |
Referências
- McKee, A. C., et al. The first NINDS/NIBIB consensus meeting to define neuropathological criteria for the diagnosis of chronic traumatic encephalopathy. Acta Neuropathol. 131, 75-86 (2016).
- Martland, H. S. Punch drunk. JAMA. 91 (15), 1103-1107 (1928).
- Millspaugh, J. A. Dementia pugilistica. US Naval Med Bull. 35, 297-303 (1937).
- Omalu, B. I., et al. Chronic traumatic encephalopathy in a national football league player: part II. Neurosurgery. 59 (5), 1086-1092 (2006).
- Goldstein, L. E., et al. Chronic traumatic encephalopathy in blast-exposed military veterans and a blast neurotrauma mouse model. Sci Transl Med. 4 (134), (2012).
- Mez, J., Stern, R. A., McKee, A. C. Chronic traumatic encephalopathy: where are we and where are we going?. Curr Neurol Neurosci Rep. 13 (12), 407 (2013).
- McKee, A. C., et al. The spectrum of disease in chronic traumatic encephalopathy. Brain. 136 (Pt 1), 43-64 (2013).
- Petraglia, A. L., et al. The spectrum of neurobehavioral sequelae after repetitive mild traumatic brain injury: a novel mouse model of chronic traumatic encephalopathy. J Neurotrauma. 31 (13), 1211-1224 (2014).
- Hirth, F. Drosophila melanogaster in the study of human neurodegeneration. CNS Neurol Disord Drug Targets. 9 (4), 504-523 (2010).
- Littleton, J. T., Ganetzky, B. Ion channels and synaptic organization: analysis of the Drosophila genome. Neuron. 26 (1), 35-43 (2000).
- Appel, L. F., et al. The Drosophila Stubble-stubbloid gene encodes an apparent transmembrane serine protease required for epithelial morphogenesis. Proc Natl Acad Sci USA. 90 (11), 4937-4941 (1993).
- Piyankarage, S. C., Featherstone, D. E., Shippy, S. A. Nanoliter hemolymph sampling and analysis of individual adult Drosophila melanogaster. Anal Chem. 84 (10), 4460-4466 (2012).
- Katzenberger, R. J., et al. A Drosophila model of closed head traumatic brain injury. Proc Natl Acad Sci USA. 110 (44), E4152-E4159 (2013).
- Barekat, A., et al. Using Drosophila as an integrated model to study mild repetitive traumatic brain injury. Sci Rep. 6, 25252 (2016).
- Katzenberger, R. J., et al. A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila. J Vis Exp. (e52905), (2015).
- Branson, K., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. H. High-throughput ethomics in large groups of Drosophila. Nat Methods. 6 (6), 451-457 (2009).
- Straw, A. D., Dickinson, M. H., et al. Motmot, an open-source toolkit for realtime video acquisition and analysis. Source Code Biol Med. 4 (5), 1-10 (2009).
- Talavage, T. M., et al. Functionally-detected cognitive impairment in high school football players without clinically-diagnosed concussion. J Neurotrauma. 31 (4), 327-338 (2014).
- Theadom, A., et al. Frequency and impact of recurrent traumatic brain injury in a population-based sample. J Neurotrauma. 32 (10), 674-681 (2015).
- Drobysheva, D., et al. An optimized method for histological detection of dopaminergic neurons in Drosophila melanogaster. J Histochem Cytochem. 56 (12), 1049-1063 (2008).
