만성 외상성 뇌증 모델링을위한 새로운 방법<em> Drosophila</em
Summary
여기, 우리는 Drosophila melanogaster 에서 닫힌 머리 외상성 뇌 손상을 일으키는 새로운 접근법을 설명합니다. 우리의 방법은 조정 가능한 강도로 반복적 인 충격을 머리에 직접 전달하는 장점이 있습니다. 무척추 동물 시스템의 추가 탐구는 만성 외상성 뇌증의 병인을 밝히는 데 도움이 될 것입니다.
Abstract
만성 외상성 뇌병증 (CTE)은 반복적 인 경미한 외상성 뇌 손상 (mTBI)에 대한 노출과 밀접하게 관련된 확립 된 신경 퇴행성 질환입니다. 복잡한 병리학 적 변화를 초래하는 기전은 신경 병리학 적 기준을 정의하는 최근의 합의에도 불구하고 크게 애매하다. 여기에서 우리는 Drosophila melanogaster ( Drosophila )에서 CTE 모델을 개발하여 뇌에서 특유의 과산화 된 타우 축적 및 신경 세포 죽음을 유도하는 핵심 유전자와 경로를 확인하려는 새로운 방법을 설명합니다. 경미한 닫힌 상처를 입히기 위해 조정 가능한 강도의 충격이 헤드를 급 가속 및 감속하도록하여 플라이 헤드에 직접 전달됩니다. 우리의 방법은 다른 Drosophila mTBI 모델에 내재 된 잠재적 문제를 제거합니다 ( 예 : 동물의 죽음은신체의 다른 부위 또는 내부 장기). 적은 노동력과 비용 집약적 인 동물 관리, 짧은 수명 및 방대한 유전 도구로 인해 CTE 병인을 연구하고 게놈 전반에 걸친 전방 유전자 및 약리학 적 스크리닝을 수행하는 것이 이상적입니다. 우리는 모델의 지속적인 특성화가 질병 예방 및 치료 방법에 대한 중요한 기계 론적 통찰력을 창출 할 것으로 기대한다.
Introduction
만성 외상성 뇌병증 (CTE)은 최근 알츠하이머 병과 같은 다른 타우 병증과 별개로 별개의 신경 퇴행성 장애로 인정 받고 있습니다. 가장 중요한 위험 요소가 나이와 치매의 가족력이있는 알츠하이머 병 및 다른 일반적인 타우 병증과는 달리 CTE는 그 이름에서 알 수 있듯이 접촉 스포츠 선수들에게서 볼 수있는 뇌 외상의 병력과 밀접한 관련이 있으며, 사각 팬티, 축구 선수, 군대 참전 용사 2 , 3 , 4 , 5 등이 있습니다. 그것은 반복적으로 뇌에 뇌졸중과 뇌졸중을 가하는 것으로 시작된다고 생각됩니다. 환자는 알츠하이머 병, 전두 측두엽과 유의 한 중복되는인지 장애, 기분 및 행동 변화, 운동 장애와 같은 증상 및 징후를 나타낼 수 있습니다치매, 레위 몸 치매, 파킨슨 병 6 . 대조적으로, 뇌 조직의 사후 검사는 다른 퇴행성 질환에서 관찰되지 않는 병리학 적 특징 인 피질 상피의 깊이에서 작은 혈관을 둘러싼과 인산화 된 타우 축적의 뚜렷한 패턴을 나타낸다. 그러나 지금까지 질병 발현으로 이어지는 병인에 대해서는 거의 알려지지 않았다. 이것은 충실한 동물 모델이 부족하여 많은 부분을 차지합니다 – 단지 최근에 설치류 모델이 생성되었습니다 ( 5 , 8) . 이러한 모델 생물은 비용 집중 치료와 상대적으로 긴 수명의 단점을 가지고 있으며 신경 퇴행성 질환 연구에 적합하지 않습니다.
포유류 대조 물과 비교하여, Drosophila 와 같은 무척추 동물은 비용 효율적인 유지 관리와 함께 훌륭한 대안이며,유전 적 결정 요인 해부를위한 광범위한 도구 및 상대적으로 짧은 수명 9 . 놀랍게도, 파리와 인간의 두뇌는 진화 적으로 보존 된 분자 및 세포 경로뿐만 아니라 해부학 적 유사성을 공유한다 10 , 11 , 12 . 외상성 뇌 손상을 연구하기위한 두 개의 독창적 인 초파리 모델이 이전에 13 , 14 번 보고되었습니다. Katzenberger와 동료가 고안 한 최초의 "고 충격 손상"(HIT) 장치는 금속 스프링 13 , 15 의 자유 단에 연결된 플라스틱 바이알에 자유롭게 움직이는 파리가 들어있었습니다. 플라스틱 병이 수직으로 기울어 졌을 때 폴리 우레탄 패드를 치고 파리 벽에 부딪쳐 튀어 나와 반발했다. 대조적으로, Barekat과 동료들은 다른 전달 방법을 설계했습니다.Omni Bead Ruptor-24 호 모지 나이저 플랫폼 14 . 파리는 이산화탄소로 무력화되어 호 모지 나이저에 고정되고 사전 프로그램 된 진탕 조건에 적용되는 2 mL 스크류 캡 튜브에 두었다. 조직 균질 기 시스템을 사용하는 한 가지 이점은 실험자가 상해의 강도, 상해의 지속 시간 및 부상의 횟수를 조절할 수 있다는 것입니다. 그러나 두 정권 모두 동일한 단점을 갖고있다 : 머리에 대한 일차적 인 상해는 충격 위치와 힘의 측면에서 무작위로 가해진 다. 또한, 두 가지 방법 모두 신체 및 내부 기관의 다른 부분에 불가피한 부수적 인 손상으로 인해 상당한 사망률을 초래했습니다. 여기, 우리는 과일 파리에서 mTBI를 유도하는 새로운 방법을 설명합니다. 우리의 장치는 가스 추진 탄도 충격기로 구성되어 있습니다. 기존의 Drosophila 모델 14 , 15에 비해 우리의 방법은 meas자유롭게 움직일 수있는 플라이 헤드에서만 지시되는 유랑 충격 (lrable impact)은 충격 강도, 충격 사이의 시간 간격 및 지속 된 충격의 총 횟수와 같은 다양한 요인을 정확하게 제어 할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
신경 생리 학적 변화, 신경 병리학 적 특징, 신경 행동 적 결함을 포함하여 CTE 특성을 충실하게 모델링 한 동물 모델은 질병 기전을 밝히고 진단 및 치료 목표를 개발하는 데 필수적입니다. 인간 질병의 동물 모델이 임상 적으로 관련된 모든 종말점을 모방 할 때 완벽한 것은 아니라는 것을 이해할 수 있습니다. 그러나 우리는 견고한 CTE 모델이 다음 세 가지 요구 사항을 충족해야한다고 생각합니?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 공개 할 것이 없습니다.
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 |
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