Caenorhabditis elegans न्यूरॉन्स पर कीटनाशकों के प्रभाव की जांच
Summary
युवा वयस्क Caenorhabditis elegans सूत्रकृमि 2-24 घंटे के लिए वाणिज्यिक कीटनाशकों या अन्य विषाक्त पदार्थों की विभिन्न सांद्रता के संपर्क में हैं। फिर, फ्लोरोसेंट-व्यक्त उपभेदों का उपयोग करके विभिन्न न्यूरॉन्स की कल्पना की जा सकती है। यह पेपर दर्शाता है कि कीटनाशकों के लिए नेमाटोड को कैसे उजागर किया जाए और न्यूरॉन क्षति का आकलन कैसे किया जाए।
Abstract
Caenorhabditis elegans एक शक्तिशाली मॉडल जीव है जिसका उपयोग कई शोध प्रयोगशालाओं में रासायनिक प्रदूषकों, कीटनाशकों और विभिन्न प्रकार के विषाक्त पदार्थों के संपर्क के परिणामों को समझने के लिए किया जाता है। इन नेमाटोड के साथ काम करना आसान है और स्नातक जीव विज्ञान प्रयोगशाला में भी उपन्यास अनुसंधान निष्कर्षों को उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। प्रामाणिक, छात्र-संचालित अनुसंधान परियोजनाओं की एक बहु-सप्ताह की प्रयोगशाला श्रृंखला छात्रों को व्यवहार माप, सेल जीव विज्ञान और माइक्रोस्कोपी में तकनीकों और दृष्टिकोणों के टूलकिट में प्रशिक्षित करती है जो वे तब अपनी परियोजनाओं पर लागू होते हैं। उस टूलकिट में एक तकनीक एक कीटनाशक जैसे रासायनिक विषाक्त पदार्थ के संपर्क में आने के बाद न्यूरोडीजेनेरेटिव क्षति का प्रदर्शन करने वाले न्यूरॉन्स के प्रतिशत को माप रही है। युवा वयस्क C. elegans सूत्रकृमि 2-24 घंटे के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कीटनाशकों या अन्य प्रकार के विषाक्त पदार्थों की विभिन्न सांद्रता के संपर्क में आ सकते हैं। फिर, स्नातक छात्र सी एलिगन्स के फ्लोरोसेंट-व्यक्त उपभेदों का उपयोग करके विभिन्न न्यूरॉन उपप्रकारों की कल्पना कर सकते हैं। इन तकनीकों को परिष्कृत छवि प्रसंस्करण सॉफ़्टवेयर की आवश्यकता नहीं होती है और यहां तक कि कम आवर्धन पर भी प्रभावी होते हैं, जिससे महंगी कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी की आवश्यकता अनावश्यक हो जाती है। यह पेपर दर्शाता है कि कीटनाशकों के साथ नेमाटोड का इलाज कैसे किया जाए और न्यूरॉन्स को कैसे छवि और स्कोर किया जाए। यह माइक्रोस्कोपी और न्यूरॉन आकृति विज्ञान के विश्लेषण के लिए एक सीधा प्रोटोकॉल भी प्रदान करता है। इस तकनीक के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री सस्ती और अधिकांश स्नातक जीव विज्ञान विभागों में आसानी से उपलब्ध है। इस तकनीक को लोकोमोशन, बेसल स्लोइंग, या अंडे देने जैसे व्यवहारिक उपायों के साथ जोड़ा जा सकता है ताकि प्रयोगों की संभावित प्रकाशन योग्य श्रृंखला का संचालन किया जा सके और स्नातक छात्रों को बहुत कम लागत पर एक प्रामाणिक शोध अनुभव दिया जा सके।
Introduction
Caenorhabditis elegans परिचयात्मक और मध्यवर्ती स्तर के छात्रों के लिए जैविक विज्ञान पाठ्यक्रमों में प्रयोगशाला पाठ्यक्रम प्रशिक्षण के लिए एक उत्कृष्ट मॉडल जीव है। इस प्रयोगशाला प्रक्रिया का उपयोग एक बहु-सप्ताह मॉड्यूल के हिस्से के रूप में किया जा सकता है जो सी एलिगन्स व्यवहार और सेल जीव विज्ञान पर आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले कीटनाशकों के विभिन्न प्रभावों की पड़ताल करता है। छात्र सीख सकते हैं कि स्वतंत्र परियोजनाओं को कैसे डिजाइन और पूरा किया जाए जो उन्हें डेटा विश्लेषण और प्रस्तुति कौशल सिखाते हैं। यह पेपर कीटनाशक मिश्रण के लिए C. elegans को उजागर करने और फिर न्यूरॉन आकृति विज्ञान पर प्रभावों को देखने और विश्लेषण करने के लिए प्रोटोकॉल पर केंद्रित है।
लॉन रासायनिक कीटनाशक मिश्रण व्यापक रूप से आवासीय और कृषि उपयोग के लिए उपयोग किया जाता है और किसी भी स्थानीय बगीचे की दुकान पर खरीदा जा सकता है। मनुष्यों और वन्यजीवों के लिए इन रसायनों की सुरक्षा के बारे में चिंता बढ़ रही है 1,2,3। छात्र वैज्ञानिक साहित्य पढ़ सकते हैं और प्रयोगात्मक मूल्यांकन के लिए एक कीटनाशक का चयन कर सकते हैं और ऐसा करने में, बुनियादी जीव विज्ञान और न्यूरोबायोलॉजी के बारे में सीख सकते हैं, साथ ही साथ प्रयोगात्मक डिजाइन और विश्लेषण जैसे महत्वपूर्ण प्रयोगशाला कौशल, और पिपेटिंग और सीरियल कमजोर पड़ने जैसे सामान्य प्रयोगशाला कौशल, विच्छेदन माइक्रोस्कोपी, फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोपी, डिजिटल फोटोग्राफी और आंकड़ा उत्पादन।
इस पेपर में वर्णित प्रोटोकॉल जीव विज्ञान या तंत्रिका विज्ञान में एक मध्यवर्ती स्तर के पाठ्यक्रम में अकेले खड़े हो सकते हैं या एक बहु-सप्ताह मॉड्यूल का हिस्सा हो सकते हैं जिसमें न्यूरॉन्स के विशेष समूहों द्वारा शासित व्यवहारों के माप भी शामिल हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, इस प्रोटोकॉल में वर्णित कोलीनर्जिक न्यूरॉन्स की आकृति विज्ञान का एक मूल्यांकन है जो नेमाटोड के एक तनाव का उपयोग करके लोकोमोशन को नियंत्रित करता है जो कोलिनर्जिक न्यूरॉन्स4 में जीएफपी (एलएक्स 929) व्यक्त करता है। इन उपभेदों Caenorhabditis elegans जेनेटिक्स सेंटर (https://cgc.umn.edu/) से बहुत कम कीमतों के लिए प्राप्त किया जा सकता है। डोपामिनर्जिक न्यूरॉन्स (ओएच 7457), कोलिनर्जिक न्यूरॉन्स (एलएक्स 929), या सभी न्यूरॉन्स (पीवीएक्स 4) में व्यक्त एमचेरी में जीएफपी को व्यक्त करने वाले उपभेद सभी अच्छे विकल्प हैं। छात्र लोकोमोशन को भी माप सकते हैं और आकृति विज्ञान के मूल्यांकन के साथ डेटा प्राप्त कर सकते हैं। एक बहु-सप्ताह के छात्र समूह परियोजना का पूरा विवरण Susman5 में पाया जा सकता है।
यह छात्र समूह परियोजना काफी सस्ती है और चार छात्रों के समूहों के लिए स्थापित करने में आसान है। आवश्यक सामग्रियों में एक विच्छेदन माइक्रोस्कोप, एक प्रतिदीप्ति यौगिक माइक्रोस्कोप तक पहुंच शामिल है जिसमें एक संलग्न डिजिटल कैमरा, पेट्री प्लेटें और नेमाटोड विकास अगर तक पहुंच हो सकती है, विकास-सीमित बैक्टीरिया (तनाव OP50, सीजीसी से), एक गैस लौ बुनसेन बर्नर या अल्कोहल लैंप, एक आटोक्लेव, प्लैटिनम तार, और माइक्रोपिपेटर्स, माइक्रोस्कोप स्लाइड जैसी सामान्य प्रयोगशाला आपूर्ति, coverslips, और ग्लास पाश्चर पिपेट्स. छात्र समूहों द्वारा जांच किए जा रहे रासायनिक विषाक्तता के आधार पर, प्रोटोकॉल में चरणों को धुएं के हुड के तहत या दस्ताने के साथ होने की आवश्यकता हो सकती है। यह प्रोटोकॉल रासायनिक मिश्रण का उपयोग करता है जो पानी में घुलनशील (अस्थिर नहीं) हैं, और निर्माता द्वारा अनुशंसित सभी सुरक्षित-हैंडलिंग प्रक्रियाओं का पालन किया जाता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस पांडुलिपि में वर्णित प्रोटोकॉल अकेले या बहु-सप्ताह के स्वतंत्र छात्र समूह परियोजना के हिस्से के रूप में सफलतापूर्वक काम करते हैं। प्रोटोकॉल भी स्टैंड-अलोन, एक सप्ताह के अन्वेषणात्मक अनुभवों के लि…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस पांडुलिपि में वर्णित कार्य तंत्रिका विज्ञान में एक मध्यवर्ती स्तर के वर्ग के लिए किया गया था। वसार कॉलेज में जीव विज्ञान विभाग द्वारा अभिकर्मकों और आपूर्ति के लिए धन प्रदान किया गया था। वसर कॉलेज में जीव विज्ञान विभाग द्वारा माइक्रोस्कोप और डिजिटल इमेजिंग प्रणाली भी प्रदान की गई थी। लेखक उन सभी छात्रों को धन्यवाद देता है जिन्होंने इस कोर्स को लिया।
Materials
| Agar | Fisher Scientific | BP97445 | |
| Agarose | Fisher Scientific | MP1AGAH0250 | |
| Alcohol lamp | Fisher Scientific | 17012826 | |
| Bunsen burner | Fisher Scientific | 17-012-820 | |
| C. elegans strains | C. elegans Genetics Center | ||
| CaCl | Fisher Scientific | 10035-04-8 | |
| Cholesterol | Fisher Scientific | AAA1147030 | |
| Coverslips | Fisher Scientific | 12-545-AP | |
| Digital camera | Nikon | These can vary depending on the requirement | |
| Dissecting scope | Nikon | SMZ745 | |
| E. coli strain (OP50) | C. elegans Genetics Center | ||
| Ethanol | Fisher Scientific | BP2818100 | |
| Fluorescent scope | Nikon | These can vary depending on the requirement | |
| Imaging software | Nikon | These can vary depending on the requirement | |
| Inoculation loop | Fisher Scientific | 131045 | |
| LB Broth Base | Fisher Scientific | BP9723-500 | |
| MgSO4 | Fisher Scientific | 10034-99-8 | |
| Microfuge tubes | Fisher Scientific | 05408129 | |
| Microscope slides | Fisher Scientific | 22-265446 | |
| Pasteur pipets | Fisher Scientific | 13-678-20A | |
| Petri dishes | Fisher Scientific | AS4050 | |
| Pipette tips | Fisher Scientific | 94060316 | |
| Pipetters | Fisher Scientific | 14-386-319 | |
| Platinum wire | Genesee Scientific | 59-1M30P | |
| Potassium Phosphate buffer | Fisher Scientific | AAJ61413AP | |
| Sodium azide | Fisher Scientific | AC447810250 |
References
- Duzguner, V., Erdogan, S. Chronic exposure to imidacloprid induces inflammation and oxidative stress in the liver & central nervous system of rats. Pesticide Biochemistry and Physiology. 104 (1), 58-64 (2012).
- Catae, A. F., et al. Exposure to a sublethal concentration of imidacloprid and the side effects on target and nontarget organs of Apis mellifera (Hymenoptera, Apidae). Ecotoxicology. 27 (2), 109-121 (2018).
- Bradford, B. R., Whidden, E., Gervasio, E. D., Checchi, P. M., Raley-Susman, K. M. Neonicotinoid-containing insecticide disruption of growth, locomotion, and fertility in Caenorhabditis elegans. PLOS One. 15 (9), 0238637 (2020).
- Jospin, M., et al. A neuronal acetylcholine receptor regulates the balance of muscle excitation and inhibition in Caenorhabditis elegans. PLoS Biology. 7 (12), 1000265 (2009).
- Susman, K. . Discovery-Based Learning in the Life Sciences. , (2015).
- Stiernagle, T. Maintenance of C. elegans. WormBook. , (2006).
- Brody, H. A., Chou, E., Gray, J. M., Pokyrwka, N. J., Raley-Susman, K. M. Mancozeb-induced behavioral deficits precede structural neural degeneration. NeuroToxicology. 34, 74-81 (2013).
- Chen, P., Martinez-Finley, E. J., Bornhorst, J., Chakraborty, S., Aschner, M. Metal-induced neurodegeneration in C. elegans. Frontiers in Aging Neuroscience. 5, (2013).
- Hart, A. Behavior. WormBook. , (2006).
- Harlow, P. H., et al. The nematode Caenorhabditis elegans as a tool to predict chemical activity on mammalian development and identify mechanisms influencing toxicological outcome. Scientific Reports. 6 (1), 22965 (2016).
