Method Article
من أجل فهم الآليات الجزيئية للضرر الإيثانول الناجم عن النمو، وضعنا نموذجا الزرد من التعرض الايثانول ويتم استكشاف البدنية، وإجراء التعديلات الخلوية، والجينية التي تحدث بعد التعرض للايثانول 1. ونحن نسعى بعد ذلك للبحث عن التدخلات المحتملة واختبار سريع لهم في هذا النموذج الحيواني.
متلازمة الكحول الجنينية (فاس) هو مظهر حاد من التعرض الجنينية إلى الإيثانول. ويعرض مع العيوب المميزة للوجه وأجهزتها، بما في ذلك التخلف العقلي نتيجة لنمو الدماغ المختلين والتالفة. الكحول الجنينية اضطراب طيف (FASD) هو مصطلح يستخدم لتغطية سلسلة متصلة من العيوب الخلقية التي تحدث نتيجة لاستهلاك الكحول والأمهات، ويحدث في حوالي 4٪ من الأطفال الذين ولدوا في الولايات المتحدة. مع 50٪ من النساء في سن الانجاب وأبلغت عن استهلاك الكحول، ونصف حالات الحمل غير المخطط لها أن تكون، والتعرض غير المتعمد هو مسألة استمرار 2. وضعنا من أجل فهم أفضل للضرر التي تنتجها الإيثانول، بالإضافة إلى إنتاج نموذج الذي لاختبار التدخلات المحتملة، وهذا نموذج من التعرض الايثانول التنموية باستخدام الأجنة الزرد. الزرد مثالية لهذا النوع من الدراسة مشوه 3-8. كل زوج يضع مئات من البيض، وعندئذ يمكن جمعها دون الإضرار الكبارالأسماك. الجنين الزرد غير شفاف، ويمكن تصويرها بسهولة مع أي عدد من البقع. تحليل من هذه الأجنة بعد التعرض للايثانول في جرعات مختلفة وأوقات مدة ويظهر تطبيق هذا للخلل الجسيم التنموية التي تنتجها الايثانول تتسق مع عيب خلقي الإنسان. الموصوفة هنا هي التقنيات الأساسية المستخدمة لدراسة ومعالجة نموذج FAS الزرد.
1. معالجة الايثانول من الأجنة
2. مجموعة من الأجنة لRNA، في التهجين الموضعي، جسم، وتلطيخ الغضروف
3. تقييم الإيثانول الناجم عن التغييرات التعبير الجيني والآثار التنموية
(الكفاءة من الجينات التجريبية) (ط م من السيطرة عينة-CT عينة من المعالجة) |
-------------------------------------------------- ----------------------------------- |
(الكفاءة من الجينات مرجع) (ط م منعينة السيطرة - ط م من عينة المعالجة) |
4. التلاعب في الأجنة الزرد
5. ممثل النتائج
الزرد تعرض الجنين إلى نتائج الايثانول في عدد من العيوب والنمائية والوراثية التي ترتبطمن الظواهر الموجودة في الفقاريات الأخرى. وقد وثقت نحن تنمية غير طبيعية من الأنسجة المحورية، بما في ذلك الحبل الظهري (لا تظهر البيانات 14). وتأخر في النمو التي تنتجها الايثانول يؤدي على ما يبدو لتعطيل استطالة الحبل الظهري مناسب، مما يؤدي إلى تقصير الحبل الظهري وعطلت في بعض الأحيان (لا تظهر البيانات 14). هذا التأخير في وقت مبكر، والحبل الظهري خلل يؤدي على الأرجح في جزء منه إلى تشوهات في وقت لاحق و somites (الشكل 2)، التي فقدت شكلها شيفرون قوية كما رأينا في ضوابط غير المعالجة، وأقرب إلى و somites على شكل حرف U سمة من الظواهر المشاهدة عند يتم تخفيض الإشارات الصوتية 14. ويمكن قياس زاوية و somites باستخدام البرمجيات القياسية، والزيادات في زاوية من 92.1 ± 4.6 درجة في عناصر التحكم غير المعالجة إلى 122.6 ± 6.6 درجة في الأجنة الايثانول المعالجة (P <0.001).
آخر نتيجة لتعرض الايثانول التي قد تكون downstreaم من تأخر في النمو في وقت مبكر والعيوب في وقت لاحق الحبل الظهري هو تقصير طول الجنين (الشكل 3). قياس حتى الأجنة على أن تأخذ في الاعتبار انحناء تنتج عن التعرض الإيثانول، وتعرض الايثانول يؤدي إلى تقصير الجذع الذي يعتمد على جرعة من الايثانول تعرض الجنين إلى (الشكل 3E 14). هذه النتيجة مشابهة لاستمرار مكانة مقتبل البلوغ قصير وجدت في الأطفال المعرضين للإيثانول خلال تطوير 16، 17، مما يدل على أن نموذج الزرد هو ذات الصلة لفهم من عيب خلقي الإنسان.
واحدة من الخصائص التقليدية لFAS هو الوجه الكلاسيكي، بما في ذلك انخفاض الفك، صغير فتح العين، والنثرة السلس. وتتعلق الكثير من هذه الميزات إلى انخفاض في الأنسجة خط الوسط. وقد تجلى ذلك في النماذج الحيوانية التي الشديدة التعرض الايثانول يؤدي إلى الظواهر أكثر وضوحا، بما في ذلك synopthalmia وتصقلب. عندما المعرضالغناء الأجنة الزرد لجرعات زائدة من الإيثانول، والمسافة داخل العين (IOD) يقلل بطريقة تعتمد على الجرعة (الشكل 4) بما يتفق مع طبيعة الإنسان عيب خلقي. وجدت فقط تصقلب مع جرعات عالية جدا، ولكن الجرعات المنخفضة لا تنتج انخفاضا كبيرا في IOD (الشكل 4)، مما يوحي بأن هذا نموذج حيواني لديه خلل مماثل في تطوير الوجه خط الوسط 10.
سعينا من أجل فهم الآلية الكامنة وراء الخلل في الجسم على حد سواء وجها التي تنتجها تعرض الايثانول، لوضع التغييرات التعبير الجيني التي تحدث في وقت مبكر في عملية التنمية، وربما بشكل معقول أن من المتوقع أن تسهم في وقت لاحق العيوب التنموية. ونحن نفعل ذلك من ناحيتين، استخراج مرنا من أجنة يسمح لإجراء تقييم كمي لمستويات التعبير الجيني في الأجنة الايثانول العلاج مقارنة مع الضوابط (الشكل 1A). وبالإضافة إلى ذلك، لا يمكننا القيام بها في الموقعتهجين لإلقاء نظرة على نمط من الجينات، بغض النظر عن ما إذا كان أو لم يكن، انخفض إشارة (الشكل 1B-G 18). في هذا المثال، يتم عرض اثنين من الجينات التي التعبير ينخفض بعد التعرض للايثانول، وgli1 six3b. فعلنا نحن عندما درست في نمط الوضع الطبيعي للsix3b، والعثور على حدوث انخفاض في مدى المكاني للتعبير عن هذا الجين (الشكل 1 EG) في الاجنة المعرضة للايثانول. وعثر على تخفيض مماثل في GSC الجين (الشكل دينار بحريني). وأعرب كل من six3b وGSC في الأنسجة متجهة إلى المساهمة في الأنسجة خط الوسط القحفي. حتى الحد من هذه الجينات في 8 HPF يتسق مع انخفاض في IOD وجد لاحقا كما هو مبين في الشكل (4).
وحالما يتم تحديد الجينات التي تتأثر الإيثانول، وهناك آليات يمكن من خلالها زيادة التعبير منهم أو ينقص. في هذا إكساء خاصmple، لقد أظهرنا 2 الجينات التي انخفضت (gli1 وsix3b) بواسطة qPCR. اخترنا لحقن مرنا لتحديد ما إذا عكس هذه التغييرات الجينية يمكن أن تحسن النتائج. لهذه التجربة، بدلا من الحقن gli1، اخترنا لحقن SHH، ليجند الذي يزيد gli1 المستويات. لsix3b، كنا قادرين على حقن six3b نفسها. وجدنا أي تغييرات عندما نقوم بحقن six3b (لا تظهر البيانات) لكنهم تمكنوا من انقاذ أساسا للخلل الجسيم في الأجنة الزرد مع التكميلي SHH الحقن (الشكل 5).
تعرض شخصية الايثانول 1. تغيير نمط في وقت مبكر، ومستويات التعبير الجيني الجينات تنموية مختارة. أ) نتائج qPCR للأجنة في 8hpf. يتم عرض النتائج على اثنين من الجينات: six3b وgli1. النتائج كما هو مبين في المتوسط من ثلاث تجارب منفصلة،والجرعة من الايثانول أظهرت 2.5٪. وخفضت كل من الجينات بطريقة غير هام من سيطرة (T-اختبار، P <0.05). BG) التهجين الموضعي من 8 الأجنة الزرد HPF. يتم تغيير كلا GSC وأنماط six3b عند هذه النقطة مرة مقارنة بالمجموعة الضابطة. (تم التعديل بإذن من Loucks وآخرون 2007).
يتم تبديل تنمية شخصية الجسيدة 2. في الأجنة المعالجة. ويتم فحص هيكل الجسيدة والزوايا في 48 HPF. في الأجنة سيطرة (A)، somites لها شكل شيفرون وبزاوية حادة. الزرد الايثانول يتعرض لها أكثر الزوايا I-somites أو على شكل حرف U، والحادة أقل. (تم التعديل بإذن من Loucks وآلغرين 2009).
3 الشكل. علاج الإيثانول يقلل بشكل ملحوظ طول الجسم في الزرد.تم قياس طول الأجنة غير المعالجة والايثانول المكشوفة في postfertilization 5 أيام. واعتبر انخفاض كبير في طول في جميع الأجنة المعالجة (أنوفا، ف <0.001). دينار بحريني. كان هناك انخفاض طفيف لكن كبير في الطول الكلي للأجنة تعامل مع 1.0٪ و 1.5٪ من الإيثانول، في حين كان ينظر الى أكبر انخفاض في الأجنة مداوى مع 2.0٪ و 2.5٪ من الإيثانول. هاء للسيطرة على حجم الخلافات في كل قابض، وتطبيع الأجنة لمراقبة كل تجربة على 100، والأجنة الأشقاء المعالجة معبرا عنه بنسبة مئوية من 100. (تم التعديل بإذن من Loucks وآلغرين 2009).
الشكل 4. النتائج تعرض الايثانول في خفض المسافة داخل العين (IOD) في الأجنة الزرد. A) وجهات النظر أمامي الأجنة شرح الظواهر العين العادية وتنصهر. B) جرعات مختلفة من الايثانول تدار لمدة 3 ساعات خلال الدقة تكون المعيدةانخفضت ults في IOD عندما يتم فحص الأسماك على مدار 24 ساعة في وقت لاحق. وينظر فقط عيون تنصهر وتصقلب على أعلى جرعة اختبار (2.4٪). * تشير إلى انخفاض كبير في IOD مقارنة بالمجموعة الضابطة. (تعديل بإذن من آلغرين، 2004).
الشكل 5. حقن مرنا SHH-N تنقذ العيوب الجسيمة التي تنتجها تعرض الايثانول من الزرد. تم حقن الاجنة خلية واحدة لمدة مع 100 مرنا SHH-N الغرام / NL وتعرض نصف عدد الأجنة حقن جرعات الايثانول الى مستوى 4،3 حتي 24 HPF. وقد تم تحليل الأجنة في 5 DPF. معرض للمنحني الأجنة تعامل مع الايثانول 2.0٪ ظهريا أقصر الذيول، somites أنا الشكل، وعيوب العين بما في ذلك تصقلب. وينظر الى الانقاذ من هذه الظواهر في 71/76 المؤرخ الأجنة حقن (93٪). في هذه الأجنة، والجسد هو مستقيم، و somites هي شيفرون الشكل، ويتم فصلها تماما العينين.
ووصف الطرق هنا والنتائج أظهرت شرح مجرد غيض من كيف يمكن استخدام الزرد لاستجواب العيوب التنموية. بسبب سهولة الحصول على الجنين، ارتفاع عدد البيض الذي تضعه كل القابض، واستنساخ عالية من نتائج، وهذه الفقاريات تعتبر مثالية لدراسات ماسخة. ويمكن أيضا أن الأسماك يمكن التلاعب بها لتحتوي على جزيئات الفلورسنت لاستخدام كمراسلة البصرية لجين معين أو مسار من مصلحة 19. في دراسات الإيثانول، والجرعات المستخدمة تبدو مرتفعة جدا مقارنة مع الثدييات مستويات الكحول في الدم. ومع ذلك، هذه المستويات تعكس ما هو موجود في الماء، ويتم تسليم ليس كل من الإيثانول إلى الجنين.
أخذت معا، الأساليب المذكورة والمفصلة أعلاه تشير إلى أن الأجنة الزرد مفيدة للغاية في نمذجة العيوب الخلقية البشرية الناجمة عن التعرض لالايثانول. وعلاوة على ذلك، تم تأكيد التغييرات التعبير الجيني وجدت في الزرد من قبل الآخرينفي النظم نموذج الثدييات 20، مما يدل على أن يتم الاحتفاظ الآثار التنموية من الايثانول عبر الفقاريات. ويمكن استخدام العديد من التقنيات أثبتت أعلاه مع غيرها من الشتائم البيئية أو الأدوية بسرعة وسهولة كشف teratogens المحتملة، وتحديد الآليات الكامنة التي تسهم في إمساخ من مادة معينة.
ليس لدينا ما يكشف.
نود أن نشكر مونتي Westerfield، ماكوتو كوباياشي وTopczewski جاسيك للهدايا من البلازميدات للتهجين في الموضع وإبر دقيقة جدا مرنا. ونحن ممتنون لارهارد Steph عن الظهور في شريط الفيديو. ونود أيضا أن نعترف المساعدة من غوسنز وليام مع متحد البؤر المجهري يظهر في شريط الفيديو. تايلر Schwend قدمت الصور المستخدمة في الفيديو، ورودني دايل ساعد في التحضير للفيديو. نحن نعترف أيضا رعاية الحيوان CMRC الموظفين لعملهم مع تربية اسماك الزرد. وقد تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح R21 AA13596 إلى هيئة السلع التموينية.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
اسم كاشف | شركة | فهرس العدد | |
الأنسجة RNA عدة: 5-رئيس PerfectPure | فيشر العلمية | FP2302410 | |
البلاتين SYBR أخضر qPCR SuperMix-UDG | إينفيتروجن | 11733038 | |
توج mMessage mMachine عالية الغلة عدة نسخ الحمض النووي الريبي | النظم البيولوجية التطبيقية | يعتمد على بوليميريز الحمض النووي الريبي في البلازميد الخاص |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved