JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

هنا، ونحن تصف نهجا جديدا لإلحاق رئيس مغلقة إصابات الدماغ في ميلانوغاستر ذبابة الفاكهة . أسلوبنا لديه ميزة تقديم مباشرة الآثار المتكررة مع قوة قابل للتعديل إلى الرأس وحده. سوف مزيد من استكشاف نظام اللافقاريات تساعد على إلقاء الضوء على التسبب في اعتلال الدماغ الصدمة المزمن.

Abstract

اعتلال الدماغ الصدمة المزمن (كت) هو مرض العصبية التناسلية التي ترتبط ارتباطا وثيقا بالتعرض للإصابات الدماغية الصدمة الخفيفة المتكررة (متبي). ولا تزال الآليات المسؤولة عن تغيراتها المرضية المعقدة بعيد المنال إلى حد بعيد، على الرغم من توافق الآراء مؤخرا على تحديد معايير الاعتلال العصبي. هنا، نحن تصف طريقة جديدة لتطوير نموذج كت في ذبابة الفاكهة ميلانوغاستر ( ذبابة الفاكهة ) في محاولة لتحديد الجينات الرئيسية والمسارات التي تؤدي إلى تراكم هيبيرفوسفوريلاتد تاو مميزة والموت العصبية في الدماغ. يتم تسليم آثار قوة قابل للتعديل لإلحاق إصابة مغلقة خفيفة مباشرة إلى رأس الطاير، وتخضع الرأس إلى التسارع السريع والتباطؤ. طريقة لدينا يلغي المشاكل المحتملة الكامنة مع غيرها من نماذج ذبابة الفاكهة متبي (على سبيل المثال، قد يكون الناجم عن الموت الحيوان عن طريق الأضرار التي لحقتأجزاء أخرى من الجسم أو الأعضاء الداخلية). إن العناية بالحيوانات الأقل كثافة في اليد العاملة والتكلفة، والعمر القصير، والأدوات الجينية الواسعة تجعل ذبابة الفاكهة مثالية لدراسة الأمراض المسببة للأمراض، وتمكن من إجراء شاشات جينية ودوائية واسعة النطاق على نطاق الجينوم. ونحن نتوقع أن التوصيف المستمر للنموذج سيولد رؤى ميكانيكية هامة بشأن الوقاية من الأمراض والنهج العلاجية.

Introduction

اعترف مؤخرا اعتلال الدماغ الصدمة المزمن (كت) باعتباره اضطراب تنكس عصبي متميز، منفصلة عن تاوباثيز أخرى مثل مرض الزهايمر 1 . وخلافا لمرض الزهايمر وغيره من أمراض التوأم الشائعة التي تتقدم عوامل الخطر الأكثر أهمية وتاريخ عائلي من الخرف، فإن كت، كما هو مبين في اسمها، تعني ارتباطا وثيقا بتاريخ الصدمة الدماغية، على الأرجح ينظر في الرياضيين الرياضيين الاتصال، مثل الملاكمين و لاعبي كرة القدم، وكذلك في قدامى المحاربين العسكريين 2 ، 3 ، 4 ، 5 . ويعتقد أن تبدأ من قبل ضربات ارتجاجية ومزدوجة متكررة إلى الرأس. المرضى قد تظهر أعراض وعلامات مثل العجز المعرفي، والمزاج والتغيرات السلوك، واختلال الحركة، والتي تتداخل بشكل كبير مع مرض الزهايمر، أمام الصدغ الصدغيالخرف، خرف الجسم ليوي، ومرض باركنسون 6 . على النقيض من ذلك، وفحوص ما بعد الوفاة من أنسجة المخ تكشف عن نمط واضح من تراكم هيبرفوسفوريلاتد تاو المحيطة الأوعية الدموية الصغيرة في أعماق سولسي القشرية، وهي ميزة باثوغونومونيك لم يلاحظ في الظروف التنكسية الأخرى 7 . ومع ذلك، حتى الآن، لا يعرف سوى القليل جدا عن المرضية مما يؤدي إلى مظهر المرض. هذا هو في جزء كبير منه بسبب عدم وجود نموذج الحيوان المؤمنين - في الآونة الأخيرة لديها نماذج القوارض ولدت 5 ، 8 . هذه الكائنات النموذجية لها عيوب الرعاية كثيفة التكلفة وعمر طويل نسبيا، والتي ليست مناسبة تماما لدراسات الأمراض العصبية التنكسية.

بالمقارنة مع نظرائهم الثدييات، والحيوانات اللافقارية مثل ذبابة الفاكهة هي بديل ممتاز، مع الصيانة فعالة من حيث التكلفة،أدوات واسعة لتشريح المحددات الوراثية، وعمر قصير نسبيا 9 . ومن الجدير بالملاحظة أن أدمغة الذبابة والعقل البشري تشترك في مسارات الجزيئية والخلوية المحفوظة بشكل تطوري، فضلا عن التشابه التشريحي 10 ، 11 ، 12 . تم الإبلاغ عن اثنين من نماذج ذبابة الفاكهة بارعة لدراسة إصابات الدماغ الصدمة سابقا 13 ، 14 . كان أول جهاز "صدمة عالية التأثير" (هيت) صممه كاتزنبرجر وزملاؤه ذبابا متحركا بشكل حر في قارورة بلاستيكية كانت مرتبطة بالنهاية الحرة لنبع معدني 13 ، 15 . عندما يميل القارورة البلاستيكية في وضع مستقيم، وأفرج عنه، وضرب لوحة البولي يوريثان ونقلت الصدمة إلى الذباب لأنها ارتدت إلى الجدار قارورة وانتعشت. في المقابل، صمم بركات وزملاؤه طريقة تسليم مختلفة لنافي أومني حبة الممزق 24 منصة الخالط 14 . وكانت الذباب عاجزة مع كو 2 وضعت في أنبوب 2 مل سكروكاب التي تم تأمينها إلى الخالط وتخضع لظروف الهز مبرمج مسبقا. فائدة واحدة من استخدام نظام الخالط الأنسجة هو أن المجرب يمكن أن تعدل شدة الإصابة، ومدة الإصابة، وعدد نوبات الإصابة. ومع ذلك، فإن كلا النظامين يعاني من نفس العيب: الإصابات الأولية في الرأس بشكل عشوائي من حيث موقع التأثير والقوة. وبالإضافة إلى ذلك، أسفرت كلتا الطريقتين في وفيات كبيرة، والناجمة عن الأضرار الجانبية التي لا مفر منها لأجزاء أخرى من الجسم والأعضاء الداخلية. هنا، نحن تصف طريقة جديدة للحث على متبي في ذباب الفاكهة. يتكون جهازنا من المؤثرات البالستية التي تعمل بالغاز. بالمقارنة مع نماذج ذبابة الفاكهة القائمة 14 ، 15 ، وطريقة لدينا لديه ميزة فريدة من نوعها لتقديم قياسلا يتم توجيهها إلا في رأس الذبابة الحرة، مما يسمح بالتحكم الدقيق بعوامل مختلفة، مثل شدة التأثير، والفترة الزمنية بين التأثيرات، والعدد الإجمالي للآثار المستمرة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. الجمعية من الجهاز سترايك ( الشكل 1 )

  1. إزالة المكبس من حقنة توبركولين 1 مل. قطع برميل في علامة 1 مل.
  2. إزالة حاجز الهباء الجوي (ارتفاع 3 مم × 4 مم القطر) من 200 ميكرولتر ماصة طرف واستخدامه بمثابة مؤثر. وضع المؤثر داخل برميل حقنة. اضغط بلطف برميل لتحريك المؤثر إلى طرف طرف، مع الجانب المسطح الذي يغطي فتح فوهة.
  3. نعلق طرف طرف برميل إلى الأنابيب البلاستيكية التي ترتبط إلى ثاني أكسيد الكربون (كو 2 ) منظم تدفق محطة التخدير ذبابة الفاكهة .
  4. عقد برميل عموديا ومشبك إلى حامل حامل المشبك القياسية بحيث يبقى المؤثر في الجزء السفلي من برميل.
  5. تعديل 200 ميكرولتر ماصة طرف لجعل حامل ذبابة.
    1. قطع 4 ملم من طرف لجعل افتتاح 0.8 مم قطرها، مما يسمح فقط رأس الذبابة ليتعرض.
      ملاحظة: ثوراكس وجميع أجزاء أخرى من الجسم يطير البقاء داخل طرف ماصة.
  6. تعديل 1،000 ميكرولتر ماصة طرف و 1 مل حقنة إبرة غطاء لجعل الموصل.
    1. قطع 44 ملم من فتح طرف. خذ طول 6 مم من 1 مل حقنة إبرة غطاء ودفعه بإحكام في الجزء المتبقي من 1،000 ميكرولتر ماصة طرف.

2. تشغيل الجهاز سترايك

  1. تخدير واحد البالغ من العمر يومين الإناث ذبابة الكبار باستخدام كو 2 على وسادة الطيران.
  2. نقل بلطف إلى حامل الطاير باستخدام فرشاة غرامة. اضغط على حامل بلطف بحيث ينظر رئيس ذبابة خارج طرف طرف. إذا يتعرض الطحال الذبابة خارج طرف، ثنية بلطف مرة أخرى داخل طرف مع إبرة محقنة 1 مل محقنة.
    ملاحظة: تأكد من الحفاظ على ذبابة الذبابة داخل الحامل. خلاف ذلك، قد يطير الطاير من إصابة خرطوم مص.
  3. تشديد ذبابة حوليدر إلى حقنة برميل مع الموصل بحيث رئيس يطير يواجه أسفل.
  4. تعيين ضغط الغاز في 100 كيلو باسكال. ضبط معدل التدفق وفقا لتصميم التجربة.
  5. تتحول بسرعة التبديل تبديل منظم تدفق وإيقاف بحيث الضربات الضربات رئيس ذبابة مرة واحدة.
  6. رفع حامل ذبابة ونقله على لوحة الطيران. عكس حامل ذبابة وبلطف الاستفادة من الجانب للسماح للذبابة. ترك الطاير في قارورة فارغة للتعافي.

3. بمساعدة الفيديو تتبع الحركة

  1. ملء طبق بتري قطرها 6 سم مع المطاط الصناعي السيليكون شفافة لجعل الساحة تتبع. ترك مساحة 3 ملم بين السيليكون وغطاء الطبق للسماح للذباب على المشي بحرية ولكن لا تطير.
  2. تخدير أربعة الذباب من إما الشام أو مجموعة المعالجة في كل مرة ووضعها في الساحة. ترك الذباب في 22 درجة مئوية لمدة 1 ساعة.
  3. وضع جهاز جهاز شحن (كسد) المسؤول فوق الساحات وتسجيل لمدة 5 دقائق.
  4. تحليل مسارات الحركة المسجلة باستخدام برامج كتراكس (متاحة مجانا من كالتيش) 16 . تصدير البيانات التي تم تتبعها في لغة البرمجة (على سبيل المثال، ماتلاب) - تنسيق متوافق وتحليل البيانات على أساس المسافة المقطوعة في الإطار 17 . حساب متوسط ​​مسافة المشي لكل ذبابة والجمع بينها وبين جميع الذباب المسجلة / مجموعة أخرى للحصول على متوسط ​​المسافة التراكمية التي يسافرها السكان من الملفات في نفس المجموعة.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

لإنشاء نموذج كت باستخدام ذبابة الفاكهة الكبار، قررنا فعالية الجهاز لدينا في إلحاق إصابة الرأس مغلقة واحدة. للقضاء على الاختلافات المتعلقة التركيب الوراثي، والجنس، أو العمر، استخدمنا كانتون-S ذبابة الإناث فت 2 في هذه التجربة في التجربة. يمكننا ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

إن النماذج الحيوانية التي تصمم بأمانة خصائص كت، بما في ذلك التعديلات العصبية، والعلامات العصبية المرضية، والعجز السلوكي العصبي، ضرورية للكشف عن آليات المرض وتطوير الأهداف التشخيصية والعلاجية. ومن المفهوم أنه لا يوجد نموذج حيواني لمرض بشري مثالي في محاكاة جميع الن?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

وأيد هذا العمل من قبل كلية جامعة جون هوبكنز الطب كلية بدء التشغيل لك

Acknowledgements

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Aerosol BarrierUSA Scientific1120-8810Used as an impactor
200 μL Pipette TipUSA Scientific1111-0706Used as a fly head holder
1000 μL Pipette TipUSA Scientific1122-1830Used as a connector
1 mL Tuberculin SyringeBecton Dickinson309625
60 mm Petri DishesFisher ScientificFB0875713AUsed as a tracking arenas
Flow RegulatorGenesee Scientific59-122WC
Standard Clamp Holder/standEISCO ScientificCH0688
Fine BrushGenesee Scientific59-204
FlypadGenesee Scientific59-114
Sylgard Silicone ElastomerDow Corning4019862
CCD CameraMicrosoft HD-5000
Ctrax Walking Fly TrackerCaltechCtrax 0.2.11
MATLAB Image Processing ToolboxMATLABR2015b

References

  1. 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).
  2. Martland, H. S. Punch drunk. JAMA. 91 (15), 1103-1107 (1928).
  3. Millspaugh, J. A. Dementia pugilistica. US Naval Med Bull. 35, 297-303 (1937).
  4. Omalu, B. I., et al. Chronic traumatic encephalopathy in a national football league player: part II. Neurosurgery. 59 (5), 1086-1092 (2006).
  5. 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).
  6. 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).
  7. McKee, A. C., et al. The spectrum of disease in chronic traumatic encephalopathy. Brain. 136 (Pt 1), 43-64 (2013).
  8. 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).
  9. Hirth, F. Drosophila melanogaster in the study of human neurodegeneration. CNS Neurol Disord Drug Targets. 9 (4), 504-523 (2010).
  10. Littleton, J. T., Ganetzky, B. Ion channels and synaptic organization: analysis of the Drosophila genome. Neuron. 26 (1), 35-43 (2000).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Katzenberger, R. J., et al. A Drosophila model of closed head traumatic brain injury. Proc Natl Acad Sci USA. 110 (44), E4152-E4159 (2013).
  14. Barekat, A., et al. Using Drosophila as an integrated model to study mild repetitive traumatic brain injury. Sci Rep. 6, 25252(2016).
  15. Katzenberger, R. J., et al. A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila. J Vis Exp. (e52905), (2015).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Theadom, A., et al. Frequency and impact of recurrent traumatic brain injury in a population-based sample. J Neurotrauma. 32 (10), 674-681 (2015).
  20. Drobysheva, D., et al. An optimized method for histological detection of dopaminergic neurons in Drosophila melanogaster. J Histochem Cytochem. 56 (12), 1049-1063 (2008).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

125

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved