使用黑腹果蝇对年龄相关睡眠障碍进行高通量小分子药物筛选

摘要

提出了一种高通量药物筛选方案，通过监测老年果蝇模型中 果蝇 的睡眠行为来改善睡眠。

摘要

睡眠是健康和整体幸福的重要组成部分，经常给老年人带来挑战，他们经常经历睡眠障碍，其特征是睡眠持续时间缩短和模式碎片化。这些睡眠中断也与老年人患各种疾病的风险增加有关，包括糖尿病、心血管疾病和心理障碍。不幸的是，现有的睡眠障碍药物与严重的副作用有关，例如认知障碍和成瘾。因此，迫切需要开发新的、更安全、更有效的睡眠障碍药物。然而，目前药物筛选方法的高成本和漫长的实验时间仍然是限制因素。

该协议描述了一种具有成本效益和高通量的筛选方法，该方法利用 黑腹果蝇，与哺乳动物相比，果蝇具有高度保守的睡眠调节机制，使其成为研究老年人睡眠障碍的理想模型。通过给老年苍蝇施用各种小化合物，我们可以评估它们对睡眠障碍的影响。这些苍蝇的睡眠行为使用红外监测设备记录，并使用开源数据包睡眠和昼夜节律分析MATLAB程序2020（SCAMP2020）进行分析。该协议为睡眠调节提供了一种低成本、可重复且高效的筛查方法。果蝇由于其生命周期短、饲养成本低、易于处理，是该方法的绝佳对象。举例来说，其中一种测试药物利血平证明了促进老年苍蝇睡眠时间的能力，突出了该协议的有效性。

引言

睡眠是人类生存所必需的基本行为之一，其特征有两种主要状态：快速眼动（REM）睡眠和非快速眼动（NREM）睡眠¹。NREM睡眠包括三个阶段：N1（清醒和睡眠之间的过渡）、N2（浅睡眠）和N3（深度睡眠、慢波睡眠），代表从清醒到深度睡眠的进展¹。睡眠对身心健康起着至关重要的作用².然而，衰老会降低成人的总睡眠时间、睡眠效率、慢波睡眠百分比和快速眼动睡眠百分比³.与慢波睡眠相比，老年人倾向于花更多的时间在浅睡眠中，使他们对夜间觉醒更敏感。随着觉醒次数的增加，平均睡眠时间减少，导致老年人睡眠模式碎片化，这可能与小鼠 Hcrt 神经元的过度兴奋有关⁴.此外，与年龄相关的昼夜节律机制下降有助于睡眠持续时间的早期转变 ^5,6。结合身体疾病、心理压力、环境因素和药物使用，这些因素使老年人更容易患上睡眠障碍，如失眠、快速眼动睡眠行为障碍、发作性睡病、周期性腿部运动、不宁腿综合征和睡眠呼吸障碍 ^7,8。

流行病学研究表明，睡眠障....

研究方案

该协议使用来自布卢明顿果蝇库存中心的30天大w¹¹¹⁸苍蝇（BDSC_3605，参见材料表）。

1.陈年果蝇的制备

1. 食物准备
   1. 通过混合 50 g/L 玉米片、110 g/L 糖、5 g/L 琼脂和 25 g/L 酵母来制备标准玉米淀粉培养基。用水加热玉米片和酵母糊化，然后将所有物质完全溶解。
   2. 当培养基冷却至50-60°C时，加入6 mL/L丙酸，并迅速装入培养瓶中。
2. 苍蝇饲养和老年苍蝇的准备
   1. 在装有标准玉米淀粉培养基的瓶子中培育苍蝇菌株 w¹¹¹⁸，并将瓶子置于25°C，68%相对湿度，500-1000勒克斯照明条件和12小时：12小时光照：黑暗循环的恒温培养箱中。
   2. 根据苍蝇的生长周期，每7天将苍蝇转移到一个新瓶子中，保持同一瓶子中个体的年龄一致。
   3. 转移后 3 天收集从原瓶中孵化的新一批苍蝇，并将它们放入新瓶中。遵循每 7 天更换一次瓶子的原则，它们将被培养到 30 天左右。

2、药用食品和玻璃管的制备

讨论

所述方法适用于中小型安眠药物的快速筛选。目前，大多数主流的高通量药物筛选方法都是基于生化和细胞水平。例如，检查受体的结构和性质以寻找可以与其结合的特定配体²²。另一种方法是使用核磁共振 （NMR） 和质谱法³⁵ 分析所选药物分子片段的结合模式和强度。然而，这些方法往往具有相对较高的筛选错误率，通过它们选择的药物在动物或临床实验中往.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ager	BIOFROXX	8211KG001
Artificial Climate Box	PRANDT	PRX-1000A	official website:https://www.nbplt17.com/PLTXBS-Products-20643427/
DAM2 Drosophila Activity Monitor	TriKineics	DAM2	official website:https://www.trikinetics.com/
DAM2system	TriKineics	version:v3.03	official website:https://www.trikinetics.com/
DAMFileScan	TriKineics	version:1.0.7.0	official website:https://www.trikinetics.com/
Dimethyl Sulfoxide	SIGMA	276855
Drosophila Activity Monitoring Incubator	Tritech Research	DT2-CIRC-TK	official website:https://www.tritechresearch.com/DT2-CIRC-TK.html
Drosophila Bottles	Biologix	51-17720	official website:http://biologixgroup.com/goods.php?id=48
Drosophila: w1118	Bloomington Drosophila Stock Center	BDSC_3605
Excel	Microsoft	version:Excel 2016	official website:https://www.microsoftstore.com.cn/software/office/excel
Glass tubes	TriKinetics	PPT5x65	official website:https://www.trikinetics.com/
MATLABR2022b	MathWorks	version:9.13.0.2049777	official website:https://ww2.mathworks.cn/products/matlab.html
Prism	GraphPad	Version:Prism 8.0.1	official website:https://www.graphpad.com/features
Reserpine	MACKLIN	R817202-1g
Saccharose	SIGMA	1245GR500
SCAMP	Vecsey Lab	N/A	official website:https://academics.skidmore.edu/blogs/cvecsey/