שיטה חדשנית מודל אנצפלופתיה כרונית טראומטית ב<em&gt; תסיסנית</em

Summary

כאן, אנו מתארים גישה חדשה לסבול ראש בראש טראומטי פגיעה מוחית תסיסנית melanogaster . השיטה שלנו יש את היתרון של אספקת ישירות חוזרות עם חוזק מתכווננת לראש לבד. חקירה נוספת של מערכת חסרי החוליות תסייע להאיר את הפתוגנזה של אנצפלופתיה טראומטית כרונית.

Abstract

כרונית טראומטית אנצפלופתיה (CTE) היא מחלה נוירודגנרטיבית הוקמה קשורה קשר הדוק עם החשיפה חזרה מתונה טראומטית פגיעה מוחית (mTBI). המנגנונים האחראים לשינויים הפתולוגיים המורכבים שלה נותרים חמקמקים במידה רבה, למרות הקונצנזוס האחרון שהגדיר את הקריטריונים הנוירופתולוגיים. כאן, אנו מתארים שיטה חדשנית לפתח מודל של CTE ב תסיסנית melanogaster ( תסיסנית ) בניסיון לזהות את הגנים מפתח המסלולים המביאים הצטברות טאו hyperphosphorylated אופייני ומוות עצבי במוח. כוח מתכוונן כוח משפיע על פגיעה קלה קלה מועברים ישירות לראש לטוס, הכפוף הראש האצה מהירה האטה. השיטה שלנו מבטלת את הבעיות הפוטנציאליות הטמונות עם מודלים אחרים תסיסנית mTBI ( למשל, מוות של בעלי חיים עלול להיגרם על ידי נזקחלקים אחרים של הגוף או לאיברים פנימיים). פחות טיפול בבעלי חיים ועלות נמוכה, תוחלת חיים קצרה וכלים גנטיים נרחבים הופכים את זבוב הפירות לאידיאלי לניתוח פתוגנזה של CTE ומאפשרים לבצע מסכים גנטיים ופרמקולוגיים בקנה מידה גדול וגנומי. אנו צופים שהאפיון המתמשך של המודל יפיק תובנות מכניסטיות חשובות על מניעת מחלות וגישות טיפוליות.

Introduction

כרונית טראומטית אנצפלופתיה (CTE) הוכרה לאחרונה כהפרעה ניירודגנרטיבית מובהקת, בנפרד מטאופתים אחרים כמו מחלת אלצהיימר ¹ . בניגוד למחלת האלצהיימר ולתאופאטים נפוצים אחרים - שגורמי הסיכון החשובים ביותר שלהם הם גיל מתקדם והיסטוריה משפחתית של דמנציה, CTE, כפי שצוין בשמו, מרמז על קשר הדוק עם היסטוריה של טראומה מוחית, הנראה בעיקר בספורטאים, כגון מתאגרפים ו שחקני כדורגל, כמו גם ותיקי צבא ^{2 , 3 , 4 , 5} . הוא חשב להיות יזום על ידי מכה חוזרת ונשנית המכות שוב ושוב לראש. מטופלים יכולים להציג סימפטומים וסימנים כגון ליקויים קוגניטיביים, שינויים במצב הרוח והתנהגות, תפקוד לקוי של התנועה, החפיפה משמעותית עם מחלת אלצהיימר, פרונטוטמפוראלדמנציה, דמנציה של גוף לוי ומחלת פרקינסון ⁶ . לעומת זאת, בדיקות לאחר המוות של רקמת המוח חושפות דפוס מובהק של הצטברות טאו hyperphosphorylated סביב כלי דם קטנים במעמקי sulci קליפת המוח, תכונה pathognomonic לא נצפתה בתנאים degenerative אחרים ⁷ . עם זאת, עד כה, מעט מאוד ידוע על הפתוגנזה המובילה ביטוי המחלה. זה בחלק גדול בשל היעדר מודל בעלי חיים נאמן - רק לאחרונה יש מודלים מכרסמים נוצרו ^{5 , 8} . אלה אורגניזמים מודל יש את החסרונות של טיפול אינטנסיבי עלות אורך חיים ארוך יחסית, אשר אינם מתאימים היטב עבור מחלות נוירודגנרטיב מחקרים.

לעומת עמיתים יונקים, בעלי חיים חסרי חוליות כגון תסיסנית הם חלופה מצוינת, עם תחזוקה חסכונית שלהם,כלים נרחבים לגילוי דטרמיננטים גנטיים וחיי אורך חיים קצרים יחסית. למרבה הפלא, לטוס המוח האנושי לחלוק מבחינה אבולוציונית נתיבים מולקולריים וסלולריים, כמו גם הדמיון האנטומי ^{10 , 11 , 12} . שני מודלים תסיסנית חקר ללמוד פגיעה מוחית טראומטית דווחו בעבר ^{13 , 14} . הראשון "High Impact טראומה" (HIT) מכשיר שתוכנן על ידי Katzenberger ועמיתיו הכיל זבובים זבובים חינם בקבוקון פלסטיק שהיה קשור לקצה חופשי של קפיץ מתכת ^{13 , 15} . כאשר בקבוקון הפלסטיק היה מוטה זקוף ושוחרר, הוא פגע בלוק פוליאוריתן והכניס טראומה לזבובים כאשר הם ניתרו אל קיר הבקבוקון והתאוששו. לעומת זאת, ברקת ועמיתיו עיצבו שיטת משלוחים אחרתIng אומני חרוז רופטור-24 homogenizer פלטפורמה ¹⁴ . זבובים היו incapacitated עם CO ₂ והניח צינור 2 מ"ל בורג כי היה מאובטח homogenizer ונתון לתנאים טלטול מתוכנת מראש. יתרון אחד של שימוש במערכת homogenizer רקמות היא כי הנסיין יכול לווסת את עוצמת הפציעה, משך הפציעה, ומספר פציעות פגיעה. עם זאת, שני המשטרים סובלים מאותו חיסרון: פגיעה ראשונית בראש נגרמת באופן אקראי במונחים של מיקום השפעה וכוח. בנוסף, שתי השיטות גרמו לתמותה ניכרת, שנגרמה כתוצאה מנזק בטחוני בלתי נמנע לחלקים אחרים של הגוף ולאברים פנימיים. כאן, אנו מתארים שיטה חדשה כדי לגרום mTBI זבובים פירות. המנגנון שלנו מורכב מאפקט בליסטי המונע על ידי גז. לעומת מודלים תסיסנית הקיימים ^{14 , 15} , השיטה שלנו יש את היתרון הייחודי של מתן מדידההשפעה מכוונת רק על ראש זבוב חופשי, ובכך מאפשר שליטה מדויקת של גורמים שונים, כגון חומרת ההשפעה, מרווח הזמן בין ההשפעות, ואת המספר הכולל של ההשפעות שנגרמו.

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

Protocol

1. הרכבה של מכשיר שביתה ( איור 1 )

1. הסר את הבוכנה מן מזרק 1 מ"ל tuberculin. חותכים את הקנה על סימן 1 מ"ל.
2. הסר מחסום תרסיס (3 מ"מ גובה x 4 מ"מ קוטר) מ 200 פיפטה μL קצה ולהשתמש בו כמו impactor. מניחים את impor בתוך החבית מזרק. לחץ בעדינות על הקנה כדי להזיז את הקצה אל קצה הקצה, כשהצד השטוח מכסה את פתח הזרבובית.
3. צרף את קצה קצה חבית צינורות פלסטיק המחובר דו תחמוצת הפחמן (CO ₂ ) הרגולטור תזרים של תחנת הרדמה תסיסנית .
4. החזק את הקנה באופן אנכי והדק אותו על מחזיק בעל מהדק סטנדרטי, כך שהפסיכולוג יישאר בתחתית הקנה.
5. שינוי קצה פיפטה 200 μL לעשות את בעל זבוב.
   1. גזור 4 מ"מ מהקצה לעשות פתיחה 0.8 מ"מ קוטר, המאפשר רק את הראש לעוף להיות חשופים.
      הערה: ת'וRax וכל שאר חלקי הגוף לעוף יישארו בתוך קצה פיפטה.
6. שינוי טיפ פיפטה 1000 μL ו 1 מ"ל מזרק מחט כובע כדי להפוך את המחבר.
   1. לחתוך 44 מ"מ מן הפתח של קצה. קח 6 מ"מ אורך של כובע 1 מ"ל מזרק מחט לדחוף אותו בחוזקה לתוך החלק הנותר של עצה פיפטה 1000 μL.

2. הפעלה של התקן השביתה

1. להרדים זבוב בן 2 בן נקבה לטוס באמצעות CO ₂ על משטח לטוס.
2. בעדינות להעביר אותו בעל זבוב באמצעות מברשת בסדר. הקש על בעל בעדינות כך ראש לטוס הוא ראה מחוץ לקצה קצה. אם חוטם זבוב חשוף מחוץ לקצה, בעדינות תחוב אותו בחזרה לתוך קצה עם מחט קהה 1 מ"ל מזרק.
   הערה: הקפד לשמור את חוטם זבוב בתוך בעל. אחרת, הזבוב עלול למות מפציעה מוצצת.
3. להדק את הזבוב הועד לקנה המזרק עם המחבר כך ראש לטוס פונה כלפי מטה.
4. הגדר את לחץ הגז ב 100 kPa. התאם את קצב הזרימה בהתאם לתכנון הניסוי.
5. להפוך במהירות את הרגולטור תזרים לעבור מתג לסירוגין, כך מכה מכה את הראש לעוף פעם אחת.
6. להרים את הזבוב מחזיק ולהזיז אותו על משטח לטוס. הפוך את בעל לטוס בעדינות ברז בצד כדי לתת לעוף החוצה. להשאיר את הזבוב בתוך בקבוקון ריק להתאושש.

3. מעקב וידאו בסיוע תנועה

1. מלאו 6 ס"מ קוטר פטרי צלחת עם elastomer סיליקון שקוף כדי להפוך את זירת המעקב. השאירו 3 מ"מ שטח בין הסיליקון ואת מכסה צלחת כדי לאפשר את הזבובים ללכת בחופשיות אבל לא לעוף.
2. להרדים ארבעה זבובים מן או את הדמה או מטופלים הקבוצה בכל פעם ומניחים אותם בזירה. השאירו את הזבובים ב 22 מעלות צלזיוס למשך 1 שעות.
3. מיקום מכשיר הצמד תשלום (CCD) מעל הזירות ולהקליט במשך 5 דקות.
4. ניתוח נתיבי תנועה נרשמה באמצעות תוכנת Ctrax (זמין באופן חופשי מ Caltech) ¹⁶ . לייצא את הנתונים במעקב בשפה תכנות (למשל, Matlab) בפורמט תואם ולנתח את הנתונים מבוסס על מרחק נסע לכל מסגרת ¹⁷ . חישוב מרחק הליכה ממוצע עבור כל זבוב ולשלב אותו עם כל זבובים נרשמה אחרים / קבוצה כדי להשיג ממוצע מצטבר המרחק נסע על ידי האוכלוסייה של קבצים באותה קבוצה.

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

תוצאות

כדי להקים מודל CTE באמצעות תסיסנית מבוגר, קבענו את האפקטיביות של המכשיר שלנו על גרימת פגיעה אחת בראש סגור. כדי לחסל את הווריאציות הנוגעות לגנוטיפ, למין או לגיל, השתמשנו בניסויי קנטון- S WT בני יומיים בניסוי. אנחנו יכולים בקלות לשלוט על כוחו של effor על...

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

Discussion

מודלים חייתיים המאפיינים בנאמנות תכונות CTE, כולל שינויים נוירופיזיולוגיים, סימני נוירופתולוגים וחסרים נוירו-התנהגותיים, חיוניים לחשיפת מנגנוני מחלה ולפיתוח מטרות אבחון וטיפול. זה מובן כי אין מודל של בעלי חיים של מחלה אנושית מושלמת בחיקוי כל endpoints קליני רלוונטי. עם ז...

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

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Aerosol Barrier	USA Scientific	1120-8810	Used as an impactor
200 μL Pipette Tip	USA Scientific	1111-0706	Used as a fly head holder
1000 μL 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