Оценка выносливости при плавании и поведения в плавании у взрослых рыбок данио

Резюме

Способная к функциональному восстановлению после травмы спинного мозга, взрослая рыбка данио является ведущей модельной системой для выяснения врожденных механизмов нервной регенерации. Здесь мы описываем анализы на выносливость плавания и поведение в плавании как функциональные показания регенерации спинного мозга.

Аннотация

Благодаря своей известной регенеративной способности, взрослые рыбки данио являются ведущей моделью позвоночных для изучения механизмов врожденной регенерации спинного мозга. После полной трансекции спинного мозга рыбки данио расширяют глиальные и аксональные мосты через разорванную ткань, регенерируют нейроны, близкие к поражению, и восстанавливают свои плавательные способности в течение 8 недель после травмы. Таким образом, восстановление функции плавания является центральным считыванием для функционального восстановления спинного мозга. Здесь мы описываем набор поведенческих анализов для количественной оценки двигательной способности рыбок данио внутри закрытого плавательного туннеля. Целью этих методов является обеспечение количественных измерений выносливости плавания и плавательного поведения у взрослых рыбок данио. Для выносливости в плавании рыбок данио подвергают постоянно увеличивающейся скорости течения воды до истощения, а также сообщается время при истощении. Для оценки поведения в плавании рыбок данио подвергаются скоростям низкого течения, а видео плавания захватываются с дорсальным видом рыбы. Процент активности, частота всплесков и время, проведенное против течения воды, обеспечивают количественное считывание поведения при плавании. Мы количественно оценили выносливость в плавании и поведение в плавании у рыбок данио дикого типа до травмы и после трансекции спинного мозга. Мы обнаружили, что рыбки данио теряют функцию плавания после трансекции спинного мозга и постепенно восстанавливают эту способность между 2 и 6 неделями после травмы. Методы, описанные в этом исследовании, могут быть применены к нейроповеденческим, скелетно-мышечным, скелетным мышцам и исследованиям нейронной регенерации у взрослых рыбок данио.

Введение

Взрослые рыбки данио широко используются для исследования механизмов нервно-мышечного и опорно-двигательного развития и моделирования заболеваний1,2,3. Рыбки данио способны к эффективному, спонтанному восстановлению нескольких тканей, включая головной, спинной мозг и скелетные мышцы4,5,6,7. Замечательная способность регенерировать нервно-мышечные ткани и моделировать заболевания привлекает растущее научное сообщество к исследованиям взрослых рыбок <....

протокол

Взрослые рыбки данио из штаммов Ekkwill и AB содержались в Основном объекте данио Вашингтонского университета. Все эксперименты на животных проводились в соответствии с институциональными протоколами IACUC на животных.

ПРИМЕЧАНИЕ: Пример экспериментальной установки показан на рисунке 1A. Калибровочная крышка (настраиваемая), крышка для выносливости плавания (настраиваемая) и крышка для плавания (стандартная, закрытая туннельная крышка) показаны на рисунке 1B. Экспериментальный рабочий процесс представлен на рисунке 2.

....

Результаты

Мы настроили плавательный туннель, как описано в разделе 1 этого протокола (рисунок 1). Мы оценили выносливость в плавании (раздел 2 этого протокола), а также поведение в плавании (разделы 3 и 4 этого протокола) взрослых рыбок данио на исходном уровне и после травмы спинного ?.......

Обсуждение

Взрослые рыбки данио являются популярной позвоночной системой для моделирования заболеваний человека и изучения механизмов регенерации тканей. Редактирование генома CRISPR/Cas9 произвело революцию в обратных генетических исследованиях для моделирования заболеваний у рыбок данио; однак.......

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
AutoSwim software	Loligo Systems	MI10000	Optional - for Automatic control of current velocity
Customized lid	Loligo Systems	MI10001	This customized lid is used for swim endurance
DAQ-BT	Loligo Systems	SW10600	Optional - for Automatic control of current velocity
Eheim pump	Loligo Systems	PU10160	20 L/min. This pump is placed in theflow-through tank.
Fiji	Fiji	Freely available through Image J (Fiji)	Specific script available at https://github.com/MokalledLab/SwimBehavior
Flowtherm	Loligo Systems	AC10000	Handheld digital flow meter - for calibration
High Speed Camera	Loligo Systems	VE10380	USB 3.0 color video camera (4MP)
IR light panel	Loligo Systems	VE10775	450 x 210 mm, placed under the swim tunnel  chamber
Monofocal lens	Loligo Systems	VE10388	25mm manual lens
PVC Tubing	VWR	60985-534	5/16 x 7/16"  Wall thickness: 1/16"
R Studio	R Studio	Freely available. Version 3.6 with extra packages.	Specific script available at https://github.com/MokalledLab/SwimBehavior
Swim tunnel respirometer	Loligo Systems	SW10060	5L (120V/60Hz). The system includes the swim chamber, motor, manual control of water current velocity, 1 pump placed inside the chamber, standard swim tunnel lid for swim behavior, and modified swim tunnel lid for calibration
uEye Cockpit	IDS	Freely available software to control camera parameters	Alternative cameras and accompanying softwares could be used
Vane wheel flow probe	Loligo Systems	AC10002	Digital flow probe - for calibration