Içinde Nörodejeneratif fenotipleri değerlendirilmesi<em&gt; Drosophila</em&gt; Tırmanma Tahliller tarafından Dopaminerjik nöronlar ve Tüm Beyin immün

Özet

Burada dopaminerjik (DA) nöronların yaşa bağlı nörodejenerasyon incelemek için kurulmuştur iki deneyleri tarif Drosophila: Tırmanma / DA nöronları dejenerasyon ve tüm beyin bağlar DA nöronlar belirlemek ve saymak için kullanılan tirozin hidroksilaz immün işlevsel etkilerini incelemek için izin verir irkilme-kaynaklı negatif geotaxis testi.

Özet

Drosophila melanogaster sinir sisteminde yaşlanma ve patolojik dejeneratif süreçleri incelemek için değerli bir model organizmadır. Deneysel bir sistem olarak sinek avantajları kendi genetik tractability, kısa yaşam süresi ve gözlemlemek ve kantitatif karmaşık davranışları analiz imkanı içerir. Drosophila beynin belirli bir nöron popülasyonları hastalık bağlantılı genlerin ifadesi, Parkinson ve Alzheimer ⁵ insan nörodejeneratif hastalıklar modellemek için de kullanılabilir.

Dopaminerjik (DA) nöronlar yaşlanma insan beyninde en savunmasız nöron popülasyonları arasında yer almaktadır. Parkinson hastalığında (PH), en sık görülen nörodejeneratif hareket bozukluğu, DA nöron hızlandırılmış kaybı lokomotor fonksiyon ilerleyici ve geri dönüşü olmayan bir düşüşe yol açar. Yaş ve çevresel toksinler ek olarak, DA nöronların kaybı kodlama spesifik mutasyonlar şiddetlenirçeşitli genlerin veya organizatörü bölgeleri. Örneğin PD-ilişkili alellerinin belirlenmesi in vivo DA nöronların nörodejenerasyon incelemek için bir model olarak Drosophila kullanımı için deneysel olarak içerir. Örneğin, Drosophila DA nöronlar özetler, insan hastalığı bazı özellikleri, DA nöronların sürekli bir şekilde azalması gibi ve azalan lokomotor fonksiyonunu ² PD-bağlantılı insan α-sinüklein geninin ifadesi. Buna göre, bu model başarılı PH ⁸ potansiyel terapötik hedefleri tespit etmek için kullanılmıştır.

Tüm yetişkin beyin irkilme-kaynaklı olumsuz geotaxis tepki ve tirozin hidroksilaz immün dayalı bir tırmanma testi DA nöron sayısı izlemek için bağlar: Burada sık Drosophila DA nöronların yaşa bağlı nörodejenerasyon incelemek için kullanılmıştır iki deneyleri tarif farklı yaşlarda. Her iki durumda da, UAS t in vivo sentezlenmesiniDA spesifik nöronlarda ransgenes bir tirosin hidroksilaz (TH) promotör-Gal4 sürücüsü satır ^{3, 10} kullanılarak elde edilebilir.

Giriş

Burada açıklanan testlerin özgüllüğü dopaminerjik nöronların ³ spesifik ekspresyon elde etmek için tirozin hidroksilaz geninin düzenleyici sekansları yararlanan bir Gal4 sinek hattının kullanımına dayanır. Tirozin hidroksilaz, dopamin sentezinde ilk ve oran-sınırlayıcı aşama katalize eder. In vivo DA nöronların (örnek ⁶ bakınız) tanımlamak için uygun bir aday TH yapma dopamin ile, o, yetişkin sinek beyin örtüşmekte TH immünoreaktivite. Ayrıca, THGal4 salgılama modelini dopa dekarboksilaz gen ayarlayıcı sıralan içerir ve DA nöronlarda sadece transgenik ekspresyonu sağlayan bu DdcGal4 gibi diğer Gal4 hatları, bu daha spesifik olan, ama aynı zamanda ³ glial hücreler serotonerjik nöronların alt gruplarında .

Feany ve Bender (2000) ilk PD-bağlantılı insan α-sinüklein geninin pan-nöronal ifade sta en ilerici kaybını hızlandırır görülmektedirDrosophila rtle bağlı olumsuz geotaxis davranış. Biz expressionof bir α-sinüklein transgen ¹⁰ sürücü DA-nöron spesifik THGal4 satırını kullanarak benzer sonuçlar gözlenmiştir ve bu Nrf2 yolunun nöroprotektif rolünü incelemek için bu fonksiyonel Okuması kullanmış PD ¹⁴ Drosophila modeli. Burada açıklanan belirli tahlil ² ve ³ uyarlanmıştır.

Drosophila beyin (örneğin ¹¹ ve ⁷ için bakınız) konfokal mikroskopi ile tüm beyin bağlar görselleştirilebilir en az 5 farklı topakçıklar halinde düzenlenmiş olan birden fazla 100 da nöronlar (PPL1, PPL2, PAL PPM1 / 2, PPM3) içerir. Ancak, yaşa bağlı nörodejenerasyon PD-bağlantılı genler mutasyona uğramış nerelerde sinekler gözlenen / insan hastalıkları modellemek için aşırı eksprese değil, ^{9 yaşında, 11} ile Drosophila beyin düşüşler DA nöron sayısı olup olmadığını hala tartışmalıdır5. DA nöronlarda insan α-sinüklein ifadesi gibi bir etkisi vardır ve bu nedenle, PD için bir model olarak kullanılmıştır. Burada DA nöronlar hücre belirteci olarak TH kullanarak bağlar tüm beyin saymak için bir test tarif. Bu deney, ¹³ ve ¹⁰ den adapte edilmiştir.

Protokol

1. Irkilme indüklenen Negatif Geotaxis Testi

1. Istenen genotip sinekler seçin, onları 20-30 hayvan kohortlarında grup rastgele, cinsiyete göre ayırın ve 2-3 günde bir yeni gıda şişeleri içine çevirmek, test sinekler her set (yani yaş olarak eşleştirilmiş kohort, bir kohort / genotip) haftada en az bir kez.
2. Olumsuz geotaxis test öncesi otuz dakika, CO ₂ sinekler uyutmak ve iki boş gıda şişeleri (Malzeme Tablo) (oda boyutları net bir bant ile açılışlarında katıldı ile yapılan ön etiketli şeffaf plastik tüpler koyun: 19 cm x 2.85 cm). Bizim deneyleri biz genellikle 25 sinekler / tüp kullanın.
   Not. Anestezi iyileşme süresi birkaç saat birkaç dakika değiştirilebilir (örneğin O / N) ve test edilmiş özel genotipleri için optimize edilmelidir.
3. Dikey yüzeyler üzerinde kurutma kağıdı ve bant bir kağıt parçası üzerinde farklı yüksekliklerde (1 ila 20 cm) kabul ete, tezgah dik.
4. Kağıt önünde tüpler yerleştirin: tüpler tüm uyumlu olmalı ve doğru yükseklik ölçümü sağlamak için kağıda olabildiğince yakın olmalıdır.
5. Bir stand (bir pipet kutusu gibi) üzerinde, kağıt 20-30 cm bir mesafede, tüplerin önünde dijital fotoğraf makinesi ("Özel Ekipman" Tablo) yerleştirin, "film" seçeneğini seçin ve start kayıt, bu zamanda da ardışık denemeler arasındaki zaman takip etmek için bir zamanlayıcı başlamalıdır.
6. Sinekler, birkaç saniye (örneğin 10 saniye) ile tüp dokunarak tüpün altındaki toplanır. Bu aşama, bütün deney boyunca (yani aynı süre, aynı gücü, aynı operatör) düzgün bir şekilde yapılmalıdır.
7. 10 sn için dijital kamera ile kayıt sinekler hareketlerini.
8. Bir dakika aralıklarla adımları 1.5-1.7 on dört kez tekrarlayın.
9. Veri analiz:
   1. Yukarıdaki olan sinekler sayısınıKaydedilen filmlerin görsel muayene ile 10 saniye sonra 2 cm işareti.
      Not: Bizim test koşullarında sinekler 'olumsuz geotaxis davranışı şaşırtıcı sonra geçen ilk 10 saniye ötesinde değil mi (yani sinekler onları şaşırtıcı sonra her yöne 10 sn hareket başladı). Minimum mesafe 2 cm olan bu zaman penceresi kontrol sinekler (THGal4 sürücü ifade yani 1 haftalık sinekler, Şekil 1 efsane bakınız) yükseldi. Böylece, farklı yaş ve davranış başlatıldıktan sonra genotip 10 sn sineklerin tırmanma faaliyetleri analiz etmek için bir referans olarak 2 cm işareti kullanılır. Bu parametreler (farklı genetik arka ya da laboratuar koşullarına bağlı olarak, örneğin), test sinekler davranış farklılıkları hesaba katmak için ayarlanması gerekebilir. Bizim test koşullarında, tüm test edilen genotipler kontrol genotip sinekler benzer şekilde daha kötü bir performans veya dikkat edin.
   2. On beş gelen sonuçların ortalaması alındenemeler.
   3. Tüp (=% tırmanma aktivitesi) sinek sayısı yüzdesi olarak ifade ortalama, tekrar sayısını (N) her genotip için test bağımsız kohort sayısına göre verilir
   4. Zaman içinde farklı genotipleri arasında istatistiksel olarak anlamlı değerlendirin. Bu, bir Student t testi (iki genotip karşılaştırırken) veya GraphPad (GraphPad Yazılım, Inc.La Jolla gibi ticari yazılımları kullanarak Bonferroni post-hoc testi (çoklu karşılaştırmalar yaparken) ardından 2-yönlü ANOVA analizi ile gerçekleştirilebilir CA, ABD).

Dikkat

Bu, oda sıcaklığında, aynı ışık koşulları altında, günün aynı zamanda tüm testleri gerçekleştirmek. 12 saat aydınlık / karanlık döngüsü ortamda sinekler tutulması sinekler 'lokomotor davranışları üzerindeki sirkadiyen ritim etkisini kontrol etmek için tavsiye edilir.

2. Tirozin Hidroksilaz İmmünofloresanTüm Beyin Mounts Testi

Çözümler ve tamponlar

Sabitleme çözeltisi: fosfat içinde% 4 paraformaldehit (PFA), salin (PBS) tamponlu

Yıkama tamponu: PBS içinde% 0.1 Triton X-100,

0.1 M Tris-HCl, pH 7.5, 0.15 M NaCl,% 0.1 Triton X-100 ve% 0.5 BSA: tampon engelleme

Montaj ortamı: Mowiol-Dabco (E Harlow, D. Lane, Antikorlar-A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratories Press, Cold Spring Harbor, NY, ABD, 10:418 (1988 'de tarif protokolü))

Prosedür

1. Manikür balmumu kaldırmak için yaklaşık 1 dakika 70% EtOH ile dolu bir diseksiyon çanak sinek koyun.
2. Transferi buz gibi soğuk PBS ile dolu bir diseksiyon çanak uçar.
3. Beyin teşrih:
   1. Ventral yüzü yukarı (: kaldır kanatları ve bacakları isteğe bağlı) ile anında yerleştirin.
   2. Vücuttan uzak baş çekin: kullanmak birine forseps setibeyin zarar vermemek için göz altında manikür üzerinde tutmak için vücut ve başka bir üzerinde tutmak
   3. Hortum çıkarın.
   4. Hortum çıkardıktan sonra açık kalan yarık karşı tarafında baş manikür üzerinde tutmak ve beyin baş kapsül kaldırılır kadar ters yönde çekin.
   5. Beyin tüm manikür çıkarın.
   6. Tüm hava dolu trakeal doku kaldırmak, bu aşağıdaki İnkübasyon sırasında yüzen beyin engeller.
4. P-200 pipet ucu kapalı birkaç milimetre kesin ve% 0.1 Triton X-100/PBS çözümü ile dengelenmesi
5. Hazırlanan P-200 pipet kullanarak,% 4 PFA / PBS 0.5 ml ile dolu bir 0.5 ml Eppendorf tüp beyin aktarmak ve diseksiyon tamamlanana kadar buz üzerinde tutmak.
6. 20 dakika oda sıcaklığında beyin Fix: Bir raf üzerinde Eppendorf tüpleri koyarak ve bir nutator raf koyarak hafif bir rotasyon uygulamak.
7. Fiksatif çıkarınP-1000 mikro pipet kullanarak, 0,1% Triton X-100/PBS 0.5 ml, tersine çevirerek karışımı ekleyin ve 1 dakika boyunca inkübe izin verme, bir kez bu yıkama adımı tekrarlayın.
8. İkinci yıkama tamponu çıkarın,% 0.1 Triton X-100/PBS 0.5 ml ekleyin ve 20 dakika boyunca oda sıcaklığında inkübe izin, bu adım, iki kez tekrarlayın.
9. Yıkama tamponu çıkarın ve beyinleri, oda sıcaklığında 1 saat süre ile (0.1 M Tris-HCl, pH 7.5, 0.15 M NaCl,% 0.1 Triton X-100 ve% 0.5 BSA) bloke tamponu içinde inkübe sağlar.
10. 4 iki gün, ° C, yumuşak rotasyon ile (adım 2.6. Bakınız) için, engelleme çözümü anti-TH antikor 1:100 seyreltme ("özel reaktiflerin Tablosu" na bakınız) ile beyin kuluçkaya yatmaktadır.
11. Adımları 2.7 yıkama tekrarlayın. ve 2.8 ..
12. Nazik rotasyon ile, 4 ° C'de, iki gün boyunca, ikincil antibodyin engelleme çözümü bir 1:200 seyreltme ile beyin dengelenmesi.
13. Adımları 2.7 yıkama tekrarlayın. ve 2.8 ..
14. Şekil 2A'da gösterildiği gibi sürgü hazırlayın:
    1. Birdd 2 cam kapak (24 x 60 mm,. 1.5) montaj medya X 25 ul damla.
    2. Yeri montaj medya slayt ortasında bir boşluk bırakarak ve kurumaya bırakın iki kapak gözlük (boyutu 18 x 18 mm,. 2).
    Not. Sizin konfokal mikroskop sahnede numune tutucu kontrol edin. Sen biter biri (oje ve bant kullanın) bir 22 x 22 mm 1.5 cam kapak takarak cam kapak 25 x 75 mm slayt aynı boyutta yapabilirsiniz.
15. Yıkama tamponu çıkarın, montaj medya 50 ul ekleyin ve beyinleri aşağı yukarı pipetleme ve ile onunla gelmesini sağlayınız.
16. Bir kesim P-200 pipet (adım 2.4) iki lamelleri arasındaki boşlukta slayt için beyin transferi ve hiçbir bir lamel ile bunları kapatın kullanma. 1.5 (Şekil 2A görmek, yönlendirmek için slaytta beyin ^7).
    Not: Numunelerin anterior ve poste de görselleştirme izin vermek için, iki kapak camları arasına monte edilir,beynin posterior tarafı.
17. Tüm hava kaldırmak için bir köşesinden pipet,, montaj medya ile kapak gözlük arasındaki tüm boşluğu doldurmak kuru ve oje ile sızdırmazlık sağlar.
18. Bir konfokal mikroskop kullanarak 1.0 mikron adım boyutu (Drosophila yetişkin beyin dopaminerjik kümelerin anatomik tanımlama için ⁷⁾ ile z ekseni boyunca optik bölümleri bir dizi elde belirli bir kümede dopaminerjik nöron sayısı değerlendirmek.

Sonuçlar

Bu tahliller PH ¹⁴ bir Drosophila modelinde stres koruyucu Nrf2 yolunun rolünü incelemek için burada açıklanan kullandık. Bu model, bir TH Gal4 sürücü ^{2, 10} ile DA nöronlarda insan α-sinüklein geninin ifadesini dayanır.

Şekil 1 TH Gal4 sürücünün kontrolü altında farklı transgenlerin ifade erkek sinekler bir irkilme-kaynaklı negatif geotaxis (tırmanma) testinin temsili bir sonuç göstermektedir. Tüm genotipler zamanla lo...

Tartışmalar

Deneyleri farklı hastalık bağlı genetik arka ⁽⁵ yorumlanan) yanı sıra yaşlanma DA nöronların bakım yolları veya küçük bileşikleri sinyal, belirli genlerin rolü incelemek için yararlı bir yaklaşım sağlamak Burada anlatılan.

Drosophila irkilme indüklenen Negatif geotaxis davranış bu yöntem özellikle PD-bağlantılı mutasyonlar varlığında farklı genetik arka bölgesi DA nöronların işlevselliği için Okuması işlevsel olarak kullanılmış...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Rabbit anti-tyrosine hydroxylase antibody	Millipore	AB152
Donkey TRITC-labeled anti rabbit IgG antibody	Jackson ImmunoResearch	711-026-152
Mowiol	Calbiochem	475904
DABCO	Sigma	D2522
Equipment
Polystyrene vials	VWR	89092-734	28.5 x 95 mm
Digital camera	Canon	PowerShot A3100IS (model)	12.1 Megapixels 4X Optical Zoom
Glass coverslips no. 1.5	VWR	48366 205 48393 252	Sizes: 18 x 18 mm, 24 x 60 mm
Glass coverslips no. 2	VWR	48368-040	Size: 18 x 18 mm
Dissection dishes	Electron Microscopy Sciences	70543-01	Size: 30 mm O.D.
Dumostar No. 5 tweezers	Electron Microscopy Sciences	72705-01
Stereomicroscope	Carl Zeiss	Stemi 2000 (model)
Confocal microscope	Leica	SP2 or SP5 (model)
Materials Table.