Name: local and global methods of assessing thermal nociception in drosophila larvae
Uploaded: 2012-05-18T13:00:00
Duration: 10 min 53 s
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Nous remercions Christian Landry pour réchauffage de la sonde de conception, Daniel Babcock pour le développement du dosage de la chaleur des larves de la sonde, Sean Sweeney pour suggérer le dosage de chaleur à plaques, la drosophile Bloomington Stock Center pour les stocks de mouches, et Galko membres du laboratoire pour la lecture critique du manuscrit. Ce travail a été soutenu par le NIH R01 NS069828 à MJG et une NIH MARC U-STAR de subventions de formation (T34GM079088 à l&#39;Université de Houston-Downtown Scholars Academy) pour l&#39;accès des minorités à des carrières de recherche (AVG).

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	<li>Babcock, D. T., Landry, C., Galko, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytokine+signaling+mediates+UV-induced+nociceptive+sensitization+in+Drosophila+larvae.">Cytokine signaling mediates UV-induced nociceptive sensitization in Drosophila larvae.</a> Curr. Biol. 19, 799-806 (2009).</li><li>Tracey, W. D., Wilson, R. I., Laurent, G., Benzer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=painless,+a+Drosophila+gene+essential+for+nociception.">painless, a Drosophila gene essential for nociception.</a> Cell. 113, 261-273 (2003).</li><li>Oswald, M., Rymarczyk, B., Chatters, A., Sweeney, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+thermosensitive+escape+behavior+in+Drosophila+larvae.">A novel thermosensitive escape behavior in Drosophila larvae.</a> Fly (Austin). 5, 17810 (2011).</li><li>Grueber, W. B., Jan, L. Y., Jan, Y. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tiling+of+the+Drosophila+epidermis+by+multidendritic+sensory+neurons.">Tiling of the Drosophila epidermis by multidendritic sensory neurons.</a> Development. 129, 2867-2878 (2002).</li><li>Moore, A. W., Jan, L. Y., Jan, Y. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=hamlet,+a+binary+genetic+switch+between+single-+and+multiple-+dendrite+neuron+morphology.">hamlet, a binary genetic switch between single- and multiple- dendrite neuron morphology.</a> Science. 297, 1355-1358 (2002).</li><li>Gao, F. B., Brenman, J. E., Jan, L. Y., Jan, Y. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genes+regulating+dendritic+outgrowth,+branching,+and+routing+in+Drosophila.">Genes regulating dendritic outgrowth, branching, and routing in Drosophila.</a> Genes Dev. 13, 2549-2561 (1999).</li><li>Walters, E. T., Illich, P. A., Weeks, J. C., Lewin, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defensive+responses+of+larval+Manduca+sexta+and+their+sensitization+by+noxious+stimuli+in+the+laboratory+and+field.">Defensive responses of larval Manduca sexta and their sensitization by noxious stimuli in the laboratory and field.</a> J. Exp. Biol. 204, 457-469 (2001).</li><li>Woolf, C. J., Ma, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nociceptors--noxious+stimulus+detectors.">Nociceptors--noxious stimulus detectors.</a> Neuron. 55, 353-364 (2007).</li><li>Hwang, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nociceptive+neurons+protect+Drosophila+larvae+from+parasitoid+wasps.">Nociceptive neurons protect Drosophila larvae from parasitoid wasps.</a> Curr. Biol. 17, 2105-2116 (2007).</li><li>Xiang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-avoidance-mediating+photoreceptors+tile+the+Drosophila+larval+body+wall.">Light-avoidance-mediating photoreceptors tile the Drosophila larval body wall.</a> Nature. 468, 921-926 (2010).</li><li>Grueber, W. 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Biol. 247, 76-88 (2002).</li><li>Kernan, M., Cowan, D., Zuker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+dissection+of+mechanosensory+transduction:+mechanoreception-defective+mutations+of+Drosophila.">Genetic dissection of mechanosensory transduction: mechanoreception-defective mutations of Drosophila.</a> Neuron. 12, 1195-1206 (1994).</li><li>Nitabach, M. N., Blau, J., Holmes, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+silencing+of+Drosophila+pacemaker+neurons+stops+the+free-running+circadian+clock.">Electrical silencing of Drosophila pacemaker neurons stops the free-running circadian clock.</a> Cell. 109, 485-495 (2002).</li></ol>

Nous n&#39;avons rien à communiquer.

Les tests décrits ici peuvent être utilisés pour évaluer qualitativement et quantitativement les larves de différents génotypes de la réactivité aux stimuli nocifs thermiques. Une caractéristique principale de l&#39;essai sonde thermique, c&#39;est que le stimulus est donnée uniquement à un seul locus. Cela conduit sans doute à des tirs de seulement un petit sous-ensemble de la classe IV des neurones les plus dans le segment contactés par la sonde et peut-être ceux immédiatement les segments adjacents 11. En raison de la stimulation locale, le dosage sonde thermique imite l&#39;expérience sensoriel commun de détection d&#39;un stimulus nociceptif qui est localisée à un organe particulier la région comme une main en contact d&#39;un poêle chaud. Un inconvénient de l&#39;essai sonde thermique, c&#39;est qu&#39;il a une certaine variabilité d&#39;utilisateur à utilisateur qui peut probablement être attribuée à trois facteurs: i) la pression avec laquelle l&#39;utilisateur applique la sonde à la larve, ii) l&#39;emplacement précis de la sonde sur la chenille par rapport aux neurones sous-jacentes nociceptives, et iii) l&#39;précise angle auquel la sonde en contact avec la surface de la chenille. Nous avons précédemment fait état ​​d&#39;une stratégie quantitative des larves dans les catégories des non-répondeurs, répondeurs lents, et les intervenants rapides en fonction de leur temps de latence de retrait à une température donnée 1. Ici, nous rapportons sur la réactivité des larves à des températures encore plus élevées. Fait intéressant, nous trouvons qu&#39;il ya un plafond pour les larves thermiques réponses nociceptives et que ce plafond se situe entre 52 et 54 ° C. Cela peut indiquer que les larves ne possèdent pas un potentiel récepteur transitoire (TRP) canal capable de déclenchement à des températures supérieures à 52 ° C. Alternativement, il pourrait suggérer que les neurones ou les muscles utilisés pour initier ou mener à bien la réponse du moteur est endommagé avant même de pouvoir fonctionner en retrait aversif. Groupe présente également une analyse différente de l&#39;amplitude du retrait de réponse en utilisant-soit le nombre de rouleaux en tant qu&#39;indicateur de la &quot;robustesse&quot; de la réponse. Naïvement, ons&#39;attendrait à ce que ces paramètres augmentent avec la température augmente ou moment de la stimulation. Étonnamment, nous constatons que ce n&#39;est pas le cas. Les larves stimulé pendant une longue période à une température à l&#39;extrémité inférieure de la fourchette nocive (42 ° C) montrent plus de rouleaux et de passer plus de temps que les larves de roulement sondé à des températures élevées (48-52 ° C). Cela donne à penser que, dans la fenêtre de température nocive c&#39;est surtout la durée de l&#39;exposition qui détermine l&#39;amplitude de la réponse. Depuis que les larves exposées à des températures très nocives (48-52 ° C) de répondre, en moyenne, très rapidement, ils ne présentent pas sous forme de rouleaux plus grand nombre de larves exposées à une température moins nocive pour une plus longue période de temps. L&#39;analyse de l&#39;amplitude de réponse rapportés ici ajoute une autre dimension quantitative le long de laquelle différents génotypes ou des manipulations de l&#39;environnement peuvent être comparés. Une caractéristique principale de l&#39;essai de chaleur à plaques est qu&#39;il s&#39;agit d&#39;une exposition globale à l&#39;nocivesthermique. En tant que tel, il s&#39;apparente davantage à l&#39;animal assis dans un chaudron de chauffage que de toucher un poêle chaud. Même s&#39;il n&#39;est pas clair quand une larve peut vivre un stimulus nocif au niveau mondial à l&#39;état sauvage, dans le labo, les réponses comportementales à cette exposition globale sont plus complexes que ceux observés lors d&#39;une stimulation locale. Un des points forts de l&#39;essai de chaleur à plaques, a également noté par d&#39;autres 3, c&#39;est qu&#39;il a peu d&#39;utilisateur à utilisateur la variabilité, car tout contact de la larve n&#39;est pas une composante du protocole. L&#39;écart ne semble être importante dans la définition de chaque comportement quand commence et cela peut être minimisé avec visualisation répétée / familiarité. Une différence intéressante entre les tests est la température à laquelle les comportements d&#39;évitement commencer. Ce sont beaucoup plus faibles dans l&#39;essai de chaleur à plaques de la sonde thermique. Le comportement préliminaire présenté par les larves en contact avec la sonde thermique (tête et queue relance) peut être un corrélat de la tête de thrash observée à ~ 27 ° C dans le plat de la chaleure dosage. Il est possible que cette réponse reflète «malaise» plus que «la douleur». Nous n&#39;avons pas observé une corrélation entre la flagellation, la saisie, et la paralysie, même à doses élevées (jusqu&#39;à 48 ° C) la température dans le dosage de la sonde thermique et il se peut que d&#39;une masse critique de neurone sensoriel de tir de plus d&#39;une région du corps est nécessaires pour mettre sur ces comportements. Fait intéressant, les comportements de saisie et de la paralysie sont observées à des températures (~ 34 à 37 ° C) ci-dessous l&#39;extrémité inférieure du seuil nociceptif observé avec la sonde thermique indiquant que la stimulation globale peut impliquer sommation des réponses neuronales qui sont insuffisantes pour déclencher un comportement avec les autorités locales application de la sonde thermique. Que ces températures sont effectivement perçu comme nocif pour les larves est soutenue par l&#39;observation que les larves qui commencent le comportement paralysie et sont ensuite autorisés à récupérer la nourriture volée ne pas survivre à la plupart des cas (figure 5C). En outre soutenir l&#39;argument selon lequel la chaleur pldosage est mangé lire les réponses nociceptives est le fait que le blocage de la transmission synaptique dans les neurones sensoriels nociceptifs connus augmente la latence de la plupart des comportements observés (Figure 6). L&#39;observation selon laquelle il n&#39;y a pas augmentation de la latence pour le comportement à plus haute température à fouetter suggère que d&#39;autres neurones sensoriels qui n&#39;expriment pas md-Gal4 peut être nécessaire pour ce comportement. En somme, les deux tests implique d&#39;exposer une larve individu à un stimulus nociceptif thermique de la température définie - la pointe chaude d&#39;une petite sonde métallique dans le dosage locale et l&#39;immersion dans une goutte de rapidement chauffer l&#39;eau dans le dosage global. Les réponses comportementales de larves de drosophile de divers horizons génétiques et / ou exposés à des conditions environnementales variables (par exemple plus ou moins des dommages aux tissus), peuvent être étudiés et quantifiés à l&#39;aide de ces tests. En fin de compte, les résultats de ces essais nous aideront à mieux comprendre les réseaux génétiques qui contrôlent la CNPiception chez la drosophile et d&#39;autres espèces apparentées.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires </td></tr><tr><td> Sonde Thermique </td><td> Pro-Dev génie </td><td> Custom-construits sur demande </td><td> Information de contact peuvent être fournis sur demande </td></tr><tr><td> Bain à sec Incubateur </td><td> Fisher Scientific </td><td> 11-718 </td><td> 1 bloc de chauffage solide et 1 bloc de chauffage avec des puits 16mm </td></tr><tr><td> Leica DFC290 12v/400mA Caméra couleur </td><td> Leica Microsystems </td><td> 12730080 </td><td> Toute l&#39;équivalent appareil photo fera l&#39;affaire. </td></tr><tr><td> Leica MZ6 microscope </td><td> Leica Microsystems </td><td> Numéro de la pièce pour MZ6 corps de zoom (optique porteuse) est 10445614 </td><td></td></tr><tr><td> Schott Ace Modulamp Unité </td><td> Schott North America, Inc </td><td> A20500 </td><td></td></tr><tr><td> Schott col de cygne double 23 pouces guide de lumière à fibre optique </td><td> Schott North America, Inc </td><td> Schott A08575 </td><td></td></tr><tr><td> Unité de contrôle thermique </td><td> TSCI corp. </td><td> Custom Built </td><td> Les détails peuvent être fournis sur demande </td></tr><tr><td> Zeiss Stemi 2000 microscope </td><td> Zeiss </td><td> NT55-605 </td><td> Toute l&#39;équivalent microscopefera l&#39;affaire. </td></tr><tr><td> Forceps </td><td> FST </td><td> FS-1670 </td><td></td></tr><tr><td> 1mm mailles </td><td> Genesee scientifique </td><td> 57-101 </td><td></td></tr><tr><td> Pinceau </td><td> Dick Blick Art Materials </td><td> 06762-1002 </td><td></td></tr><tr><td> Agent de réticulation UV </td><td> Fisher Scientific </td><td> 1199289 </td><td></td></tr><tr><td> Jarres </td><td> Fisher Scientific </td><td> 08-816 </td><td></td></tr><tr><td> Bécher 10ml </td><td> Fisher Scientific </td><td> 02-540C </td><td></td></tr><tr><td> L&#39;éther diéthylique </td><td> Fisher Scientific </td><td> E138-500 </td><td></td></tr><tr><td> 35 x 10 mm boîte de Pétri en polystyrène </td><td> Faucon </td><td> 351008 </td><td> Nous n&#39;avons pas testé plats de substitution. </td></tr><tr><td> Lame de microscope </td><td> Corning </td><td> 26003 </td><td></td></tr><tr><td> Thermocouple </td><td> Omega Engineering, Inc </td><td> HH802U </td><td></td></tr><tr><td> Morceau de vinyle </td><td> Office Depot </td><td> 480009 </td><td></td></tr><tr><td> Microtube </td><td> Denville scientifiqueInc </td><td> C-2170 </td><td></td></tr></tbody></table>

local and global methods of assessing thermal nociception in drosophila larvae

Dans cet article, nous démontrons essais pour étudier la nociception thermique larves de drosophile. Un test implique une stimulation spatialement restreint (local) de 1,2 nocicepteurs thermiques tandis que le second implique un gros (global) d&#39;activation de la plupart ou tous les neurones de ces 3. Ensemble, ces techniques permettent de visualiser et de quantifier les fonctions comportementales de Drosophila neurones sensoriels nociceptifs. La larve drosophile est un système modèle établi pour étudier la nociception thermique, une réponse sensorielle à des températures potentiellement dangereux qui est évolutif conservés entre espèces 1,2. Les avantages de la drosophile pour de telles études sont la relative simplicité de son système nerveux et de la sophistication des techniques génétiques qui peuvent être utilisés pour disséquer la base moléculaire de la biologie sous-jacente 4-6 dans la drosophile, comme dans tous les métazoaires, les responsabe à des stimuli thermiques nocifs implique généralement une &quot;nocifensive« retrait aversion pour le stimulus présenté 7. Ces stimuli sont détectés par les terminaisons nerveuses libres ou nocicepteurs et l&#39;amplitude de la réponse organismique dépend du nombre de nocicepteurs recevant le stimulus nociceptif 8. Chez la drosophile, ce sont les neurones de classe IV arborisation dendritique sensoriels qui détectent des stimuli nocifs thermiques et mécaniques 9 en plus de leur rôle récemment découvert que les photorécepteurs 10. Ces neurones, qui ont été très bien étudiés au niveau de développement, s&#39;arborisent sur ​​la feuille de la barrière épidermique et établir des contacts avec presque toutes les cellules épidermiques 11,12. Le seul axone de chaque neurone projets de classe IV dans la moelle épinière ventrale du système nerveux central 11 où ils peuvent se connecter à neurones de second ordre que le projet vers le cerveau. Dans des conditions de base, neuro nociceptif sensorielns ne se déclenche pas jusqu&#39;à un seuil relativement élevé est atteint. Les tests décrits ici permettent au chercheur de quantifier les réponses comportementales de base ou, vraisemblablement, la sensibilisation qui en découle des dommages aux tissus qui suit. Chaque test provoque distincts mais connexes locomotrices réponses comportementales aux stimuli nocifs thermiques et permet au chercheur de visualiser et de quantifier les différents aspects de la nociception thermique larves de drosophile. Les tests peuvent être appliqués pour les larves de génotypes désirés ou larves élevées dans différentes conditions environnementales qui pourraient avoir une incidence nociception. Depuis la nociception thermique est conservé à travers les espèces, les résultats glanés dans la dissection génétique chez la drosophile sera probablement notre compréhension de la nociception thermique dans d&#39;autres espèces, y compris les vertébrés.

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Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae

Dans cet article, nous démontrons essais pour étudier la nociception thermique<em&gt; Drosophila</em&gt; Larves. Un test implique une stimulation spatialement restreint (local) des nocicepteurs thermiques<sup&gt; 1,2</sup&gt; Tandis que le second implique un gros (global) d&#39;activation de la plupart ou tous les neurones de ces<sup&gt; 3</sup&gt;. Ensemble, ces techniques permettent de visualiser et de quantifier les fonctions comportementales de<em&gt; Drosophila</em&gt; Nociceptives des neurones sensoriels.

Méthodes locales et globales de l&#39;évaluation de nociception thermique dans<em&gt; Drosophila</em&gt; Les larves

In this article, we demonstrate assays to study thermal nociception in Drosophila larvae. One assay involves spatially-restricted (local) stimulation of ...

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