Name: chemical amputation and regeneration of the pharynx in the planarian schmidtea mediterranea
Uploaded: 2018-03-26T13:30:00
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Nos gustaría agradecer a Alejandro Sánchez Alvarado, quien apoyó la optimización inicial y el desarrollo de esta técnica. Trabajo en laboratorio de Carolyn Adler está financiado por fondos de puesta en marcha de la Universidad de Cornell.

1. preparación
<ol><li>
Preparación de agua de la planaria 17<ol>
<li>Mantener planarias en una solución de sal de X Montjuïc 1. Para preparar el planarian agua, hacer soluciones stock individuales de 1 M CaCl2, 1 M MgSO4, 1 M de MgCl2, 1 M KCl y 5 M de NaCl en agua ultrapura. Filtro-esterilizar con un almacenamiento a largo plazo de la filterfor superior de la botella de 0.2 μm. Nota: Utilizar sólo agua desionizado ultr...

<ol>
	<li>Tanaka, E. M., Reddien, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+cellular+basis+for+animal+regeneration.">The cellular basis for animal regeneration.</a> Dev. Cell. 21, 172-185 (2011).</li><li>Tanaka, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Molecular+and+Cellular+Choreography+of+Appendage+Regeneration.">The Molecular and Cellular Choreography of Appendage Regeneration.</a> Cell. 165, 1598-1608 (2016).</li><li>Curado, S., Stainier, D. Y. R., Anderson, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitroreductase-mediated+cell/tissue+ablation+in+zebrafish:+a+spatially+and+temporally+controlled+ablation+method+with+applications+in+developmental+and+regeneration+studies.">Nitroreductase-mediated cell/tissue ablation in zebrafish: a spatially and temporally controlled ablation method with applications in developmental and regeneration studies.</a> Nat. Protoc. 3, 948-954 (2008).</li><li>White, D. T., Mumm, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+nitroreductase+system+of+inducible+targeted+ablation+facilitates+cell-specific+regenerative+studies+in+zebrafish.">The nitroreductase system of inducible targeted ablation facilitates cell-specific regenerative studies in zebrafish.</a> Methods. 62, 232-240 (2013).</li><li>Smith-Bolton, R. 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A., S&#225;nchez Alvarado, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Not+your+father's+planarian:+a+classic+model+enters+the+era+of+functional+genomics.">Not your father's planarian: a classic model enters the era of functional genomics.</a> Nat. Rev. Genet. 3, 210-219 (2002).</li><li>Reddien, P. W., S&#225;nchez Alvarado, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamentals+of+planarian+regeneration.">Fundamentals of planarian regeneration.</a> Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 20, 725-757 (2004).</li><li>Wagner, D. E., Wang, I. E., Reddien, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clonogenic+neoblasts+are+pluripotent+adult+stem+cells+that+underlie+planarian+regeneration.">Clonogenic neoblasts are pluripotent adult stem cells that underlie planarian regeneration.</a> Science. 332, 811-816 (2011).</li><li>Scimone, M. L., Kravarik, K. M., Lapan, S. W., Reddien, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neoblast+specialization+in+regeneration+of+the+planarian+Schmidtea+mediterranea.">Neoblast specialization in regeneration of the planarian Schmidtea mediterranea.</a> Stem Cell Reports. 3, 339-352 (2014).</li><li>van Wolfswinkel, J. C., Wagner, D. E., Reddien, P. 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E., S&#225;nchez Alvarado, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PHRED-1+is+a+divergent+neurexin-1+homolog+that+organizes+muscle+fibers+and+patterns+organs+during+regeneration.">PHRED-1 is a divergent neurexin-1 homolog that organizes muscle fibers and patterns organs during regeneration.</a> Dev. Biol. 427, 165-175 (2017).</li><li>Wong, M. C., Martynovsky, M., Schwarzbauer, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+cell+migration+using+Caenorhabditis+elegans+as+a+model+system.">Analysis of cell migration using Caenorhabditis elegans as a model system.</a> Methods Mol. Biol. 769, 233-247 (2011).</li><li>Margie, O., Palmer, C., Chin-Sang, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=C+elegans+chemotaxis+assay.">C elegans chemotaxis assay.</a> J. Vis. Exp. , e50069 (2013).</li><li>Fang-Yen, C., Gabel, C. V., Samuel, A. D. T., Bargmann, C. 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Cell. 40, 381-391 (2017).</li><li>Nishimura, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regeneration+of+dopaminergic+neurons+after+6-hydroxydopamine-induced+lesion+in+planarian+brain.">Regeneration of dopaminergic neurons after 6-hydroxydopamine-induced lesion in planarian brain.</a> J. Neurochem. 119, 1217-1231 (2011).</li><li>Wilson, D. F., Chance, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Azide+inhibition+of+mitochondrial+electron+transport.+I.+The+aerobic+steady+state+of+succinate+oxidation.">Azide inhibition of mitochondrial electron transport. I. The aerobic steady state of succinate oxidation.</a> Biochim. Biophys. Acta. 131, 421-430 (1967).</li><li>Duncan, H. M., Mackler, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+Transport+Systems+of+Yeast:+III.+Preparation+and+properties+of+cytochrome+oxidase.">Electron Transport Systems of Yeast: III. Preparation and properties of cytochrome oxidase.</a> J. Biol. Chem. 241, 1694-1697 (1966).</li><li>Buchan, J. R., Yoon, J. H., Parker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stress-specific+composition,+assembly+and+kinetics+of+stress+granules+in+Saccharomyces+cerevisiae.">Stress-specific composition, assembly and kinetics of stress granules in Saccharomyces cerevisiae.</a> J. Cell Sci. 124, 228-239 (2011).</li><li>Cebri&#224;, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+the+nervous+system+in+the+model+planarian+Schmidtea+mediterranea:+An+immunocytochemical+study.">Organization of the nervous system in the model planarian Schmidtea mediterranea: An immunocytochemical study.</a> Neurosci. Res. 61, 375-384 (2008).</li><li>Shimoyama, S., Inoue, T., Kashima, M., Agata, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+Neuropeptide-Coding+Genes+Involved+in+Planarian+Pharynx+Extension.">Multiple Neuropeptide-Coding Genes Involved in Planarian Pharynx Extension.</a> Zoolog. Sci. 33, 311-319 (2016).</li><li>Ito, H., Saito, Y., Watanabe, K., Orii, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epimorphic+regeneration+of+the+distal+part+of+the+planarian+pharynx.">Epimorphic regeneration of the distal part of the planarian pharynx.</a> Dev. Genes Evol. 211, 2-9 (2001).</li><li>Bueno, D., Espinosa, L., Bagu&#241;&#224;, J., Romero, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planarian+pharynx+regeneration+in++tail+fragments+monitored+with+cell-specific+monoclonal+antibodies.">Planarian pharynx regeneration in tail fragments monitored with cell-specific monoclonal antibodies.</a> Dev. Genes Evol. 206, 425-434 (1997).</li><li>Hyman, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The invertebrates: Platyhelminthes and Rhynchocoela, the acoelomate Bilateria. , (1951).</li></ol>

Este protocolo describe un método de ablación selectiva de la faringe con azida de sodio. Otros estudios de ablación dirigida en planarias han utilizado cirugía modificada para eliminar fotorreceptores21 o tratamiento farmacológico a la ablación de las neuronas dopaminérgicas22. Una ventaja importante de amputación química sobre los métodos existentes es que no requiere cirugía. La estructura rígida de la faringe en comparación con el resto del cuerpo planarian...

La regeneración es un fenómeno que ocurre en todo el reino animal, con capacidad regenerativa de la regeneración de todo el cuerpo de ciertos invertebrados a más facultades en vertebrados1. Sustitución de tejido funcional es un proceso complejo y a menudo implica la restauración simultánea de múltiples tipos de células. Por ejemplo regenerar el miembro de Salamandra, osteoblastos, condrocitos, neuronas, músculos y células epiteliales deben ser reemplazado2. Estos tipos de celda recién generado también tiene que organizarse adecuadamente para facilitar la nueva función del miembro. Comprensión de estos procesos complejos requiere de técnicas que se centran en la regeneración de tipos celulares específicos y su integración en órganos.
Una de las estrategias empleadas para simplificar el estudio de la respuesta regenerativa es la ablación dirigida de ciertos tipos celulares o colecciones más grandes de los tejidos. Por ejemplo, en el pez cebra, expresión de nitroreductase en tipos celulares específicos conduce a su destrucción después de la aplicación de metronidazol3,4. En larvas de Drosophila , expresando genes pro-apoptosis en promotores específicos de tejido selectivamente puede ablar regiones específicas del disco imaginal5,6. Dos de estas estrategias dañar rápido pero controlado y han sido utilizados para diseccionar los mecanismos moleculares y celulares para la regeneración.
En este manuscrito, se describe un método para extirpar selectivamente un órgano entero llamado la faringe en el planarian Schmidtea mediterranea. Planarias son un modelo clásico de la regeneración, conocido por su prolífica capacidad regenerativa, donde fragmentos incluso minutos pueden volver a crecer todo animales de 7,8. Tienen una población grande y heterogénea de las células madre de células pluripotentes y progenitores de linaje restringido9,10,11. Estas células proliferan y diferencian para reemplazar todos los tejidos faltantes, incluyendo la faringe, sistemas nerviosos, digestivos y excretorios y músculo y las células epiteliales9,10,12. Si bien sabemos que estas células madre iniciar la regeneración, no comprendemos plenamente los mecanismos moleculares que conducen a sustituir todos estos diferentes tipos de células. Definidos métodos heridos que provocan respuestas precisas células madre pueden ayudar a delinear este complejo proceso.
La faringe es un tubo cilíndrico, grande necesario para la alimentación y contiene neuronas, músculo, células epiteliales y secreción13,29. Normalmente oculto en una bolsa en la parte ventral del animal, se extiende por el cuerpo del animal una apertura sobre la detección de la presencia de alimentos. Para amputar selectivamente la faringe, remojan planarias en un químico llamado sódica, un anestésico utilizado en C. elegans14,15,16. Su uso en planarias primero fue divulgado por Adler et al., en el 201412. A minutos de exposición a la azida sódica, planarias sacan su musculo y con suave agitación, se separa la faringe del animal. Nos referimos a esta pérdida selectiva y completa de la faringe como "amputación química". Una semana después de la amputación, una faringe completamente funcional es restaurado12. Ya que la faringe se requiere para la alimentación, regeneración funcional puede medirse mediante el control de comportamiento de alimentación. A continuación, se describe el protocolo para amputación química y para evaluar la regeneración de la faringe y la restauración del comportamiento alimentario.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1042">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:447px;">Calcium Chloride Dihydrate (CaCl2)</td>
			<td style="width:204px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:155px;">C79-3</td>
			<td style="width:236px;">Montju&#239;c salt solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Magnesium Sulfate Anhydrous (MgSO4)</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>M65-3</td>
			<td>Montju&#239;c salt solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Magnesium Chloride Hexahydrate (MgCl2)</td>
			<td>Acros/VWR</td>
			<td>41341-5000</td>
			<td>Montju&#239;c salt solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Potassium Chloride (KCl)</td>
			<td>Acros Organics/VWR</td>
			<td>196770010</td>
			<td>Montju&#239;c salt solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Chloride (NaCl)</td>
			<td>Acros Organics/VWR</td>
			<td>207790050</td>
			<td>Montju&#239;c salt solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Bicarbonate (NaHCO3)</td>
			<td>Acros Organics/VWR</td>
			<td>123360010</td>
			<td>Montju&#239;c salt solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Nalgene autoclavable polypropylene copolymer lowboy with spigot</td>
			<td>ThermoFisher Scientific/VWR</td>
			<td>2324-0015</td>
			<td>Storing planaria water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Instant Ocean Sea Salt</td>
			<td>Spectrum Brands</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>Planaria water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gentamicin Sulfate</td>
			<td>Gemini Bio-products</td>
			<td>400-100P</td>
			<td>Planaria water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Razor blades</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>71970</td>
			<td>Mincing liver&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Disposable pastry bags-16&#8221;, 12 pack</td>
			<td>Wilton</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>Liver aliquots</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">5 mL syringes</td>
			<td>BD/VWR</td>
			<td>309647</td>
			<td>Liver aliquots</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Petri dishes-35mm/60mm</td>
			<td>Greiner Bio-One/VWR</td>
			<td>82050-536/82050-544</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Plastic containers (various sizes)</td>
			<td>Ziploc</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>Housing planarians in static culture</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Azide</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S2002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Transfer pipette</td>
			<td>Globe Scientific</td>
			<td>138030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Forceps - Dumont Tweezer, Style 5</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences&#160;</td>
			<td>72700-D (0203-5-PO)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Triton X-100</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T8787</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">DAPI&#160;</td>
			<td>ThermoFisher</td>
			<td>62247</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Streptavidin, Alexa Fluor 488 conjugate</td>
			<td>ThermoFisher</td>
			<td>S11223</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Glycerol</td>
			<td>Fisher BioReagents</td>
			<td>BP229-1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

chemical amputation and regeneration of the pharynx in the planarian schmidtea mediterranea

Planarias son gusanos planos que son muy eficientes en la regeneración. Deben esta capacidad a un gran número de células madre que pueden responder rápidamente a cualquier tipo de lesión. Modelos de lesiones comunes en estos animales eliminar grandes cantidades de tejido, lo cual daña múltiples órganos. Para superar el daño de tejido amplia, se describe aquí un método para eliminar selectivamente un único órgano, la faringe, en el planarian Schmidtea mediterranea. Logramos esto por los animales remojo en una solución que contiene la azida de sodio inhibidor de la citocromo oxidasa. Breve exposición a azida de sodio provoca la protuberancia de la faringe del animal, que llamamos "química amputación." Química amputación elimina la faringe entera y genera una pequeña herida en la faringe se fija al intestino. Después de lavado amplia, todos los animales amputados regeneran una faringe completamente funcional en aproximadamente una semana. En el resto de la regeneración de la unidad de cuerpo de la faringe nuevas células. Presentamos un detallado protocolo de amputación química y describir los métodos histológicos y de comportamiento para evaluar éxito amputación y regeneración.

Exposición a la azida de sodio altera la motilidad normal de planarias, causando animales y writhe. Estos movimientos la fuerza la faringe de la parte ventral del animal, y después de aproximadamente 6 minutos en solución de azida de sodio, puede verse la punta blanca de la faringe (figura 1B-panel de la izquierda). Unos minutos más tarde, animales activamente contraen y extienden totalmente la faringe empujando con fuerza fuera del cuerp...

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Chemical Amputation and Regeneration of the Pharynx in the Planarian Schmidtea mediterranea

Química la amputación y la regeneración de la faringe en el Planarian Schmidtea mediterranea

El planarian Schmidtea mediterranea es un excelente modelo para estudiar las células madre y regeneración de los tejidos. Esta publicación describe un método para eliminar selectivamente un órgano, la faringe, por la observación de animales de la azida de sodio químicos. Este protocolo también describe métodos para el monitoreo de la regeneración de la faringe.

Planarians are flatworms that are extremely efficient at regeneration. They owe this ability to a large number of stem cells that can rapidly respond to ...

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Chemical Amputation and Regeneration of the Pharynx in the Planarian Schmidtea mediterranea

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Gastrulation is the first set of morphologically dynamic events that occur during the embryonic development of multicellular animals such as Drosophila. ...

Dissection and Immunofluorescent Staining of Mushroom Body and Photoreceptor Neurons in Adult Drosophila melanogaster Brains

Dissection and Immunofluorescent Staining of Mushroom Body and Photoreceptor Neurons in Adult Drosophila melanogaster Brains

Disección y tinción inmunofluorescente de seta del cuerpo y las neuronas fotorreceptoras en cerebros de adultos de Drosophila melanogaster

Nervous system development involves a sequential series of events that are coordinated by several signaling pathways and regulatory networks. Many of the ...

Application of RNAi and Heat-shock-induced Transcription Factor Expression to Reprogram Germ Cells to Neurons in C. elegans

Application of RNAi and Heat-shock-induced Transcription Factor Expression to Reprogram Germ Cells to Neurons in C. elegans

Aplicación de RNAi y expresión del Factor de transcripción inducida por choque térmico para reprogramar las células de germen para las neuronas en C. elegans

Studying the cell biological processes during converting the identities of specific cell types provides important insights into mechanism that maintain ...

Methods for the Study of Regeneration in Stentor

Methods for the Study of Regeneration in Stentor

Métodos para el estudio de la regeneración en Stentor

Cells need to be able to regenerate their parts to recover from external perturbations. The unicellular ciliate Stentor coeruleus is an excellent model ...

Adult Mouse Digit Amputation and Regeneration: A Simple Model to Investigate Mammalian Blastema Formation and Intramembranous Ossification

Amputación y regeneración de dígitos de ratón adultos: un modelo simple para investigar la formación de Blastema de mamíferos y la osificación intramembranosa

Here, we present a protocol of adult mouse distal terminal phalanx (P3) amputation, a procedurally simple and reproducible mammalian model of epimorphic ...