Name: a planarian motility assay to gauge the biomodulating properties of natural products
Uploaded: 2020-05-30T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Planarian Motility Assay to Gauge the Biomodulating Properties of Natural Products at JoVE.com

Les auteurs souhaitent reconnaître le bureau de l’avancement institutionnel et la Morrisville College Foundation pour une subvention de publication à l’appui de ce travail, ainsi que le SUNY Morrisville Collegiate Science and Technology Entry Program (CSTEP) pour leur aide continue et leur soutien à la recherche de premier cycle à SUNY Morrisville. Nous tenons également à remercier Sophia Hutchens pour leurs commentaires utiles sur la technique décrite.

1. Élevage planaire
<ol><li>Utilisez des planaires achetés auprès d’une société d’approvisionnement biologique ou capturés à l’état sauvage si nécessaire. Les planaires utilisés dans ce protocole sont Dugesia tigrina, comme indiqué dans la liste de fournitures. Cette espèce est également appelée Girardia tigrina31. D’autres espèces planaires aquatiques sont également acceptables2,3. REMARQUE :...

<ol>
	<li>Moustakas, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guarana+provides+additional+stimulation+over+caffeine+alone+in+the+planarian+model.">Guarana provides additional stimulation over caffeine alone in the planarian model.</a> PloS One. 10 (4), 0123310 (2015).</li><li>Raffa, R. B., Valdez, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cocaine+withdrawal+in+Planaria.">Cocaine withdrawal in Planaria.</a> European Journal of Pharmacology. 430 (1), 143-145 (2001).</li><li>Raffa, R. B., Holland, L. J., Schulingkamp, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+assessment+of+dopamine+D2+antagonist+activity+using+invertebrate+(Planaria)+locomotion+as+a+functional+endpoint.">Quantitative assessment of dopamine D2 antagonist activity using invertebrate (Planaria) locomotion as a functional endpoint.</a> Journal of Pharmacology and Toxicological Methods. 45 (3), 223-226 (2001).</li><li>Thum&#233;, I. S., Frizzo, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sertraline+induces+toxicity+and+behavioral+alternations+in+planarians.">Sertraline induces toxicity and behavioral alternations in planarians.</a> Biomedical Research International. 2017, 5792621 (2017).</li><li>Aggarwal, S., 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=Identification+of+a+novel+allosteric+modulator+of+the+human+dopamine+transporter.">Identification of a novel allosteric modulator of the human dopamine transporter.</a> ACS Chemical Neuroscience. 10 (8), 3718-3730 (2019).</li><li>Zhang, C., Tallarida, C. S., Raffa, R. B., Rawls, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sucrose+produces+withdrawal+and+dompamine-sensitive+reinforcing+effects+in+planarians.">Sucrose produces withdrawal and dompamine-sensitive reinforcing effects in planarians.</a> Physiology &amp; Behavior. , 8-13 (2013).</li><li>Zewde, A. M., 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=PLDT+(planarian+light/dark+test):+an+invertebrate+assay+to+quantify+defensive+responding+and+study+anxiety-like+effects.">PLDT (planarian light/dark test): an invertebrate assay to quantify defensive responding and study anxiety-like effects.</a> Journal of Neuroscience Methods. 293, 284-288 (2018).</li><li>Risse, B., Otto, N., Berh, D., Jiang, X., Kl&#228;mbt, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FIM+Imaging+and+FIMtrack:+two+new+tools+allowing+high-throughput+and+cost+effective+locomotion+analysis.">FIM Imaging and FIMtrack: two new tools allowing high-throughput and cost effective locomotion analysis.</a> Journal of Visualized Experiments. (94), e52207 (2014).</li><li>Inoue, T., Hoshino, H., Yamashita, T., Shimoyama, S., 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=Planarian+shows+decision-making+behavior+in+response+to+multiple+stimuli+by+integrative+brain+function.">Planarian shows decision-making behavior in response to multiple stimuli by integrative brain function.</a> Zoological Letters. 1, 7 (2015).</li><li>Hastrom, D., Cochet-Escartin, O., Zhang, S., Khuu, C., Collins, E. M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freshwater+planarians+as+an+alternative+animal+model+for+neurotoxicology.">Freshwater planarians as an alternative animal model for neurotoxicology.</a> Toxicological Sciences. 147 (1), 270-285 (2015).</li><li>Risse, B., Berh, D., Otto, N., Kl&#228;mbt, C., Jiang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FIMtrack:+an+open+source+tracking+and+locomotion+analysis+software+for+small+animals.">FIMtrack: an open source tracking and locomotion analysis software for small animals.</a> PLoS One Computational Biology. 13 (5), 100553 (2017).</li><li>Pag&#225;n, O. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planaria:+an+animal+model+that+integrates+development,+regeneration+and+pharmacology.">Planaria: an animal model that integrates development, regeneration and pharmacology.</a> International Journal of Developmental Biology. 61, 519-529 (2017).</li><li>Palladini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pharmacological+study+of+cocaine+activity+in+planaria.">A pharmacological study of cocaine activity in planaria.</a> Comparative Biochemistry and Physiology. 115 (1), 41-45 (1996).</li><li>Buttarelli, F. R., Pellicano, C., Pontieri, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuropharmacology+and+behavior+in+planarians:+translation+to+mammals.">Neuropharmacology and behavior in planarians: translation to mammals.</a> Comparative Biochemistry and Physiology Part C. Toxicology &amp; Pharmacology. 147 (4), 399-408 (2008).</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=Identification+of+glutamic+acid+decarboxylase+gene+and+distribution+of+GABAergeric+nervous+system+in+the+planarian+Dugesia+japonica.">Identification of glutamic acid decarboxylase gene and distribution of GABAergeric nervous system in the planarian Dugesia japonica.</a> Neuroscience. 153 (4), 1103-1114 (2008).</li><li>Raffa, R. B., Rawls, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A model for drug action and abuse. , (2008).</li><li>Hall, F., Morita, M., Best, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=neoplastic+transformation+in+the+planarian:+I+cocarcinogenesis+and+histopathology.">neoplastic transformation in the planarian: I cocarcinogenesis and histopathology.</a> The Journal of Experimental Zoology. 240 (2), 211-227 (1986).</li><li>Voura, E. B., 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=Planarians+as+models+of+cadmium-induced+neoplasia+provide+measurable+benchmarks+for+mechanistic+studies.">Planarians as models of cadmium-induced neoplasia provide measurable benchmarks for mechanistic studies.</a> Ecotoxicology and Environmental Safety. 142, 544-554 (2017).</li><li>Van Roten, A., 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=A+carcinogenic+trigger+to+study+the+function+of+tumor+suppressor+genes+in+Schmedtea+mediterranea.">A carcinogenic trigger to study the function of tumor suppressor genes in Schmedtea mediterranea.</a> Disease Models and Mechanisms. 11 (9), 032573 (2018).</li><li>Mason, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemo-klino-kinesis+in+planarian+food+location.">Chemo-klino-kinesis in planarian food location.</a> Animal Behaviour. 23 (2), 460-469 (1975).</li><li>Van Huizen, A. V., 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=Weak+magnetic+fields+alter+stem+cell-mediated+growth.">Weak magnetic fields alter stem cell-mediated growth.</a> Science Advances. 5 (1), 7201 (2019).</li><li>Brown, H. M., Ogden, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+electrical+response+of+the+planarian+ocellus.">The electrical response of the planarian ocellus.</a> Journal of General Physiology. 51 (2), 255-260 (1968).</li><li>Inoue, T., Yamashita, T., 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=Thermosensory+signaling+by+TRPM+is+processed+by+brain+serotonergic+neurons+to+produce+planarian+thermotaxis.">Thermosensory signaling by TRPM is processed by brain serotonergic neurons to produce planarian thermotaxis.</a> The Journal of Neuroscience. 34 (47), 15701-15714 (2014).</li><li>Byrne, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+ethanol+on+negative+phototaxis+and+motility+in+brown+planarians+(Dugesia+tigrina).">Effects of ethanol on negative phototaxis and motility in brown planarians (Dugesia tigrina).</a> Neuroscience Letters. 685, 102-108 (2018).</li><li>de Sousa, N., 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=Transcriptomic+analysis+of+planarians+under+simulated+microgravity+or+8g+demonstrates+that+alteration+of+gravity+induces+genomic+and+cellular+alterations+that+could+facilitate+tumoral+transformation.">Transcriptomic analysis of planarians under simulated microgravity or 8g demonstrates that alteration of gravity induces genomic and cellular alterations that could facilitate tumoral transformation.</a> International Journal of Molecular Sciences. 20 (3), 720 (2019).</li><li>Best, J. B., Rubinstein, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maze+learning+and+associated+behavior+in+planaria.">Maze learning and associated behavior in planaria.</a> Journal of Comparative and Physiological Psychology. 55, 560-566 (1962).</li><li>Shomrat, T., Levin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+training+paradigm+reveals+long-term+memory+in+planarians+and+its+persistence+through+head+regeneration.">An automated training paradigm reveals long-term memory in planarians and its persistence through head regeneration.</a> The Journal Experimental Biology. 216, 3799-3810 (2013).</li><li>Robarts-Galbraith, R. H., Newmark, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+organ+trail:+insights+into+organ+regeneration+in+the+planarian.">On the organ trail: insights into organ regeneration in the planarian.</a> Current Opinion in Genetics &amp; Development. 32, 37-46 (2015).</li><li>Ivancovic, M., 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=Model+systems+for+regeneration:+planarians.">Model systems for regeneration: planarians.</a> Development. 146 (17), 167684 (2019).</li><li>Herath, S., Lobo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cross-inhibition+of+Turing+patterns+explains+the+self-organized+regulatory+mechanism+of+planarian+fission.">Cross-inhibition of Turing patterns explains the self-organized regulatory mechanism of planarian fission.</a> Journal of Theoretical Biology. 485, 110042 (2019).</li><li>Itoh, M. T., Shinozawa, T., Sumi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+rhythms+of+melatonin-synthesizing+enzyme+activities+and+melatonin+levels+in+planarians.">Circadian rhythms of melatonin-synthesizing enzyme activities and melatonin levels in planarians.</a> Brain Research. 830 (1), 165-173 (1999).</li><li>Itoh, M. T., Igarashi, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+rhythm+of+serotonin+levels+in+planarians.">Circadian rhythm of serotonin levels in planarians.</a> Neuroreports. 11 (3), 473-476 (2000).</li><li>Hinrichsen, R. D., 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=Photosensitivity+and+motility+in+planarian+Schmedtea+mediterranea+vary+diurnally.">Photosensitivity and motility in planarian Schmedtea mediterranea vary diurnally.</a> Chronobiology International. 36 (12), 1789-1793 (2019).</li><li>Raffa, R. B., Desai, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Description+and+quantification+of+cocaine+withdrawal+signs+in+planaria.">Description and quantification of cocaine withdrawal signs in planaria.</a> Brain Research. 1032 (1-2), 200-202 (2005).</li><li>Pag&#225;n, O. R., 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=A+cembranoid+from+tobacco+prevents+the+expression+of+induced+withdrawal+behavior+in+planarian+worms.">A cembranoid from tobacco prevents the expression of induced withdrawal behavior in planarian worms.</a> European Journal of Pharmacology. 615 (1-3), 118-124 (2009).</li><li>Rawls, S. M., Patil, T., Yuvasheva, E., Raffa, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+evidence+that+drugs+of+abuse+produce+behavioral+sensitization+and+cross-sensitization+in+planarians.">First evidence that drugs of abuse produce behavioral sensitization and cross-sensitization in planarians.</a> Behavioural Pharmacology. 21 (4), 301-313 (2010).</li><li>Venturini, G., 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=A+pharmacological+study+of+dopaminergic+receptors+in+planaria.">A pharmacological study of dopaminergic receptors in planaria.</a> Neuropharmacology. 28 (12), 1377-1382 (1989).</li><li>Ouyang, 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=Behavioral+effects+of+Spenda,+Equal+and+sucrose:+Clues+from+planarians+on+sweeteners.">Behavioral effects of Spenda, Equal and sucrose: Clues from planarians on sweeteners.</a> Neuroscience Letters. 636, 213-217 (2017).</li><li>Pag&#225;n, O. R., Montgomery, E., Deats, S., Bach, D., Baker, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+of+nicotine-induced,+curare-sensitive,+behavior+in+planarians.">Evidence of nicotine-induced, curare-sensitive, behavior in planarians.</a> Neurochemical Research. 40 (10), 2087-2090 (2015).</li><li>Shibata, N., 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=RNA+interference+in+planarians:+feeding+and+injection+of+synthetic+dsRNA.">RNA interference in planarians: feeding and injection of synthetic dsRNA.</a> Methods in Molecular Biology. 1774, 455-466 (2018).</li><li>Pag&#225;n, O. R., 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=Reversal+of+cocaine-induced+planarian+behavior+by+parthenolide+and+related+sesquiterpene+lactones.">Reversal of cocaine-induced planarian behavior by parthenolide and related sesquiterpene lactones.</a> Pharmacology Biochemistry and Behavior. 89 (2), 160-170 (2008).</li><li>Vouga, A., 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=Stereochemistry+and+neuropharmacology+of+a+'bath+salt'+cathinone:+S-enantiomer+of+mephedrone+reduces+cocaine-induced+reward+and+withdrawal+in+invertebrates.">Stereochemistry and neuropharmacology of a 'bath salt' cathinone: S-enantiomer of mephedrone reduces cocaine-induced reward and withdrawal in invertebrates.</a> Neuropharmacology. 91, 109-116 (2015).</li><li>Chan, J. D., Marchant, 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=Pharmacological+and+functional+genetic+assays+to+manipulate+regeneration+of+the+planarian+Dugesia+japonica.">Pharmacological and functional genetic assays to manipulate regeneration of the planarian Dugesia japonica.</a> Journal of Visualized Experiments. (54), e3058 (2011).</li></ol>

Un test de motilité planaire simple et accessible est décrit pour déterminer les effets stimulants et de sevrage des produits naturels. En tant que modèle comportemental, il est nécessaire d’avoir des protocoles rigoureux pour marquer le mouvement et des définitions claires de tout comportement pour normaliser les observations entre les différents expérimentateurs. Les idées présentées offrent une démonstration de la façon dont cela peut être réalisé. Chaque laboratoire utilisant ce protocole doit adapt...

Le protocole décrit utilise la motilité planaire pour fournir un moyen d’évaluer les effets de biomodulisation des substances naturelles. Il a été spécifiquement adapté pour déterminer si ces substances fonctionnent comme stimulants, et si elles ont ensuite été associées à un comportement de retrait mesurable1. Ce test, connu sous le nom de test de vitesse locomotrice planaire (pLmV), a d’abord été utilisé pour tester les agents pharmacologiques connus2,3. L’application de ce test à base de motilité planaire a depuis gagné en popularité et a été adoptée par différents laboratoires intéressés par des substances autres que les produits naturels4,5. Pour ce test, un planaire est placé dans une boîte de Pétri contenant de l’eau de source ou de l’eau de source contenant un biomodulateur dissous. Étant donné que le plat lui-même est placé sur du papier graphique, le nombre de lignes de grille traversées par l’animal avec le temps pendant qu’il se déplace sur le récipient peut être utilisé pour déterminer le taux de mouvement dans chaque état. Le critère de la lumière/obscurité, autrement appelé le critère de préférence des lieux conditionnés (RPC), est une autre variation sur le thème de la surveillance de la motilité planaire, et évalue la rapidité avec laquelle les animaux réagissent et migrent vers un environnement obscurci6,7. Le suivi vidéo des mouvements planaires peut également être analysé à l’aide de programmes informatiques et de suivi du centre de masse (COM)8,9,10,11.
L’utilisation du planaire comme modèle animal pour de telles études offre plusieurs avantages par rapport aux autres animaux en ce que l’expérimentateur peut facilement contrôler l’environnement d’essai. Plus précisément, la faim des planaires avant l’expérimentation peut empêcher leur exposition à d’autres agents nutritionnels ou pharmacologiques qui pourraient autrement confondre les résultats, et le biomodulateur spécifique à l’étude peut être introduit aux planaires simplement en l’ajoutant directement à l’eau de culture, standardisant ainsi l’exposition. Puisque les planaires ont un système nerveux et des neurotransmetteurs qui rappellent des animaux « d’ordre supérieur », la physiologie et les réponses expérimentales de ces animaux aux stimuli neuromusculaires sont considérés biologiquement pertinents pour d’autres organismes12,13,14,15,16. De plus, comme les planaires sont relativement peu coûteux et faciles à entretenir en laboratoire, ils offrent un modèle biologique accessible à de nombreux chercheurs.
En tant qu’animal expérimental, les planaires conviennent à un large éventail d’études. Par exemple, notre groupe, ainsi que d’autres chercheurs utilisent des planaires pour étudier tumorigenesis17,18,19. Les planaires présentent également une foule de comportements de réponse aux stimuli chimiques, thermiques, gravitationnels, électriques, photographiques et magnétiques qui ont formé la base d’autres systèmes d’essai. Certains de ces effets ont été utilisés pour étudier l’apprentissage et la mémoire chez ces animaux20,21,22,23,24,25,26,27. L’utilisation principale du modèle planaire dans la littérature se concentre actuellement sur l’activité des cellules souches pluripotentes planaires, appelées néoblastes, et leur rôle dans la régénération28,29,30. Ainsi, l’adoption du modèle décrit ici permet d’étudier plus en détail d’autres tests basés sur des planaires afin de fournir une compréhension plus large de la façon dont les produits naturels et autres biomodulateurs affectent l’organisme.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bottled Water - 1 Gal.</td>
			<td>Poland Spring</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Spring water for planarian culture and to prepare solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brown Planaria (Dugesia tigrina)</td>
			<td>Carolina Biological Supply Company</td>
			<td>132954</td>
			<td>Brown planaria living (other species are acceptable)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flat Paintbrush</td>
			<td>Royal Crafter&#39;s Choice</td>
			<td>9159</td>
			<td>Flat watercolor paintbrushes for cleaning planarian culture containers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Petri Dish - 10 cm</td>
			<td>Kimax</td>
			<td>N/A</td>
			<td>10 cm diameter (glass) Petri dishes for pLmV assay</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Petri Dish - 5 cm</td>
			<td>Kimax</td>
			<td>N/A</td>
			<td>5 cm and Petri dishes for rinsing planarians during withdrawal experiments and for stimulant habituation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grid Paper</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Standard 0.5 cm grid paper for pLmV assay</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iPEVO Visualizer (software)</td>
			<td>iPEVO</td>
			<td>https://www.ipevo.com/software/visualizer</td>
			<td>Document camera software for video capture and recording</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metalware Set with Support Stand and Retort Ring</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Standard chemistry lab ring stand to hold a cell phone camera if used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Organic Egg</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Organic egg or beef liver for feeding planarains</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polycarbonate Bottle w/ Screw-on Cap - 10 mL</td>
			<td>Beckman</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Plastic vials to hold 5 to 10 mL volumes for stimulant habituation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Round Storage Container - 10 cm</td>
			<td>Ziploc</td>
			<td>N/A</td>
			<td>10 cm Round food storage containers for approximately 90 planarians or fewer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Round Water Paint Brush</td>
			<td>LOEW-Cornell</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Small round watercolor paint brushes (numbers 3 to 6) - soft</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transfer Pipette</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Wide bore (5 mL) plastic transfer pipettes to move planarians</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB Document Camera</td>
			<td>iPEVO</td>
			<td>CDVU-06IP</td>
			<td>Document camera (or other camera or cell phone camera)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a planarian motility assay to gauge the biomodulating properties of natural products

Un moyen simple et contrôlable d’utiliser le planaire non parasitaire, Dugesia tigrina, un ver plat aquatique vivant libre, pour étudier les propriétés stimulantes et de sevrage des produits naturels est décrit. Des essais expérimentaux bénéficiant d’aspects uniques de la physiologie planaire ont été appliqués aux études sur la cicatrisation des plaies, la régénération et la tumeur. En outre, parce que les planaires présentent une sensibilité à une variété de stimuli environnementaux et sont capables d’apprendre et de développer des réponses conditionnées, ils peuvent être utilisés dans des études comportementales examinant l’apprentissage et la mémoire. Les planaires possèdent une symétrie bilatérale de base et un système nerveux central qui utilise des systèmes de neurotransmetteurs pouvant être utilisés pour étudier les effets des biomodulateurs neuromusculaires. Par conséquent, des systèmes expérimentaux de surveillance des mouvements planaires et de la motilité ont été développés pour examiner la toxicomanie et le sevrage. Parce que la motilité planaire offre le potentiel d’un système sensible et facilement standardisé d’analyse de motilité pour surveiller l’effet des stimuli, le test de vitesse locomotrice planaire (pLmV) a été adapté pour surveiller à la fois les comportements de stimulation et de retrait par les planaires par la détermination du nombre de lignes de grille croisées par les animaux avec le temps. Ici, la technique et son application sont démontrées et expliquées.

Le laboratoire mis en place et la préparation de l’espace de travail pour l’exécution de l’essai pLmV doivent être terminés avant le début de l’expérimentation. Cela comprend la préparation du récipient d’accoutumance, le récipient de rinçage si nécessaire (pour les expériences de retrait), la boîte de Pétri sur le papier de grille laminé, et la caméra correctement placée (Figure 1). Une fois toutes les vidéos prises, il est conseillé d’utiliser une feuille de ...

Watch this Scientific Journal Video about A Planarian Motility Assay to Gauge the Biomodulating Properties of Natural Products at JoVE.com

A Planarian Motility Assay to Gauge the Biomodulating Properties of Natural Products

La motilité planaire est utilisée pour évaluer les propriétés stimulantes et de retrait des produits naturels par rapport au mouvement des animaux dans l’eau de source seulement.

Un test de motilité planaire pour évaluer les propriétés biomodulantes des produits naturels

A straightforward, controllable means of using the non-parasitic planarian, Dugesia tigrina, a free-living aquatic flatworm, to study the stimulant and ...

Le test de vitesse locomotrice planaire est un moyen d’évaluer rapidement les effets stimulants et possibles de sevrage pour une variété d’agents biologiques modificateurs qui pourraient affecter la motilité. Cet essai est facilement contrôlé et fournit une méthode simple et accessible pour générer des données comportementales fiables, même dans les milieux de recherche les plus élémentaires. Puisque le système nerveux planaire a un cerveau rudimentaire centralisé, une symétrie bilatérale et des systèmes analogues de neurotransmetteur, les études comportementales utilisant ces organismes offrent des perspicacités précliniques dans les réponses vertébrées possibles.Les expériences peuvent être davantage affectées par des modificateurs physiologiques des voies, des médicaments ou même des planaires génétiquement modifiés pour donner un aperçu des mécanismes biologiques associés. Il est important d’avoir le planaire afin que les transferts entre les conteneurs ne les stressent pas et de normaliser les courbes de la ligne de grille entre les membres du laboratoire. La meilleure façon d’obtenir des résultats cohérents de cette expérience d’essai de comportement, est de voir comment les utilisateurs expérimentés les ont exécutés.Après avoir mis en place une culture planaire, nourrir les vers ad libitum sur un horaire régulier deux fois par semaine d’œufs durs biologiques hachés ou de foie de bœuf biologique mélangé pendant une à deux heures. Après l’alimentation, retirer toute l’eau souillée du récipient et utiliser un pinceau à aquarelle plat pour transférer les débris alimentaires et la boue adhérant au récipient à une serviette en papier. Utilisez de l’eau de source fraîche et des tourbillons ou de l’agitation doux pour déloger les planariens et décamper les vers dans un récipient propre.Faites glisser une pointe de pipette à alésage large sous tous les planaires qui restent adhérents à l’ancien contenant pour faciliter leur transfert vers le nouveau plat et pour décanter soigneusement l’eau de transfert. Ensuite, couvrez les planariens dans le nouveau récipient avec de l’eau de source fraîche. Pour effectuer un test de vitesse locomotrice planaire, assurez-vous d’abord que les planaires affamés de cinq à dix jours sont entièrement formés avec des têtes et des queues complètes et pigmentées.Si les planaires sont prêts à placer une boîte de Pétri propre de 10 centimètres de diamètre sur un morceau de papier de grille prélaminé avec 0,5 centimètre carrés par groupe expérimental et ajouter 20 millilitres d’eau de source intacte pour le groupe témoin ou 20 millilitres d’eau de source contenant la concentration appropriée du produit naturel testé à chaque plat. Placez une caméra au-dessus du plat préparé de stimulation de vitesse locomotrice et ajoutez cinq à 10 millilitres d’eau de source intacte ou d’eau de source contenant la concentration appropriée du composé expérimental dans un récipient d’accoutumation de taille appropriée. Ensuite, utilisez un petit pinceau à aquarelle propre pour transférer doucement un planaire du récipient de culture au récipient d’habituation préparé et permettre au planaire de s’habituer à la solution dans le récipient pendant deux minutes.La recherche permettra aux planaires de se déplacer sur la brosse et de soulever soigneusement les animaux sans les forcer. À la fin de la période d’accoutumation, utilisez la brosse pour transférer soigneusement le planaire au centre du plat préparé de stimulation de vitesse locomotrice contenant la même solution que le récipient d’accoutumation et démarrer la caméra pour enregistrer 10 à 11 minutes de mouvement du planaire. Pour tester les effets du sevrage à la fin de la période d’accoutumabilité, rincez le planaire dans un plat de cinq centimètres contenant de l’eau de source seulement.Avant de transférer le ver au centre du plat à vélocité locomotrice préparé contenant de l’eau de source fraîche et de commencer la caméra à enregistrer 10 à 11 minutes de mouvement. La configuration de la caméra permet une vue claire du planaire et du papier de grille et permet une évaluation précise de l’évolution de l’animal pendant toute la durée de l’expérience. La collecte de données devrait inclure le nombre total de lignes de grille franchies ainsi que le nombre total cumulatif de lignes franchies par minute de l’expérience.Pour normaliser les résultats de chaque essai, les courses de vitesse locomotrice planaire peuvent être calculées et tracées au fur et à mesure que le nombre de boîtes franchies par rapport à la progression du ver de contrôle correspondant. Comme point de référence, les planaires dans l’eau de source couvrent généralement environ 25 boîtes en trois minutes. Une gamme de concentrations de reagent d’essai peut être examinée pour déterminer la motilité planaire en réponse aux composés d’essai d’intérêt.Les données sur le sevrage peuvent être évaluées en quantifiant le nombre de lignes de réseau franchies dans l’eau de source par rapport au contrôle de l’eau de source après que les animaux aient été habitués au produit de biomoulation examiné. Les planaires de contrôle des eaux de source se déplacent sur les lignes de grille pendant toute la durée de l’expérience. Parfois cependant, les planaires d’essai cessent de franchir les lignes de grille pendant l’essai avec des comportements qui sont caractéristiques pour le produit testé.Cela donne à penser qu’une méthode d’analyse différente pourrait être nécessaire. De tels cas peuvent être suivis et les données peuvent être illustrées comme le pourcentage du nombre total d’animaux exposés à une concentration particulière de reagent. Il est essentiel de manipuler le planaire afin qu’ils ne soient pas endommagés lors du transfert entre les plats.Après avoir déterminé les effets des différentes concentrations d’un produit naturel, des modificateurs de voies biologiques peuvent être ajoutés pour observer tout changement dynamique aux résultats initiaux. Le test de vitesse locomotrice planaire a été utilisé pour tester la stimulation et le sevrage à l’aide d’agents pharmacologiques connus. Nous avons adapté le système pour étudier ces mêmes concepts avec des produits naturels.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

A Rapid Laser Probing Method Facilitates the Non-invasive and Contact-free Determination of Leaf Thermal Properties

Un laser rapide Probing Méthode Facilite la détermination non-invasive et sans contact des feuilles Propriétés thermiques

Plants can produce valuable substances such as secondary metabolites and recombinant proteins. The purification of the latter from plant biomass can be ...

Recherche

Biochimie

Preparation of Giant Vesicles Encapsulating Microspheres by Centrifugation of a Water-in-oil Emulsion

Préparation de vésicules encapsulant géantes Microsphères par centrifugation d&#39;une émulsion eau-dans-huile

The constructive biology and the synthetic biology approach to creating artificial life involve the bottom-up assembly of biological or nonbiological ...

Assay for Phosphorylation and Microtubule Binding Along with Localization of Tau Protein in Colorectal Cancer Cells

Dosage pour la Phosphorylation et microtubules liaison avec localisation de la protéine Tau dans les cellules du Cancer Colorectal

The microtubule-associated protein tau is a neuronal protein that localizes mostly in axons. Generally tau is essential for normal neuronal functioning ...

A High-Throughput Luciferase Assay to Evaluate Proteolysis of the Single-Turnover Protease PCSK9

Un haut débit de luciferase pour évaluer la protéolyse de la PCSK9 protéase de simple-chiffre d’affaires

Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9) is a single-turnover protease which regulates serum low-density lipoprotein (LDL) levels and, ...

A Customizable Approach for the Enzymatic Production and Purification of Diterpenoid Natural Products

Une approche personnalisable pour la production et la purification enzymatiques des produits naturels Diterpenoid

Diterpenoids form a diverse class of small molecule natural products that are widely distributed across the kingdoms of life and have critical biological ...

A Semi-High-Throughput Adaptation of the NADH-Coupled ATPase Assay for Screening Small Molecule Inhibitors

Adaptation semi-haute débit de l'analyse ATPase couplée au NADH pour le dépistage des petits inhibiteurs des molécules

ATPase enzymes utilize the free energy stored in adenosine triphosphate to catalyze a wide variety of endergonic biochemical processes in vivo that would ...

Labelling and Visualization of Mitochondrial Genome Expression Products in Baker's Yeast Saccharomyces cerevisiae

Labelling and Visualization of Mitochondrial Genome Expression Products in Baker's Yeast Saccharomyces cerevisiae

Étiquetage et visualisation des produits d&apos;expression du génome mitochondrial dans Baker&apos;s Yeast Saccharomyces cerevisiae

Mitochondria are essential organelles of eukaryotic cells capable of aerobic respiration. They contain circular genome and gene expression apparatus. A ...

Motility of Single Molecules and Clusters of Bi-Directional Kinesin-5 Cin8 Purified from S. cerevisiae Cells

Motility of Single Molecules and Clusters of Bi-Directional Kinesin-5 Cin8 Purified from S. cerevisiae Cells

Motilité de molécules uniques et d’amas de kinésine-5 Cin8 bidirectionnelle purifiée à partir de cellules de S. cerevisiae

The mitotic bipolar kinesin-5 motors perform essential functions in spindle dynamics. These motors exhibit a homo-tetrameric structure with two pairs of ...

Reconstitution of Septin Assembly at Membranes to Study Biophysical Properties and Functions

Reconstitution de l’assemblage de septines au niveau des membranes pour étudier les propriétés et les fonctions biophysiques

Most cells can sense and change their shape to carry out fundamental cell processes. In many eukaryotes, the septin cytoskeleton is an integral component ...

Shotgun Lipidomics of Rodent Tissues

Lipidomique de tissus de rongeurs

Lipids play a vital role as essential components of all prokaryotic and eukaryotic cells. Constant technological improvements in mass spectrometry have ...