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

Forfatterne ønsker å anerkjenne kontoret til Institutional Advancement, og Morrisville College Foundation for et publikasjonsstipend for å støtte dette arbeidet, samt SUNY Morrisville Collegiate Science and Technology Entry Program (CSTEP) for deres pågående hjelp og støtte til lavere forskning ved SUNY Morrisville. Vi ønsker også å takke Sophia Hutchens for nyttige kommentarer til teknikken som er beskrevet.

1. Planarisk husdyrhold
<ol><li>Bruk planarianere kjøpt fra et biologisk forsyningsselskap eller villfanget om nødvendig. Planarianerne som brukes i denne protokollen er Dugesia tigrina, som oppført i forsyningslisten. Denne arten er også referert til som Girardia tigrina31. Andre akvatiske planære arter er ogsåakseptable 2,3. MERK: Protokollen som er beskrevet er rettet mot dyr kjøpt fra et biologisk forsynin...

<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>

En enkel og tilgjengelig planarisk motilitetsanalyse er beskrevet for å bestemme stimulerende og abstinenseffekter av naturlige produkter. Som atferdsmodell er det nødvendig å ha strenge protokoller for å score bevegelse og klare definisjoner av atferd for å standardisere observasjoner mellom ulike eksperimenterere. Ideene som presenteres, gir en demonstrasjon av hvordan dette kan oppnås. Hvert laboratorium som bruker denne protokollen, bør tilpasse den presenterte informasjonen slik at den passer til effekten av ...

Protokollen som beskrives bruker planær motilitet for å gi et middel til å vurdere de biomodulerende effektene av naturlige stoffer. Det ble spesielt tilpasset for å avgjøre om disse stoffene fungerer som sentralstimulerende midler, og hvis de da var forbundet med en målbar uttaksatferd1. Denne analysen, kjent som den planariske lokomotoriske hastighetstesten (pLmV), ble først brukt til å teste kjente farmakologiskemidler 2,3. Anvendelsen av denne planære motilitetsbaserte analysen har siden vokst i popularitet og har blitt vedtatt av forskjellige laboratorier som er interessert i andre stoffer enn naturligeprodukter 4,5. For denne analysen er en planarian plassert i en petriskål som inneholder kildevann eller kildevann som inneholder en oppløst biomodulator. Fordi selve fatet er plassert på grafpapir, kan antall rutenettlinjer krysset av dyret med tiden når den beveger seg om beholderen, brukes til å bestemme bevegelseshastigheten i hver tilstand. Den lyse/mørke testen, ellers referert til som den bedede stedspreferansetesten (CPP), er en annen variasjon på temaet overvåking av planær motilitet, og vurderer hvor raskt dyrene reagerer og migrerer til et mørkt miljø6,7. Videosporing av planære bevegelser kan også analyseres ved hjelp av dataprogrammer og senter for massesporing (COM)sporing 8,,9,,10,,11.
Å bruke planarian som dyremodell for slike studier gir flere fordeler fremfor andre dyr ved at eksperimentereren enkelt kan kontrollere analysemiljøet. Spesielt, sulte planarians før eksperimentering kan hindre deres eksponering for andre ernæringsmessige eller farmakologiske midler som ellers kan forvirre resultatene, og den spesifikke biomodulatoren under undersøkelse kan innføres til planarianerne bare ved å legge den direkte til kulturvannet, og dermed standardisere eksponering. Siden planarianere har et nervesystem og nevrotransmittere som minner om "høyere orden" dyr, fysiologi og eksperimentelle reaksjoner av disse dyrene til nevromuskulære stimuli anses biologisk relevant for andreorganismer 12,13,14,15,16. Også, fordi planarianere er relativt billig og grei å vedlikeholde i laboratoriet, tilbyr de en tilgjengelig biologisk modell for mange etterforskere.
Som et eksperimentelt dyr er planarianere egnet til et bredt spekter av studier. For eksempel bruker vår gruppe, samt andre forskere planarianere til å studere tumorigenesis17,18,19. Planarians viser også en rekke responsatferd til kjemiske, termiske, gravitasjons-, elektriske, foto- og magnetiske stimuli som har dannet grunnlaget for andre analysesystemer. Noen av disse effektene har blitt brukt til å studere læring og minne hos disse dyrene20,21,22,23,24,25,26,27. Den primære bruken av den planære modellen i litteraturen i dag fokuserer på aktiviteten til planære pluripotente stamceller, kalt neoblaster, og deres rolle iregenerering 28,29,30. Ved å vedta modellen som er beskrevet her, kan det derfor muliggjøre videre studier ved hjelp av andre planære analyser for å gi en bredere forståelse av hvordan naturlige produkter og andre biomodulatorer påvirker organismen.

<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

En enkel, kontrollerbar måte å bruke ikke-parasittiske planarian, Dugesia tigrina, en frittlevende akvatisk flatworm, å studere stimulerende og abstinens egenskaper av naturlige produkter er beskrevet. Eksperimentelle analyser som drar nytte av unike aspekter ved planarian fysiologi har blitt brukt på studier på sårheling, regenerering og tumorigenesis. I tillegg, fordi planarianere viser følsomhet for en rekke miljøstimuli og er i stand til å lære og utvikle bevisste svar, kan de brukes i atferdsstudier som undersøker læring og minne. Planarianere har en grunnleggende bilateral symmetri og et sentralnervesystem som bruker nevrotransmittersystemer mottagelige for studier som undersøker effekten av nevromuskulære biomodulatorer. Derfor er eksperimentelle systemer overvåking planarian bevegelse og motilitet utviklet for å undersøke stoffavhengighet og tilbaketrekking. Fordi planarisk motilitet gir potensialet for et følsomt, lett standardisert motilitetsanalysesystem for å overvåke effekten av stimuli, ble den planariske lokomotoriske hastighetstesten (pLmV) tilpasset for å overvåke både stimulering og abstinensatferd av planarianere gjennom fastsettelse av antall rutenettlinjer krysset av dyrene med tiden. Her er teknikken og dens anvendelse demonstrert og forklart.

Laboratoriet som er konfigurert og klargjøring av arbeidsområdet for å kjøre pLmV-analysen, bør fullføres før eksperimenteringen begynner. Dette inkluderer utarbeidelse av habituation container, skyll beholder om nødvendig (for uttak eksperimenter), Petri parabolen over laminert rutenett papir, og riktig plassert kamera (Figur 1). Når alle videoene er tatt, er det tilrådelig å bruke et felles dataark for å standardisere datainnsamling og presentasjon mellom undersøkere (<strong ...

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

Planarian motilitet brukes til å måle stimulerende og abstinensegenskaper av naturlige produkter sammenlignet med bevegelsen av dyrene i kildevann alene.

En planarisk motilitetsanalyse for å måle de biomodulerende egenskapene til naturlige produkter

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

Planarian Locomotor Velocity Test er et middel for raskt å vurdere sentralstimulerende og mulige abstinenseffekter for en rekke biologiske modifiserende midler som kan påvirke motilitet. Dette essayet styres enkelt og gir en enkel og tilgjengelig metode for å generere pålitelige atferdsdata i selv de mest grunnleggende forskningsinnstillingene. Siden det planære nervesystemet har en sentralisert rudimentær hjerne, en bilateral symmetri og analoge nevrotransmittersystemer, gir atferdsstudier ved hjelp av disse organismene preklinisk innsikt i mulige virveldyrresponser.Eksperimenter kan påvirkes ytterligere av fysiologiske veimodifikatorer, legemidler eller til og med genmodifiserte planarianere for å gi innsikt i de tilknyttede biologiske mekanismene. Det er viktig å ha planarian slik at overføringene mellom containere ikke stresser dem og å standardisere rutenettlinjekurvene mellom laboratoriemedlemmer. Den beste måten å oppnå konsistente resultater fra dette atferdsessayeksperimentet, er ved å se hvordan erfarne brukere utførte dem.Etter å ha satt opp en planarisk kultur, mate ormene ad bibliotekum på en vanlig to ganger i uken tidsplan for hakkede økologiskkokte egg eller blandet økologisk biff leveren i en til to timer. Etter fôring, fjern skittent vann fra beholderen og bruk en flat akvarellmalingsbørste til å overføre matrester og slim som følge av beholderen til et papirhåndkle. Bruk friskt kildevann og skånsom virvlende eller agitasjon for å løsne planarianerne og decamp ormene i en ren beholder.Skyv en bred borepipettespiss under eventuelle planarianere som er igjen, fulgte den gamle beholderen for å lette overføringen til den nye parabolen og forsiktig dekantere overføringsvannet. Deretter dekker planarianerne i den nye beholderen med friskt kildevann. For å utføre en Planarian Locomotor Velocity Test, må du først sørge for at de fem til ti dagene sultede planarianere er fullt dannet med komplette og pigmenterte hoder og haler.Hvis planarianerne er klare, plasser en ren 10 centimeter diameter Petriskål på ett stykke pre-laminert rutenettpapir med 0,5 centimeter firkanter per eksperimentell gruppe og tilsett 20 milliliter uforfalsket kildevann for kontrollgruppen eller 20 milliliter kildevann som inneholder riktig konsentrasjon av det naturlige produktet som testes til hver tallerken. Plasser et kamera over den tilberedte lokomotoriske hastighetsstimuleringsfatet og tilsett fem til 10 milliliter uforfalsket kildevann eller kildevann som inneholder riktig konsentrasjon av den eksperimentelle forbindelsen til en passende størrelse boligbeholder. Deretter bruker du en liten ren akvarellmalingsbørste til å forsiktig overføre en planarian fra kulturbeholderen til den tilberedte boligbeholderen og la planarianen habituate til løsningen i beholderen i to minutter.Forskning vil tillate planarianerne å bevege seg på børsten og å forsiktig løfte dyrene uten å tvinge dem. På slutten av habituation perioden, bruk børsten til å nøye overføre planarian til sentrum av den tilberedte lokomotoriske hastighet stimulering parabolen som inneholder samme løsning som habituation beholderen og starte kameraet for å registrere 10 til 11 minutter bevegelse av planarian. For å teste effekten av tilbaketrekking på slutten av beboelsesperioden, skyll planarianen i en fem centimeter rett som bare inneholder kildevann.Før du overfører ormen til midten av den tilberedte lokomotoriske hastighetsfatet som inneholder friskt kildevann og starter kameraet for å ta opp 10 til 11 minutters bevegelse. Kameraoppsettet gir en klar visning av planarian og rutenettpapir og tillater en nøyaktig vurdering av dyrets fremgang i løpet av eksperimentet. Datainnsamlingen skal inneholde totalt antall rutenettlinjer som krysses, samt det kumulative totale antall linjer som krysses per minutt av eksperimentet.For å standardisere resultatene fra hver studie, kan de planariske lokomotoriske hastighetskjøringene beregnes og plottes som antall bokser krysset i forhold til fremdriften til den matchende kontrollormen. Som en benchmark dekker planarianere i kildevann vanligvis ca 25 bokser på tre minutter. En rekke test reagenskonsentrasjoner kan undersøkes for å bestemme planarian motilitet som svar på testforbindelser av interesse.Abstinensdata kan vurderes ved å kvantifisere antall nettlinjer som krysses i kildevann i forhold til vårvannkontrollen etter at dyrene ble habituated i biomodulerende produkt som undersøkes. Spring vannkontroll planarians flytte over rutenettlinjer for varigheten av eksperimentet. Til tider slutter imidlertid testplanarianerne å krysse rutenettlinjer under essayet med atferd som er karakteristiske for produktet som testes.Dette tyder på at en annen analysemetode kan være nødvendig. Slike tilfeller kan spores og dataene kan illustreres som prosentandelen av det totale antall dyr som utsettes for en bestemt reagenskonsentrasjon. Det er viktig å håndtere planarian slik at de ikke blir skadet under overføringen mellom retter.Etter å ha bestemt effekten av ulike konsentrasjoner av et naturlig produkt, kan biologiske veimodifikatorer legges til for å observere eventuelle dynamiske endringer i de opprinnelige resultatene. Planarian Locomotor Velocity Test ble brukt til å teste for stimulering og tilbaketrekking ved hjelp av kjente farmakologiske midler. Vi tilpasset systemet for å studere de samme konseptene med naturlige produkter.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

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

En Rapid Laser Sondering Metode Forenkler Non-invasiv og berøringsfri Fastsettelse av Leaf termiske egenskaper

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

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

Utarbeidelse av Giant vesikler innkapsle mikrosfære ved sentrifugering av en vann-i-olje emulsjon

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

Analysen for fosforylering og Microtubule Binding med lokalisering av Tau Protein i tykktarmskreft celler

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

En høy gjennomstrømming Luciferase analysen vurdere proteolyse av Single-omsetning Protease-PCSK9

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

En tilpasningsvennlig tilnærming for enzymatisk produksjon og rensing av Diterpenoid naturlige produkter

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

A semi-High-gjennomstrømning tilpasning av NADH-koblet ATPase analysen for screening små molekyl hemmere

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

Merking og visualisering av mitokondriegenomuttrykksprodukter i 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

Motilitet av enkeltmolekyler og klynger av toveis Kinesin-5 Cin8 renset fra S. cerevisiae celler

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

Rekonstituering av septinmontering ved membraner for å studere biofysiske egenskaper og funksjoner

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

Hagle lipidomikk av gnagervev

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