Name: examining the effect of pesticides on caenorhabditis elegans neurons
Uploaded: 2022-05-27T15:00:00
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本手稿中描述的工作是为神经科学的中级课程完成的。试剂和用品的资金由瓦萨学院的生物系提供。显微镜和数字成像系统也由瓦萨学院的生物系提供。作者感谢所有参加这门课程的许多学生。

所有无脊椎动物的使用都符合该机构的动物护理和使用指南。
1. 农药包被培养皿的制备
<ol><li>使用标准程序准备琼脂培养皿（直径6厘米效果最佳）6. 注意：这些可以提前几个月制作，并储存在冰箱中直到使用。将板材带到台式上的室温 （RT）。在大多数情况下，应为学生团体提供每次稀释农药混合物的盘子，包括水控制。</li>
	<li>在标记的1...

<ol>
	<li>Duzguner, V., Erdogan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+exposure+to+imidacloprid+induces+inflammation+and+oxidative+stress+in+the+liver+&amp;+central+nervous+system+of+rats.">Chronic exposure to imidacloprid induces inflammation and oxidative stress in the liver &amp; central nervous system of rats.</a> Pesticide Biochemistry and Physiology. 104 (1), 58-64 (2012).</li><li>Catae, A. F., 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=Exposure+to+a+sublethal+concentration+of+imidacloprid+and+the+side+effects+on+target+and+nontarget+organs+of+Apis+mellifera+(Hymenoptera,+Apidae).">Exposure to a sublethal concentration of imidacloprid and the side effects on target and nontarget organs of Apis mellifera (Hymenoptera, Apidae).</a> Ecotoxicology. 27 (2), 109-121 (2018).</li><li>Bradford, B. R., Whidden, E., Gervasio, E. D., Checchi, P. M., Raley-Susman, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neonicotinoid-containing+insecticide+disruption+of+growth,+locomotion,+and+fertility+in+Caenorhabditis+elegans.">Neonicotinoid-containing insecticide disruption of growth, locomotion, and fertility in Caenorhabditis elegans.</a> PLOS One. 15 (9), 0238637 (2020).</li><li>Jospin, 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=A+neuronal+acetylcholine+receptor+regulates+the+balance+of+muscle+excitation+and+inhibition+in+Caenorhabditis+elegans.">A neuronal acetylcholine receptor regulates the balance of muscle excitation and inhibition in Caenorhabditis elegans.</a> PLoS Biology. 7 (12), 1000265 (2009).</li><li>Susman, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Discovery-Based Learning in the Life Sciences. , (2015).</li><li>Stiernagle, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maintenance+of+C.+elegans.">Maintenance of C. elegans.</a> WormBook. , (2006).</li><li>Brody, H. A., Chou, E., Gray, J. M., Pokyrwka, N. J., Raley-Susman, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mancozeb-induced+behavioral+deficits+precede+structural+neural+degeneration.">Mancozeb-induced behavioral deficits precede structural neural degeneration.</a> NeuroToxicology. 34, 74-81 (2013).</li><li>Chen, P., Martinez-Finley, E. J., Bornhorst, J., Chakraborty, S., Aschner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-induced+neurodegeneration+in+C.+elegans.">Metal-induced neurodegeneration in C. elegans.</a> Frontiers in Aging Neuroscience. 5, (2013).</li><li>Hart, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavior.">Behavior.</a> WormBook. , (2006).</li><li>Harlow, P. H., 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=The+nematode+Caenorhabditis+elegans+as+a+tool+to+predict+chemical+activity+on+mammalian+development+and+identify+mechanisms+influencing+toxicological+outcome.">The nematode Caenorhabditis elegans as a tool to predict chemical activity on mammalian development and identify mechanisms influencing toxicological outcome.</a> Scientific Reports. 6 (1), 22965 (2016).</li></ol>

本手稿中描述的协议成功地单独工作或作为为期数周的独立学生小组项目的一部分。这些协议也适合于独立的，为期一周的探索性体验。线虫菌株价格便宜，易于在研究实验室中维护。学生可以很容易地学习如何用蠕虫镐来挑选蠕虫，或者如何通过用水冲洗板并允许它们通过重力沉降来移动它们。实验可以在单个实验室期间或数周内进行。学生可以独立设计他们的实验，或者可以向他们提供程序?...

秀丽隐杆线虫 是一种优秀的模型生物，适用于入门级和中级学生的生物科学课程实验室课程培训。该实验室程序可以用作为期数周的模块的一部分，该模块探讨了常用杀虫剂对 秀丽隐杆线虫 行为和细胞生物学的各种影响。学生可以学习如何设计和开展独立的项目，教他们数据分析和演讲技巧。本文重点介绍将 秀丽隐杆线虫 暴露于农药混合物中的方案，然后观察和分析其对神经元形态的影响。
草坪化学农药混合物广泛用于住宅和农业用途，可以在任何当地的花园商店购买。人们越来越关注这些化学品对人类和野生动物的安全性1，2，3。学生可以阅读科学文献并选择农药进行实验评估，通过这样做，可以学习基本的生物学和神经生物学，以及重要的实验室技能，如实验设计和分析，以及一般实验室技能，如移液和连续稀释，解剖显微镜，荧光显微镜，数码摄影和人物制作。
本文中描述的协议可以单独在生物学或神经科学的中级课程中，也可以成为为期多周的模块的一部分，该模块还可以包括由特定神经元组控制的行为测量。例如，该协议中描述的是使用在胆碱能神经元中表达GFP（LX 929）的线虫菌株来控制运动的胆碱能神经元的形态的评估4。这些菌株可以从 秀丽隐杆线虫 遗传学中心（https://cgc.umn.edu/）以非常低的价格获得。在多巴胺能神经元（OH 7457），胆碱能神经元（LX 929）或所有神经元中表达的mCherry（PVX4）中表达GFP的菌株都是不错的选择。学生还可以测量运动并获得伴随形态评估的数据。关于一个为期多周的学生小组项目的完整描述可以在Susman5中找到。
这个学生小组项目非常便宜，很容易为四名学生的小组设置。所需的材料包括解剖显微镜，可以使用带有连接数码相机的荧光复合显微镜，培养皿和线虫生长琼脂，生长受限细菌（来自CGC的菌株OP50），气体火焰本生燃烧器或酒精灯，高压灭菌器，铂丝以及一般实验室用品，如微量移液器，显微镜载玻片， 盖玻片和玻璃巴斯德移液器。根据学生小组正在检查的化学毒物，协议中的步骤可能需要在通风橱下或戴手套下进行。该协议使用水溶性（非挥发性）的化学混合物，并遵循制造商建议的所有安全处理程序。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Agar</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP97445</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>MP1AGAH0250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcohol lamp</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>&#160;17012826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bunsen burner</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>17-012-820</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C. elegans strains</td>
			<td>C. elegans Genetics Center</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>10035-04-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cholesterol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AAA1147030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslips</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-545-AP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital camera</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>These can vary depending on the requirement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting scope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>SMZ745</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E. coli strain (OP50)</td>
			<td>C. elegans Genetics Center</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP2818100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescent scope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>These can vary depending on the requirement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Imaging software</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>These can vary depending on the requirement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inoculation loop</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>&#160;131045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB Broth Base</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP9723-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgSO4</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>10034-99-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microfuge tubes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>&#160;05408129</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope slides</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-265446</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pasteur pipets</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-678-20A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dishes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AS4050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>94060316</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipetters</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-386-319</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum wire</td>
			<td>Genesee Scientific</td>
			<td>59-1M30P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Phosphate buffer</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AAJ61413AP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium azide</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AC447810250</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

examining the effect of pesticides on caenorhabditis elegans neurons

秀丽隐杆线虫 是一种强大的模型生物，用于许多研究实验室，以了解暴露于化学污染物，杀虫剂和各种有毒物质的后果。这些线虫易于使用，可用于产生新的研究结果，即使在本科生物学实验室也是如此。为期数周的真实，学生驱动的研究项目实验室系列培训学生在行为测量，细胞生物学和显微镜方面的技术和方法工具包，然后将其应用于他们的项目。该工具包中的一项技术是量化在暴露于杀虫剂等化学毒物后表现出神经退行性损伤的神经元的百分比。年轻的成年 秀丽隐杆线 虫可以暴露于不同浓度的市售农药或其他类型的有毒物质2-24小时。然后，本科生可以使用 秀丽隐杆线虫的荧光表达菌株可视化不同的神经元亚型。这些技术不需要复杂的图像处理软件，即使在低放大倍率下也很有效，因此不需要昂贵的共聚焦显微镜。本文演示了如何用杀虫剂治疗线虫，以及如何对神经元进行成像和评分。它还为神经元形态学的显微镜检查和分析提供了一个简单的方案。用于该技术的材料价格低廉，并且在大多数本科生物系中都很容易获得。这种技术可以与运动，基础放慢或产卵等行为措施相结合，进行一系列可能可发表的实验，并以非常低的成本为本科生提供真实的研究体验。

本文中描述的方法和方案为生物学或神经科学的中级本科生提供了重要的实验室技能。学生可以在开发独立项目和进行自己的设计实验中获得重要的经验，这些实验可以提供新颖的结果。 图3 显示了最终成为已发表论文3一部分的学生项目的最佳结果。虽然大多数学生项目不会产生可发布的结果，但大多数学生能够创建复杂的数字图例，并且大多数学生还能...

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Examining the Effect of Pesticides on Caenorhabditis elegans Neurons

年轻的成年 秀丽隐杆线虫 暴露于不同浓度的商业杀虫剂或其他有毒物质2-24小时。然后，可以使用表达荧光的菌株可视化不同的神经元。本文演示了如何将线虫暴露在杀虫剂中并评估神经元损伤。

研究杀虫剂对 秀丽隐杆线虫 神经元的影响

Caenorhabditis elegans is a powerful model organism used in many research laboratories to understand the consequences of exposure to chemical pollutants, ...

该协议是本科生进行真实研究的一种简单可行的方法，可以导致可发表的结果。主要优点是学生可以对自己决定的问题进行原创性研究。首先，通过在本生燃烧器火焰中小心地弯曲九毫升玻璃巴斯德移液器并关闭移液器的开口来制作溶液撒布器。然后在每次铺展之前对撒布机进行乙醇灭菌。使用微量滴注器，将100微升稀释液放在琼脂的中心，并用灭菌的撒布器轻轻地涂抹在表面上。然后将覆盖的培养皿放在一边，让溶液浸入表面直至干燥。对于超过12小时的暴露期，在添加线虫之前，在平板中加入50微升大肠杆菌的过夜培养物，而对于12小时或更短的急性实验，不需要在平板上放置大肠杆菌。使用微量移液管，将一毫升无菌水放在线虫板上。接下来，将水漱口以提升线虫，然后将与线虫一起取出液体到1.5毫升的微量离心管中。10分钟后，当线虫在重力作用下沉降时，小心地取出至少500微升的水并丢弃。然后重悬线虫，并使用截止的黄色移液器吸头，将50至100微升悬浮蠕虫除去到每个治疗板上，确保每个板至少有10个成虫。准备两张载玻片，方法是仅在载玻片的一侧放置一块标签胶带，形成厚度均匀的垫子，然后在工作台上将干净的未使用的载玻片放置在它们之间。使用微量滴将10微升的熔化琼脂糖滴到载玻片的中心。然后，通过将另一个干净的载玻片放在垂直于滴剂的载玻片的顶部并施加压力，使琼脂糖滴形成标记胶带的厚度，从而压平滴。然后，施加稳定的压力以分离两个载玻片。然后将这台载玻片将琼脂面朝上放在台面上，让它干燥一到两分钟，然后再使用。要用琼脂糖垫添加制备的载玻片的线虫，在琼脂垫中加入含有一摩尔叠氮化钠的五微升水滴，这将麻醉蠕虫并动员它们。然后使用蠕虫镐将每个处理玻片10个线虫转移到液滴上，在转移线虫之前和之后应对其进行灭菌。接下来，使用镊子添加盖玻片，方法是将其放置在一定角度并缓慢降低。然后，将准备好的湿支架放在荧光显微镜上，首先在10X放大倍率和相差下观察蠕虫，然后在40X放大镜下用相衬和荧光灯照明观察蠕虫。在显微镜载物台上一次放置一个准备好的湿支架，并使用显微镜载物台夹固定到位，然后开始使用最低放大倍率物镜（通常为10X）观察湿支架，并使用明亮的场或相差来可视化和聚焦线虫。一旦线虫位于视野中，使用显微镜上的微调焦旋钮对其进行聚焦，然后通过转动刻度盘将照明切换到荧光，并将光引导到相机以捕获数字图像。接下来，使用成像软件调整照明，使神经元明亮地被照亮，但不会过度饱和。在某些时候，以与细胞图像相同的放大倍率获得标尺的单独图像，以为其图形提供放大比例。使用多巴胺神经元表达GFP的菌株研究含锰农药对多巴胺神经元形态的影响，显示出明亮的信号。然而，如果神经元长时间暴露在光线下，荧光信号会漂白。此过程可以是为期数周的学生驱动项目的一部分，该项目还可以包括行为或其他数据。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Examining the Effect of Pesticides on Caenorhabditis elegans Neurons

Brain Imaging Investigation of the Impairing Effect of Emotion on Cognition

脑成像的情感对认知损害的影响调查

Emotions can impact cognition by exerting both enhancing (e.g., better memory for emotional events) and impairing (e.g., increased emotional ...

科研

神经科学

Vibrodissociation of Neurons from Rodent Brain Slices to Study Synaptic Transmission and Image Presynaptic Terminals

Vibrodissociation从啮齿动物脑切片的神经元，研究突触传递和图像突触前的码头

Mechanical dissociation of neurons from the central nervous system has the advantage that presynaptic boutons remain attached to the isolated neuron of ...

Cut-loading: A Useful Tool for Examining the Extent of Gap Junction Tracer Coupling Between Retinal Neurons

剪切载荷：一个有用​​的工具，用于检查视网膜神经细胞之间的缝隙连接示踪剂耦合程度

In addition to chemical synaptic transmission, neurons that are connected by gap junctions can also communicate rapidly via electrical synaptic ...

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

In Vivo Two-photon Imaging Of Experience-dependent Molecular Changes In Cortical Neurons

在体内双光子成像的经验依赖的分子在大脑皮质神经元的变化

The brain's ability to change in response to experience is essential for healthy brain function, and abnormalities in this process contribute to a variety ...

A Caenorhabditis elegans Model System for Amylopathy Study

A Caenorhabditis elegans Model System for Amylopathy Study

一<em&gt;线虫</em&gt;研究Amylopathy模型系统

Amylopathy is a term that describes abnormal synthesis and accumulation of amyloid beta (A&beta;) in tissues with time. A&beta; is a hallmark of ...

Simultaneous Electrophysiological Recording and Calcium Imaging of Suprachiasmatic Nucleus Neurons

Simultaneous electrophysiological and fluorescent imaging recording methods were used to study the role of changes of membrane potential or current in ...

Methods for Studying the Mechanisms of Action of Antipsychotic Drugs in Caenorhabditis elegans

Methods for Studying the Mechanisms of Action of Antipsychotic Drugs in Caenorhabditis elegans

方法研究抗精神病药物的作用机制在<em&gt;秀丽隐杆线虫</em

Caenorhabditis elegans is a simple genetic organism amenable to  large-scale forward and reverse genetic screens and chemical genetic screens. The C.  ...

An Assay for Measuring the Effects of Ethanol on the Locomotion Speed of Caenorhabditis elegans

An Assay for Measuring the Effects of Ethanol on the Locomotion Speed of Caenorhabditis elegans

测量乙醇的影响上的步态速度的测定<em&gt;秀丽隐杆线虫</em

Alcohol use disorders are a significant public health concern, for which there are few effective treatment strategies. One difficulty that has delayed the ...

Agarose Microchambers for Long-term Calcium Imaging of Caenorhabditis elegans

Agarose Microchambers for Long-term Calcium Imaging of Caenorhabditis elegans

琼脂糖微室的长期钙成像<em&gt;秀丽隐杆线虫</em

Behavior is controlled by the nervous system. Calcium imaging is a straightforward method in the transparent nematode Caenorhabditis elegans to measure ...

Novel Metrics to Characterize Embryonic Elongation of the Nematode Caenorhabditis elegans

Novel Metrics to Characterize Embryonic Elongation of the Nematode Caenorhabditis elegans

新颖的指标来表征线虫胚胎伸长率<em&gt;秀丽隐杆线虫</em

Dissecting the signaling pathways that control the alteration of morphogenic processes during embryonic development requires robust and sensitive metrics. ...

研究杀虫剂对 秀丽隐杆线虫 神经元的影响

研究杀虫剂对秀丽隐杆线虫神经元的影响