Een methode om Closed Head Traumatic Brain Injury Inflict in<em> Drosophila</em
Summary
Hier wordt een methode beschrijven we gesloten hoofd traumatisch hersenletsel (TBI) toebrengen in Drosophila. Deze methode biedt een toegangspoort tot de cellulaire en moleculaire mechanismen die TBI pathologieën met behulp van de enorme serie van experimentele instrumenten en technieken beschikbaar voor het vliegen ten grondslag liggen te onderzoeken.
Abstract
Traumatisch hersenletsel (TBI) treft miljoenen mensen per jaar, waardoor aantasting van de lichamelijke, cognitieve en gedragsmatige functies en dood. Studies met behulp van Drosophila hebben belangrijke doorbraken bijgedragen in het begrijpen van de neurologische processen. Dus, met het doel het begrip van de cellulaire en moleculaire basis van TBI pathologieën bij mensen, de High Impact Trauma (HIT) -apparaat gesloten hoofd TBI toebrengen in vliegen ontwikkelden we. Vliegen onderworpen aan het HIT apparaat scherm fenotypes in overeenstemming met de menselijke TBI zoals tijdelijke arbeidsongeschiktheid en progressieve neurodegeneratie. Het apparaat gebruikt een HIT-veer gebaseerde mechanisme vliegen stuwen tegen de wand van een flesje, waardoor mechanische beschadiging van de vlieg hersenen. De inrichting is goedkoop en eenvoudig te bouwen, de werking is eenvoudig en snel en reproduceerbare resultaten produceert. Bijgevolg kan de HIT-apparaat worden gecombineerd met bestaande experimentele tools en technieken voor het vliegen te pakken fundamentelevragen TBI die kunnen leiden tot de ontwikkeling van diagnostica en behandelingen voor TBI. In het bijzonder kan de HIT apparaat worden gebruikt voor grootschalige genetische screens uitvoeren om de genetische basis van TBI pathologieën begrijpen.
Introduction
Traumatisch hersenletsel (TBI) wordt gedefinieerd als schade aan de hersenen van een externe mechanische kracht. Meestal TBI resultaten uit gesloten kop krachten zoals bot krachten en inertiële versnelling en vertraging krachten die ervoor zorgen dat de hersenen naar de binnenzijde van de schedel te slaan. In de Verenigde Staten, wordt geschat dat 50.000 mensen sterven elk jaar van TBI en 2,5-6.500.000 mensen leven met de gevolgen van TBI, waaronder slopende fysieke, cognitieve en gedragsmatige 1,2 problemen. De gevolgen van TBI niet alleen veroorzaakt door een primaire mechanische verwonding van de hersenen, maar ook secundaire cellulaire en moleculaire letsel aan de hersenen en andere weefsels tijd optredende 3-5. De ontwikkeling van methoden voor de diagnose en behandeling van TBI heeft bewezen moeilijk te zijn, omdat TBI is een complexe ziekte proces. De variabele aard van primaire verwondingen, menselijke fysiologie, en omgevingsfactoren resulteert in heterogene secundaire injuries en pathologieën. Onderliggende variabele factoren omvatten de ernst van de primaire verwonding, de tijd tussen herhaalde primaire letsels en de leeftijd en het genotype van het individu. Begrijpen hoe elke variabele factor bijdraagt aan de gevolgen van TBI wil helpen bij de ontwikkeling van methoden voor de diagnose en behandeling van TBI 6,7.
Hier beschrijven we een werkwijze voor het toebrengen gesloten hoofd TBI in Drosophila melanogaster (fruitvlieg), die kan worden gebruikt om de bijdrage van variabele factoren om de gevolgen van TBI bakenen. De methode is gebaseerd op een eerste observatie dat intens raken van de kant van een vlieg cultuur flesje tegen de palm van een hand veroorzaakt wild-type vliegt naar raken tijdelijk arbeidsongeschikt, een waarschijnlijke gevolg van TBI. Zo hebben we de High-Impact Trauma (HIT) apparaat om de versnelling en vertraging krachten recapituleren van de hand raken actie aangelegd. Een high-speed film laat zien dat een enkele aanval opHIT apparaat veroorzaakt vliegt contact op met de flacon muur meerdere malen met hun hoofd en lichaam 8. Tot op zekere hoogte, alle contacten zijn waarschijnlijk de vlieg hersenen veroorzaken aan ricochet en vervormen tegen het hoofd capsule, vergelijkbaar met wat er gebeurt met mensen in valpartijen en auto-ongevallen 9. Dienovereenkomstig, vliegen behandeld met HIT inrichting beeldscherm fenotypes overeenstemming met hersenletsel, waaronder tijdelijke invaliditeit gevolgd door ataxie, geleidelijk herstel van mobiliteit, genexpressie veranderingen in het hoofd, en progressieve neurodegeneratie in de hersenen 10. Aldus HIT apparaat maakt het mogelijk om TBI bestuderen vanuit het enorme arsenaal aan experimentele instrumenten en technieken ontwikkeld voor vliegen.
Protocol
Representative Results
Discussion
De werkwijze HIT inrichting onderscheidt zich van andere methoden traumatisch letsel toebrengen in vliegen doordat het veroorzaakt gesloten kop plaats indringend TBI 11. Voorts neemt de HIT inrichting methode minder tijd, inspanning en vaardigheid TBI toebrengen in veel vliegen, zodat de methode vatbaarder dan andere methoden voor grootschalige genetische screens. Ten slotte is het feit dat de primaire letsels veroorzaakt door het HIT inrichting niet beperkt tot de hersenen zowel beperking en een voordeel. He…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door de National Institutes of Health subsidie, R01 AG033620 (BG) en door Robert Draper Technology Innovation Funding (DAW).
Materials
| Zinc plated compression spring | The Hillman Group | 540189 | 9 7/8 in (length), 15/16 in (outer diameter), 0.12 in (wire size) |
| Wooden board | 9 in (length), 6.5 in (width), 0.75 in (height) | ||
| Clamps | Sigma Electrical Manufacturing Corporation | 49822 | 3.10 in (length), 0.68 in (width), 1.11 in (height), EMT Two Hole Straps, click on type for 1 inch steel EMT conduit |
| Loop half of self-adhesive velcro | 3 in (length), (3/4 in width) | ||
| Polyurethane ice bucket cover | Fisher Scientific | 02-591-45 | 9 1/8 in (length), 9 1/8 in (width), 1 1/4 in (height) |
| Plastic fly vials | Applied Scientific | AS-510 | 3 11/16 in (height), 1 1/16 in (inner diameter), 1 1/8 in (outer diameter) |
| Large cotton balls | Fisher Scientific | 22-456-883 | |
| Paper protractor | 10 in (diameter) |
References
- Harrison-Felix, C. L., Whiteneck, G. G., Jha, A., DeVivo, M. J., Hammond, F. M., Hart, D. M. Mortality over four decades after traumatic brain injury rehabilitation: A retrospective cohort study. Arch Phys Med Rehabil. 90, 1506-1513 (2009).
- Coronado, V. G., et al. Surveillance for traumatic brain injury-related deaths – United States. MMWR Surveill Summ. 60, 1-32 (1997).
- Masel, B., DeWitt, D. S. Traumatic brain injury: A disease process, not an event. J. Neurotrauma. 27, 1529-1540 (2010).
- Blennow, K., Hardy, J., Zetterberg, H. The neuropathology and neurobiology of traumatic brain injury. Neuron. 76, 886-899 (2012).
- Prins, M., Greco, T., Alexander, D., Giza, C. C. The pathophysiology of traumatic brain injury at a glance. Disease Models Mech. 6, 1307-1315 (2013).
- Menon, D. K. Unique challenges in clinical trails in traumatic brain injury. Crit Care Med. 37, S129-S135 (2009).
- Xiong, Y., Mahmood, A., Chopp, M. Animal models of traumatic brain injury. Nature Rev Neurosci. 14, 128-142 (2013).
- Balsiger, Z., Leudkte, J., Mawer, S., Willey, M. . HIT device high speed analysis. , (2014).
- Davceva, N., Janevska, V., Illevski, B., Petrushevska, G., Popeska, Z. The occurrence of acute subdural haematoma and diffuse axonal injury as two typical acceleration injuries. J Forensic Leg Med. 19, 480-484 (2012).
- Katzenberger, R. J., Loewen, C. A., Wassarman, D. R., Petersen, A. J., Ganetzky, B., Wassarman , D. A. A Drosophila. model of closed head traumatic brain injury. Proc Natl Acad Sci USA. 110, E4152-E4159 (2013).
- Fang, Y., Bonini, N. M. Axon degeneration and regeneration: insights from Drosophila .models of nerve injury. Annu Rev Cell Biol. 28, 575-597 (2012).
- Babcock, D. T., Ganetzky, B. An improved method for accurate and rapid measurement of flight performance in Drosophila. J Vis Exp. (84), e51223 (2014).
- Tully, T., Preat, T., Boynton, S. C., Vecchio, M. D. Genetic dissection of consolidated memory in Drosophila. Cell. 79, 35-47 (1994).
- Andretic, R., Shaw, P. J. Essentials of sleep recordings in Drosophila.: moving beyond sleep time. Methods Enzymol. 393, 759-772 (2005).
