UN<em> Caenorhabditis elegans</em> Analisi di Aversione di rame basata sullo stato nutrizionale

Caenorhabditis elegans è stato usato come modello per lo studio della neurobiologia da decenni a causa della relativa facilità nell'analisi della circuiteria di un sistema nervoso composto da soli 302 neuroni ¹ . Fintanto che l'organismo è affidato a rispondere alle indicazioni ambientali, gran parte del sistema nervoso è dedicato a regolare l'integrazione dei segnali ambientali ² . Nonostante la semplicità del suo sistema nervoso, C. elegans può rilevare e rispondere a diversi segnali ambientali, compresi repellenti ³ , attrattivi ⁴ , temperatura ⁵ e persino umidità ⁶ . Un fallimento per integrare correttamente i segnali ambientali è stato collegato a una serie di disturbi del comportamento e delle condizioni neurodegenerative in sistemi modello di mammiferi ^{7- 9.} Con una gamma di modelli di malattie neurali disponibili ¹⁰ in C. elegans e lo sviluppo di schermi farmaceutici nematodi ¹¹ , questo organismo si è rivelato un utile sistema per lo studio della neurobiologia. Dato la disponibilità di un mappato connettorio ¹ e mutazioni a quasi tutti i genomi del genoma nematode ¹² , la nostra comprensione del sistema nervoso nematode, e per estensione la nostra, è parzialmente limitata dalla progettazione di test creativamente appropriati.

Negli ultimi 40 anni sono stati sviluppati diversi test di chemotaxis per valutare la reattività del nematode a diversi stimoli avversi ^{3 , 4 , 13 , 14 , 15} . La sperimentazione iniziale ha comportato l'introduzione di uno stimolo ambientale acuto, mentre un singolo worm ha percorso un piatto di agar= "Xref"> 3 ^{, 14 , 16} . Sono state registrate modifiche immediate alle risposte locomotorie. Ad esempio, l'odorante volatile dell'ottanolo può essere applicato a un capello e si è spostato di fronte a un naso di nematode per stimolare l'inizio della locomozione all'indietro nei vermi di tipo selvatico ¹⁷ . Sono stati inoltre sviluppati test più complessi per incorporare più variabili come mezzo per valutare la scelta comportamentale ¹⁸ . Una variante di questo dosaggio comporta l'impiego di una soluzione di rame per creare una barriera avversaria della linea mediana ⁴ . Un attraente, vale a dire diacetilico, è stato posto su un lato della barriera chimica con vermi trasferiti lontani dalla fonte di diacetile. I vermi difettosi per le risposte aversive di rame immediatamente attraversarono la barriera per raggiungere il diacetil, mentre i vermi di tipo selvaggio furono inizialmente respinti dalla barriera. Le risposte sono state rilevate quando i vermi hanno avvicinato la barriera al rameSenza osservazioni a lungo termine.

Quando i vermi vengono valutati dopo essere stati sottoposti a fame, la loro sensibilità agli stimoli ambientali diminuisce ¹⁹ . Quando l'ottanolo chimico avversivo viene distrutto davanti al naso nematode, gli organismi di tipo selvatico stimolano il movimento all'indietro entro 3 – 5 s quando sono al cibo. Dopo che questi organismi sono stati rimossi dal cibo per 10 minuti, presentano una risposta ritardata di 8-10 s ²⁰ . Così, con una maggiore fame, i nematodi mostrano una diminuita risposta avversa a segnali ambientali nocivi, poiché la ricerca di cibo diventa più essenziale per la sopravvivenza. Viceversa, i nematodi che il recettore neuropeptidico 9 ( esim-9) eccessivamente esprimono, non rispondono all'ottanolo in o fuori dal cibo e presentano un'incapacità di rispondere ad un certo numero di stimoli avversi ²¹ . Questi organisms ego-9 (GF) non modulano anche la loro frequenza di inversione in presenza di cibo, ma possonoReverse in risposta a stimoli di tocco duro che indicano che sono in grado di una locomozione indietro ²¹ . Abbiamo anche valutato i Mutanti z1-9 (LF) dato che presentano una frequenza di inversione anormalmente ridotta al di fuori del cibo, ma possono modulare il loro comportamento in presenza di cibo ²¹ . Accoppiare lo stato nutrizionale del verme con l'introduzione di stimoli esterni acuti ha contribuito a spiegare i meccanismi attraverso i quali un percorso alimentare può ampiamente modulare i percorsi sensoriali di segnalazione ^{22 , 23} . La presenza di cibo nell'ambiente nematodi è stata utilizzata anche per valutare le risposte di prelievo di etanolo ²⁴ . In questo esperimento, i vermi sono stati incubati in varie concentrazioni di etanolo e poi sono state poste su un piatto di agar con una patch di alimento conosciuto come un "assaggio della corsa alimentare". La patch alimentare è stata posta su un bordo della piastra mentre i nematodi wEretta lontano dalla fonte alimentare. Il ritiro di etanolo è stato valutato misurando la durata del tempo necessario per i worm per raggiungere la zona di cibo.

Questo test di avversione di rame basata sulla nutrizione si basa sul test sulla corsa alimentare per integrare ulteriori variabili ambientali, vale a dire cibo e rame, valutando nel contempo i cambiamenti comportamentali. Questo è un adattamento di un protocollo di uso comune in tutta la comunità C. elegans ⁴ . Questo protocollo è stato utilizzato per valutare le risposte avversarie e la rilevazione del cibo durante un periodo di quattro ore ²¹ . Poiché i vermi mostrano comportamenti di fame dopo 30 minuti di deprivazione alimentare ²⁵ , siamo anche in grado di valutare come le modifiche allo stato nutrizionale possano influenzare le risposte ambientali. Le condizioni di questo dosaggio misurano come gli organismi sperimentali cambino la risposta a stimoli avversi nel tempo, quindi valuta i cambiamenti comportamentaliGli organismi avanzano verso uno stato affamato (e continue misurazioni di fame di lunga durata). Dal momento che gli animali da zo-9 (GF) non alterano il loro comportamento in risposta a cibo oa molti segnali avversi, abbiamo cercato di identificare se questi disfunzioni comportamentali continuerebbero a persistere nel contesto della fame. In definitiva, questo progetto di dosaggio è stato formulato per valutare in modo specifico i mutanti z1-9 (GF), ma può essere ulteriormente adattato anche a caratterizzare nuovi ceppi.