Funktionelle Analyse der Larvenfütterung Circuit in Drosophila</i
Summary
Die Speiseschaltung in Drosophila melanogaster-Larven serviert ein einfaches aber leistungsstarkes Modell, das Änderungen in der Zuführungsrate, mit Veränderungen in der neuronalen Schaltkreise stomatogastrischen korreliert werden können. Diese Schaltung wird der zentrale serotonerge Neuronen, die Projektionen auf die Mundhaken sowie die Vorderdarm senden zusammen.
Abstract
Das serotonerge Speiseschaltung in Drosophila melanogaster-Larven können auf neuronale Substrate von entscheidender Bedeutung bei der Entwicklung der Schaltung untersuchen. Der funktionalen Ausgang der Schaltung, Zuführen, Änderungen in der Architektur des neuronalen stomatogastrischen System visualisiert werden. Fütterungsverhalten kann durch die Beobachtung der Rate von Zurückziehen der Mundhaken, die Innervation vom Gehirn empfangen aufgezeichnet werden. Bewegungsapparat Verhalten wird als physiologischer Kontrolle für die Fütterung verwendet, da Larven nutzen ihre Mundhaken zu durchqueren über eine Agar-Substrat. Veränderungen im Ernährungsverhalten kann mit der axonalen Architektur der Neuriten korreliert werden innervieren den Darm. Immunhistochemisch ist es möglich, diese Veränderungen zu visualisieren und zu quantifizieren. Unsachgemäße Handhabung der Larven während Verhalten Paradigmen Daten zu ändern, da sie sehr empfindlich auf Manipulationen. Die richtige Abbildung der Neuriten Architektur innervierder Darm ist kritisch für eine genaue Quantifizierung der Anzahl und Größe von Krampfadern sowie der Umfang der Verzweigungsknoten. Analyse der meisten Schaltungen erlauben nur zur Visualisierung von Neuriten Architektur oder Verhaltenswirkungen, jedoch erlaubt dieses Modell ein, um das Ausgangssignal der Funktionsschaltung mit den Störungen der neuronalen Architektur korrelieren.
Introduction
Drosophila ist ein extrem leistungsfähiges Modellsystem zur Untersuchung neuronalen Schaltkreis Entwicklung aufgrund der schnellen Generationszeit, geringe Kosten experimentellen, und die Fähigkeit, genetische und Umweltfaktoren zu manipulieren und zu kontrollieren. Neurogenese, neuronale Wegfindung und Synapsenbildung zwischen Mensch und Drosophila konserviert, daher die Mechanismen in die Erstellung, Pflege und Änderung von neuronalen Schaltkreisen als gut erhalten.
Klassische Neurotransmitter wie Serotonin (5-Hydroxytryptamin oder 5-HT) als Wachstumsfaktoren vor der Annahme ihrer Rolle als Signalmoleküle in der reifen neuronalen Schaltkreis 1-3 dienen Frühere Studien haben gezeigt, dass die Konzentration von 5-HT während der Embryogenese gestört verändern die Konnektivität von reifen Neuronen 4. Andere haben gezeigt, dass die Anwendung der Eileiter 5-HT zu kultivierten Neuronen unter Helisoma Neuritenwachstum sowie Synaptogenese 5-7. Drosophila, Entwicklungs 5-HT Pegel umgekehrt proportional zur Anzahl und Größe Krampfadern sowie der Grad der aborization, entlang der Länge der Neuriten aus dem ZNS 8 vorsteht, um den Vorderdarm zusammen.
Serotonergen Neurotransmission wurde gezeigt, Fressverhalten in verschiedenen Arten modulieren, einschließlich Drosophila 8-9. Die Speiseschaltung in Drosophila ist eine relativ einfache Schaltung, die als Modell verwendet werden kann, um den Funktionsausgang (Fütterung) mit Veränderungen in der Entwicklung der axonale Projektionen aus dem Gehirn zu den Vorderdarm korrelieren. Schoofs et al. haben gezeigt, dass Drosophila Larvenfraß wird durch zentrale Mustergeneratoren, die die Muskulatur beeinflussen 10 geregelt. Während die spezifische Anatomie muskulös ist nicht vollständig verstanden hat es sich gezeigt, dass die Antennennerv, Oberkiefernerv und prothoracic Zubehör Nerven sind für die Muskel Ziele in die beteiligten verantwortlichFressverhalten. Die meisten Daten, die die Muskulatur und Nerven Anatomie der wirbellosen Fütterung auf Calliphora-Larven beschränkt.
Die Zufuhrrate des zweiten Larvenstadium kann durch Zurückziehen der cephalopharyngeal Skleriten (Mundhaken) bewertet und ist reproduzierbar und mit hohem Durchsatz. Die cephalopharyngeal Platten werden durch Fasern aus zentralen 5-HT-Neuronen über den frontalen innerviert. Das Drüsen oder Vorderdarm, wird durch serotonerge Fasern (recurrens Nerv), die im Mitteldarm fasciculate und sind verantwortlich für die Kontraktionen des Vorderdarm (Abbildung 1) 11-12 innerviert. Änderungen der axonalen Verzweigung, und die Anzahl und Größe von Krampfadern entlang der Länge der Neuriten, kann mit immunhistochemischen Techniken quantifiziert werden. Manipulieren von neuronalen 5-HT während der Entwicklung, entweder direkt oder indirekt, kann die Funktions Ausgang dieser Speiseschaltung, die beurteilt werden können, und korreliert mit den Veränderungen in der Morphologien änderngy des Neuriten-Architektur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Eine anomale Entwicklung des serotonergen stomatogastrischen Schaltung, die während der späten Embryogenese auftritt, wird seine reife Funktion beeinflussen. Änderungen in der Neuritenwachstum-Architektur innervieren der Darm mit dem Ausgang der Funktionsschaltung, die Fütterung wird Rate (durch den Mund Haken Kontraktionen in einem Hefe-Lösung) (Fig. 1) korreliert werden. Die Verwendung des Gal4-UAS bipartite System in Drosophila macht es möglich, gezielt nach oben oder nach unten reguli…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren bedanken sich bei der Präsidentenforschungsfonds von Saint Louis University, um WSN vergeben anerkennen
Materials
| Eclipse E-800 Microscope | Nikon Instruments | ||
| Neuroleucida | MBF Biosciences | NL-15 | Used to analyze gut fiber architecture, not necessary to have |
| Northern Eclipse | Empix Inc | Imaging software | |
| G-2E/C TRITC EX 528-553 | Nikon Instruments | 96312 | Filter for specific secondary antibody |
| N.A. 0.75; W.D. 0.72 mm; DIC Prism: 40xI, 40x I-C; Spring loaded | Nikon Instruments | MRH00400 | Objective used for imaging |
| Simple Neurite Tracer | NIH Image J | http://fiji.sc/Simple_Neurite_Tracer |
Referenzen
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