التحليل الوظيفي للتغذية اليرقات الدائرة في ذبابة الفاكهة</i
Summary
دائرة التغذية في يرقات ذبابة الفاكهة السوداء البطن يخدم نموذج بسيط لكنها قوية تسمح التغيرات في معدل التغذية لتكون مرتبطة مع بعض التعديلات في الدوائر العصبية فموي معدي. وتتألف هذه الدائرة من الخلايا العصبية هرمون السيروتونين المركزية التي ترسل التوقعات إلى السنانير الفم وكذلك المعى الأمامي.
Abstract
دائرة التغذية هرمون السيروتونين في يرقات ذبابة الفاكهة السوداء البطن يمكن استخدامها لتحقيق ركائز العصبية ذات أهمية حاسمة خلال تطوير الدائرة. باستخدام الانتاج الفنية التابعة للدائرة، والتغذية، ويمكن تصور التغييرات في البنية العصبية للنظام فموي معدي. يمكن تسجيل سلوك التغذية من خلال مراقبة معدل التراجع من السنانير الفم، والتي تلقي تعصيب من الدماغ. يستخدم السلوك الحركي كوسيلة لمراقبة الفسيولوجية للتغذية، منذ اليرقات استخدام خطاطيف أفواههم لاجتياز عبر الركيزة أجار. يمكن ربط التغيرات في سلوك التغذية مع بنية محور عصبي من neurites التي التعصيب القناة الهضمية. باستخدام المناعية فمن الممكن تصور وquantitate هذه التغييرات. سوء التعامل من اليرقات خلال نماذج السلوك يمكن أن يغير البيانات لأنها حساسة جدا للتلاعب. التصوير السليم للالتعصيب العمارة محوارالأمعاء هو أمر حاسم لتحديد الكميات دقيقة من رقم وحجم دوالي وكذلك مدى العقد الفرع. تحليل معظم الدوائر تسمح فقط لرؤية العمارة محوار أو الآثار السلوكية، ولكن هذا النموذج يسمح احد لربط الانتاج الفنية التابعة للدائرة مع ضعف في بنية الخلايا العصبية.
Introduction
ذبابة الفاكهة هو نظام نموذجي قوية للغاية لدراسة تطوير الدوائر العصبية بسبب الوقت جيل السريع والتكلفة المنخفضة التجريبية، والقدرة على التعامل والتحكم في العوامل الوراثية والبيئية. يتم حفظها تكوين الخلايا العصبية، وتقصي مسار الخلايا العصبية وsynaptogenesis بين البشر وذبابة الفاكهة، وبالتالي يتم حفظها الآليات في إنشاء وصيانة وتعديل الدوائر العصبية أيضا.
يمكن الناقلات العصبية الكلاسيكية، مثل السيروتونين (5 هيدروكسي، أو 5-HT) بمثابة عوامل النمو قبل اعتماد أدوارهم كما يشير الجزيئات في الدائرة العصبية الناضجة 1-3 وقد أظهرت دراسات سابقة أن المستويات منزعجة من 5-HT خلال مرحلة التطور الجنيني تغيير التواصل بين الخلايا العصبية الناضجة 4. وقد أظهرت آخرون أن تطبيق خارج الرحم من 5-HT إلى الخلايا العصبية مثقف Helisoma قمع ثمرة neurite وكذلك synaptogenesis 5-7. في Drosophila والتنموية مستويات 5-HT ترتبط عكسيا مع عدد دوالي والحجم، وكذلك درجة aborization، على طول neurites التي توقع على المعى الأمامي من الجهاز العصبي المركزي 8.
وقد تبين العصبي السيروتونين لتعديل السلوكيات التغذية في الأنواع المختلفة، بما في ذلك ذبابة الفاكهة 8-9. دائرة التغذية في ذبابة الفاكهة هو دائرة بسيطة نسبيا والتي يمكن استخدامها كنموذج لربط المخرجات الوظيفية (التغذية) مع بعض التعديلات في تطوير التوقعات محور عصبي من الدماغ إلى المعى الأمامي. Schoofs وآخرون. وقد أظهرت أن التغذية اليرقات ذبابة الفاكهة والتي تنظمها مولدات نمط المركزية التي تؤثر على الجهاز العضلي 10. في حين أن التشريح العضلي محددة ليست مفهومة تماما، فقد تبين أن العصب antennal، العصب الفكي، والعصبية التبعي prothoracic هي المسؤولة عن أهداف العضلات المشاركة فيتغذية السلوك. معظم البيانات التي تنطوي على العضلات والأعصاب وعلم التشريح التغذية اللافقارية يقتصر على خوتع اليرقات.
يمكن تقييم معدل تغذية يرقات العمر الثاني من قبل التراجع من sclerites cephalopharyngeal (الفم السنانير)، واستنساخه وعالية الإنتاجية. ومعصب لوحات cephalopharyngeal بواسطة ألياف من الخلايا العصبية المركزية 5-HT عبر العصب الجبهي. على مقدم المعدة أو المعى الأمامي، ومعصب ألياف هرمون السيروتونين (الراجع العصبية) التي fasciculate في المعي المتوسط، ومسؤولة عن تقلصات في المعى الأمامي (الشكل 1) 11-12. التغييرات في المتفرعة محور عصبي، وعدد وحجم دوالي على طول محوار، يمكن quantitated باستخدام تقنيات المناعى. يمكن التلاعب العصبية 5-HT خلال التنمية، سواء بشكل مباشر أو غير مباشر، تغيير الانتاج وظيفية من هذه الدائرة التغذية، والتي يمكن تقييمها وترتبط مع التغيرات في morpholoغراي من العمارة محوار.
Protocol
Representative Results
Discussion
التنمية الشاذة من الدائرة فموي معدي هرمون السيروتونين، والذي يحدث خلال مرحلة التطور الجنيني في وقت متأخر، وسوف يؤثر على وظيفتها ناضجة. التغييرات في بنية محوار التعصيب يمكن ربط الأمعاء مع الإخراج الفنية التابعة للدائرة، وهي إطعام معدل (تقاس عن طريق الفم تقلصات هوك ف?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
فإن الكتاب أود أن أنوه صندوق أبحاث الرئيس من جامعة سانت لويس منحت لWSN
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
- Weiss, E., Maness, P., Lauder, J. Why do neurotransmitters act like growth factors?. Perspect Dev Neurobiol. 5, 323-335 .
- Herlenius, E., Lagercrantz, H. Neurotransmitters and neuromodulators during early human development. Early Hum. Dev. 65, 21-37 .
- Budnik, V., Wu, C., White, K. Altered branching of serotonin-containing neurons in Drosophila mutants unable to synthesize serotonin and dopamine. J. Neurosci. 9, 2866-2877 (1989).
- Sodhi, M., Sanders-Bush, E. Serotonin and brain development. International Review of Neurobiol. 59, 111-174 (2004).
- Goldberg, J., Kater, S. Expression and function of the neurotransmitter serotonin during development of the Helisoma nervous system. Dev. Biol. 131, 483-495 (1989).
- Goldberg, J. Serotonin regulation of neurite outgrowth in identified neurons from mature and embryonic Helisoma triyolvis. Perspect Dev Neurobiol. 5, 373-387 (1998).
- Haydon, P., McCobb, P., Kater, S. Serotonin selectively inhibits growth cone motility and synaptogenesis of specific identified neurons. Sci. 226, 561-564 (1984).
- Neckameyer, W. S. A trophic role for serotonin in the development of a simple feeding circuit. Dev. Neurosci. 32, 217-237 .
- De Vry, J., Schreiber, R. Effects of selected serotonin 5-HT 1 and 5-HT 2 receptor agonists on feeding behavior: possible mechanisms of action. Neurosci. Biobehav. Rev. 24, 341-353 (2000).
- Schoofs, A., Niederegger, S., van Ooyen, A., Heinzel, H., Spieß, R. The brain can eat: Establishing the existence of a central pattern generator for feeding in third instar larvae of Drosophila virilis and Drosophila melanogaster. J. Insect Physiol. 56, 695-705 (2010).
- Spieß, R., Schoofs, A., Heinzel, H. Anatomy of the stomatogastric nervous system associated with the foregut in Drosophila melanogaster and Calliphora vicin third instar larvae. J. Morphol. 269, 272-282 (2008).
- Neckameyer, W. S., Bhatt, P. Neurotrophic actions of dopamine on the development of a serotonergic feeding circuit in Drosophila melanogaster. Biomed Cent NeuroSci. 13, 26 (2012).
- Sewall, D., Burnet, B., Connolly, K. Genetic analysis of larval feeding behavior in Drosophila melanogaste. Genet. Res. 24, 163-173 (1975).
- Joshi, A., Mueller, L. Evolution of higher feeding rate in Drosophila due to density-dependent natural selection. Evolution. 42, 1090-1093 (1988).
- Budnik, V., Wu, C., White, K. Altered branching of serotonin-containing neurons in Drosophila mutants unable to synthesize serotonin and dopamine. J. Neurosci. 9, 2866-2877 (1989).
- Sykes, P., Condron, B. Development and sensitivity to serotonin of Drosophila varicosities in the central nervous system. Dev. Biol. 286, 207-216 (2005).
- Garrity, P. A., Goodman, M. B., Samuel, A. D., Sengupta, P. Running hot and cold: behavioral strategies, neural circuits, and the molecular machinery for thermotaxis inC. elegansand Drosophila. Genes Dev. 24, 2365-2382 (2010).
- McKemy, D. D. Temperature sensing across species. Pflugers Archives. 454, 777-791 (2007).
