Analyse fonctionnelle du circuit d'alimentation des larves dans Drosophila</i
Summary
Le circuit de l'alimentation chez la drosophile larves melanogaster propose un modèle simple mais puissant qui permet de modifier la fréquence d'alimentation pour être en corrélation avec des modifications dans les circuits neuronaux stomatogastrique. Ce circuit est composé de neurones sérotoninergiques centraux qui envoient des projections vers les crochets buccaux ainsi que l'intestin antérieur.
Abstract
Le circuit d'alimentation sérotoninergique chez Drosophila melanogaster de larves peut être utilisé pour étudier les substrats neuronaux d'une importance critique au cours de la mise au point du circuit. Utilisation de la sortie fonctionnelle du circuit, l'alimentation, les changements dans l'architecture neuronale du système stomatogastrique peut être visualisée. Le comportement alimentaire peut être enregistrée par l'observation du taux de rétraction des crochets de la bouche, qui reçoivent l'innervation du cerveau. comportement locomoteur est utilisé en tant que contrôle physiologique pour l'alimentation, étant donné que les larves utilisent leurs crochets de la bouche à parcourir à travers un substrat de gélose. Les changements dans le comportement alimentaire peuvent être corrélées avec l'architecture axonale des neurites innervant l'intestin. Utilisation de l'immunohistochimie, il est possible de visualiser et de quantifier ces modifications. Une mauvaise manipulation des larves pendant paradigmes de comportement peut modifier les données car ils sont très sensibles aux manipulations. Imagerie appropriée de l'architecture des neurites innervantl'intestin est critique pour la quantification précise du nombre et de la taille des varicosités ainsi que de l'étendue de noeuds de branche. L'analyse de la plupart des circuits de permettre seulement à la visualisation de l'architecture des neurites ou des effets comportementaux, mais ce modèle permet de corréler la sortie du circuit fonctionnel avec les déficiences de l'architecture neuronale.
Introduction
Drosophile est un système modèle extrêmement puissant pour étudier le développement des circuits neuronaux en raison du temps de génération rapide, à faible coût expérimental, et la capacité de manipuler et contrôler les facteurs génétiques et environnementaux. Neurogenèse, recherche de chemin neuronal et la synaptogenèse sont conservés entre l'homme et la drosophile, par conséquent les mécanismes de création, le maintien et la modification des circuits de neurones sont conservés ainsi.
Neurotransmetteurs classiques, tels que la sérotonine (5-hydroxytryptamine ou 5-HT) peuvent servir de facteurs de croissance avant l'adoption de leurs rôles en tant que molécules de signalisation dans le circuit neuronal maturité 1-3 Des études antérieures ont montré que les niveaux perturbée 5-HT au cours de l'embryogenèse modifier la connectivité des neurones matures 4. D'autres ont montré que l'application ectopique de la 5-HT aux neurones en culture Helisoma réprimer la croissance des neurites ainsi que la synaptogenèse 5-7. En Drosophila, développement des niveaux de 5-HT sont en relation inverse avec le nombre et la taille des varicosités ainsi que le degré de aborization, le long de la longueur des neurites en saillie à partir de l'intestin antérieur du SNC 8.
Neurotransmission sérotoninergique a été montré pour moduler les comportements alimentaires dans diverses espèces, y compris chez la drosophile 9.8. Le circuit d'alimentation de la drosophile est un circuit relativement simple qui peut être utilisé comme modèle pour mettre en corrélation la sortie fonctionnelle (d'alimentation) avec des modifications dans la mise au point des projections axonales à partir du cerveau de l'intestin antérieur. Schoofs et al. ont montré que l'alimentation des larves de drosophile est régie par des générateurs de motifs centraux qui influencent la musculature 10. Bien que l'anatomie musculaire spécifique n'est pas complètement élucidé, il a été démontré que le nerf antennaire, nerf maxillaire, et le nerf accessoire prothoracic sont responsables des cibles musculaires impliqués dans lecomportement alimentaire. La plupart des données concernant la musculature et le nerf anatomie de l'alimentation des invertébrés est limité pour les larves de Calliphora.
Le taux d'alimentation des larves de deuxième stade peut être évaluée par la rétraction des sclérites cephalopharyngeal (bouche crochets), et est reproductible et à haut débit. Les plaques cephalopharyngeal sont innervés par les fibres du centre de neurones 5-HT par l'intermédiaire du nerf frontal. Le proventricule, ou l'intestin antérieur, est innervée par des fibres sérotoninergiques (recurrens nerf) qui fasciculés dans l'intestin moyen et sont responsables de contractions de l'intestin antérieur (figure 1) 11-12. Les changements dans la ramification axonale, et le nombre et la taille des varicosités le long de la longueur des neurites, peuvent être quantifiés en utilisant des techniques d'immunohistochimie. La manipulation de la 5-HT neuronale au cours du développement, soit directement, soit indirectement, peut modifier la sortie fonctionnelle de ce circuit d'alimentation, qui peut être évalué et en corrélation avec l'évolution de la morphogy de l'architecture des neurites.
Protocol
Representative Results
Discussion
Développement aberrant du circuit stomatogastrique sérotoninergique, qui se produit à la fin de l'embryogenèse, aura une incidence sur sa fonction mature. Les changements dans l'architecture des neurites innervant l'intestin peut être corrélée à la sortie fonctionnelle du circuit, qui est le taux d'alimentation (mesurée par la bouche contractions de crochet dans une solution de levure) (Figure 1). L'utilisation du système bipartite UAS-Gal4 chez la drosophile perme…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs tiennent à remercier le Fonds de recherche du Président de l'Université de Saint Louis attribué à WSN
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 |
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