Neuropharmakologische Manipulation von Verhaltene und Free-Fliegen-Honig-Bienen,<em> Apis mellifera</em
Summary
Dieses Manuskript beschreibt mehrere Protokolle für pharmakologische Mittel zur Verabreichung von Honigbienen, einschließlich einfacher nicht-invasive Methoden zur freifliegenden Bienen, sowie mehr invasive Varianten, die eine präzise lokalisierte Behandlung von zurückhaltender Bienen ermöglichen.
Abstract
Honigbienen zeigen erstaunliche Lernfähigkeiten und fortschrittliche Sozialverhalten und Kommunikation. Außerdem ihr Gehirn ist klein, leicht zu visualisieren und zu untersuchen. Aus diesem Grund haben die Bienen schon lange ein beliebtes Modell unter Neurobiologie und Neuroethologen für die neuronalen Grundlagen der sozialen und natürlichen Verhalten zu studieren. Es ist jedoch wichtig, dass die experimentellen Techniken Bienen zu studieren interferieren nicht mit dem Verhalten untersucht. Aus diesem Grund war es notwendig, eine Reihe von Techniken für die pharmakologische Manipulation von Honigbienen zu entwickeln. In diesem Beitrag zeigen wir Methoden zur Behandlung von zurückhaltender oder frei fliegenden Honigbienen mit einem breiten Spektrum von pharmakologischen Wirkstoffen. Dazu gehören sowohl nicht-invasive Methoden wie orale und topische Behandlungen, sowie mehr invasive Methoden, die entweder systemisch oder lokalisierte Art und Weise für präzise Medikamentenabgabe zu ermöglichen. Schließlich diskutieren wir die Vor- und Nachteile der einzelnen Methoden und beschreibengemeinsame Hürden und wie man sie am besten überwinden. Wir schließen mit einer Diskussion über die Bedeutung der experimentellen Methode auf die biologischen Fragen der Anpassung und nicht umgekehrt.
Introduction
Seit Karl von Frisch ihre Tanzsprache aufgeklärt 1, Honigbienen sind eine populäre Studie Arten für die Forscher das Verhalten der Tiere und der Neurobiologie geblieben. In den letzten Jahren an der Schnittstelle zwischen diesen beiden Bereichen und mehreren anderen Disziplinen (zB Molekularbiologie, Genomik und Informatik) haben neben ihnen entstanden entstanden eine Vielzahl von neuen Disziplinen. Dies hat zu einer raschen Entwicklung neuer Theorien und Modelle für das Verständnis, wie das Verhalten von Aktivität führt innerhalb des Nervensystems. Aufgrund der einzigartigen Lebensstil, reiche Verhaltensrepertoire und Leichtigkeit der experimentellen und pharmakologische Manipulation, Bienen haben an der Spitze dieser Revolution blieb.
Honigbienen werden verwendet neurobiologischen Grund Fragen zu untersuchen, wie die zugrunde liegenden Lernen und Gedächtnis 2,3, Entscheidung 4 zu machen, Riech 5 oder visuelle Verarbeitung 6. In den letzten Jahren die hon11, schlafen 12, Alterung 13 oder die zugrunde liegenden Mechanismen der Anästhesie 14 – ey Biene hat für die medizinische Forschung, wie die Auswirkungen von Suchtmitteln im Allgemeinen reserviert sogar bereits 7 für das Studium Themen als Modell verwendet.
Im Gegensatz zu den klassischen genetischen Modellorganismen (zB D. melanogaster, C. elegans, M. musculus), gibt es nur sehr wenige genetische Werkzeuge zur Verfügung , für die Manipulation von neuronalen Funktionen in Honigbienen, obwohl dies derzeit 15 ändern. Stattdessen haben Studien Honigbiene in erster Linie auf pharmakologische Manipulationen verlassen. Dies war sehr erfolgreich; jedoch ist die Vielfalt der Bienenforschung, so dass eine Reihe von Methoden für die pharmakologische Verabreichung benötigt werden. Forschung mit Honigbienen befasst sich sehr unterschiedliche Fragen, wird von Forschern aus verschiedenen Disziplinen und Hintergründe untersucht und verwendet eine Vielzahl von experimentellen Ansätzen. Viele ReseBogen Fragen erfordern Bienen entweder frei fliegenden sein, frei in ihrer Kolonie interagieren, oder beides. Dies kann es den Überblick über einzelne Versuchstiere machen schwer zu halten und macht Zurückhaltung oder Kanülierung nicht machbar.
Um die Vielfalt von Bienenforschung aufzunehmen, eine Vielzahl von Drug-Delivery-Methoden benötigt werden, so dass für eine robuste und flexible Verwaltung, während sichergestellt wird, dass die pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Profile, Invasivität des Verfahrens und seine Zuverlässigkeit, das Paradigma in Frage entsprechen. Aufgrund dieser unterschiedlichen Bedürfnisse haben die meisten Forschungsgruppen ihre eigenen einzigartigen Wirkstoffverabreichung Methoden entwickelt. Bisher hat dies eine Stärke der Bienenforschungsgemeinschaft gewesen; für die Verabreichung desselben Arzneimittels in verschiedenen Umständen es ermöglicht die Entwicklung von Anordnungen von Methoden geführt. Unser Ziel ist es nicht ein einziges standardisiertes Verfahren für die pharmakologische Manipulationen von Bienen zu entwickeln, sondern Methoden zu betonen, dasshaben sich als besonders erfolgreich zu sein, und helfen den Forschern übernehmen diese. Wir diskutieren die grundlegenden Prinzipien, wie sie arbeiten, sowie ihre Vor- und Nachteile.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Methoden oben skizzierten ermöglichen eine einfache, effektive und robuste Behandlung von entweder freifliegenden oder spannte Honigbienen. Diese Verfahren sind kompatibel mit vielen experimentellen Paradigmen und biologischen Fragen (Tabelle 1). Alle der freifliegenden Methoden leicht nutzbar Bienen angewendet werden kann. Das Gegenteil ist weniger erfolgreich, da jedoch vorübergehende Zurückhaltung und invasive Behandlungsmethoden oft Bienenflugfähigkeit beeinträchtigen können.
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The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This project was funded by ARC grant DP0986021 and NHMRC grant 585442. ABB is supported by an ARC Future Fellowship (FT140100452). JAP is supported by an iMQRES scholarship awarded by Macquarie University and by a DAAD-Doktorandenstipendium awarded by the German Academic Exchange Service. JMD is supported by CNRS and University Paul Sabatier.
Materials
| Sucrose | Sigma-Aldrich | S8501 | Any supplier will do |
| Sodium Chloride | Sigma-Aldrich | S7653 | |
| Potassium Chloride | Sigma-Aldrich | P9333 | |
| Magnesium Chloride hexahydrate | Sigma-Aldrich | M2670 | |
| Calcium Chloride dihydrate | Sigma-Aldrich | C8106 | |
| Dextrose monohydrate | Sigma-Aldrich | 49159 | |
| Phosphate Buffer Saline (PBS) | Sigma-Aldrich | P4417 | |
| Protection Wax | Dentaurum | 124-305-00 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| dimethylformamide | Sigma-Aldrich | D4551 | |
| 95% Ethanol | Sigma-Aldrich | 493511 | |
| Glass capillary | WPI | 1B100F-3 | |
| 23 G NanoFil needle | WPI | NF33BV-2 | |
| Very fine forsceps | Dumont | 0208-55-PO | |
| Electrode puller | SRI | 2001 | |
| FemtoJet Microinjector | Eppendorf | 5247 000.01 | |
| Eicosane | Sigma-Aldrich | 219274 | |
| manual micromanipulator | Brinkmann Instrumentenbau | MM-33 | |
| electronic micromanipulator | Luigs & Neumann Feinmechanik + Elektortechnik | Junior unit XYZ | |
| stereomicroscope | Leica | M80 | |
| soldering iron | Weller | WESD51 | |
| Dextran, Alexa Fluor 546, 10000 MW | ThermoFisher Scientific | D-22911 | |
| Dextran, Alexa Fluor 568, 10000 MW | ThermoFisher Scientific | D-22912 | |
| small Petri dish | Sigma-Aldrich | P5481 | |
| mineral oil | Sigma-Aldrich | M5904 | |
| 50 mL Centrifuge tube | ThermoFisher Scientific | 339652 | |
| forceps | Australian Entomological Supplies | ||
| Blade holder and breaker | Australian Entomological Supplies | E130 | |
| Feather double edged razor blade | ThermoFisher Scientific | 50-949-135 | |
| Nichrome wire | Any supplier will do | ||
| Electrical wires | Any supplier will do | ||
| Model paint | Tamiya USA | Depends on colour | |
| Repeating dispenser | Hamilton company | PB-600-1 | |
| Glass syringe | WPI | NANOFIL | |
| flourescence viewing system | Nightsea | SFR-GR | |
| graticule | ProSciTech | S8014-24 | |
| microcapillary with holder | Drummond | 1-000-0010 | |
| Liquid silicone | Any supplier will do | ||
| Thermocouple | Digitech | QM-1324 | |
| Micropipette | Eppendorf |
References
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