Registrazione elettrofisiologica dell'attività del sistema nervoso centrale di terza-Instar Drosophila Melanogaster

L’obiettivo generale di questo approccio è quello di consentire ai ricercatori di misurare rapidamente l’electrogenesis del sistema nervoso centrale (CNS) nell’insetto modello, Drosophila melanogaster. Questo metodo è affidabile, veloce e conveniente per eseguire esperimenti fisiologici e tossicologici. Lo SNC è essenziale per la vita e di conseguenza, le vie fisiologiche critiche per la corretta funzione neurale sono stati esplorati estesamente nel tentativo di comprendere o modificare la funzione neurale. Caratterizzazione delle vie di segnalazione all’interno del SNC dell’artropodo ha permesso la scoperta di diverse classi di chimiche di insetticidi che interrompono la funzione neurale invertebrati marini per indurre la mortalità limitando le conseguenze fuori bersaglio. Così, la capacità di misurare l’attività neurale degli insetti è di notevole interesse nel campo della fisiologia e tossicologia degli insetti poiché il sistema nervoso è il tessuto dell’obiettivo della maggioranza degli insetticidi distribuito¹. Ancora, ha continuato la crescita della conoscenza fondamentale ed applicata per quanto riguarda il sistema nervoso degli insetti richiede avanzate tecniche neurofisiologiche che sono limitate nella fattibilità, poiché le tecniche attuali sono lavoro intensivo e richiedono una spesa elevata, insetto linee cellulari neurali sono limitate, e/o di accesso limitato per le sinapsi centrali della maggior parte degli artropodi. Attualmente, la caratterizzazione della maggior parte delle proteine neurali dell’insetto richiede l’obiettivo di essere clonato e heterologously espresse per successive drug discovery e registrazioni elettrofisiologiche, come è stato descritto per i canali di potassio insetto raddrizzatore² , insetto rianodina recettore³, zanzara tensione-sensibili K⁺ canali⁴e altri. Per attenuare il requisito per l’espressione eterologa e il potenziale di espressione funzionale basso, Bloomquist e colleghi mirati a indurre un fenotipo neuronale in Spodoptera frugiperda (Sf21) cellule coltivate come un nuovo metodo per insetticida scoperta^5,6. Questi metodi forniscono un valido approccio per lo sviluppo della nuova chimica, ma creano spesso un collo di bottiglia insormontabile per la caratterizzazione degli agenti farmacologici, identificazione dei meccanismi di resistenza agli insetticidi e caratterizzazione dei principi fisiologici fondamentali. Qui, descriviamo un metodo di ex vivo che consente la registrazione dell’attività elettrica da un insetto di modello che ha malleabile genetica^7,8,9 e modelli di nota espressione di neurale complessi^10,11,12 per consentire la caratterizzazione dei meccanismi di resistenza a livello del nervo, la modalità d’azione dei farmaci di nuova concezione e altri studi tossicologici.

Moscerino della frutta, d. melanogaster, è un organismo modello comune per la definizione di sistemi neurali insetti o insetticida meccanismo d’azione ed è stato stabilito come organismo modello particolarmente adatto per lo studio di tossicologici¹³, farmacologici^{14 ,15}, neurofisiologici¹⁶e patofisiologici^17,18,19,20 processi di vertebrati. Melanogaster è un insetto olometaboli che esegue la metamorfosi completa, tra cui una fase larvale e pupal prima di raggiungere la fase adulta riproduttiva. Durante tutto il processo di sviluppo, il sistema nervoso subisce rimodellamento significativo alle diverse fasi della vita, ma il CNS larvale sarà al centro di questa metodologia. Lo SNC larvale pienamente sviluppato è anatomicamente semplice con segmenti toracici ed addominali che si fondono e formano il ganglio ventrale, che rappresenta una matrice di neuromeric ripetute e quasi identica unità^21,22. Decrescente di nervi motori provengono dall’estremità caudale dei gangli subesophageal e scendere a innervare i muscoli della parete del corpo e degli organi viscerali delle larve. Figura 1 descrive l’anatomia lorda del larvale della drosofila CNS.

La Drosophila emato – encefalica (BBB) si sviluppa alla fine dell’embriogenesi ed è formata da subperineurial cellule gliali (SPG)²¹. Le cellule SPG formano numerosi processi di filopodi-come stendere per stabilire un foglio contiguo, molto piatto, endoteliale-like che copre l’intero Drosophila CNS²³. La Drosophila BBB ha somiglianze con i vertebrati BBB, che comprende preservare l’omeostasi del microambiente neurale controllando l’entrata di sostanze nutritive e xenobiotici nel CNS²¹. Questo è un prerequisito per affidabile trasmissione neurale e la funzione, ma la protezione del SNC di BBB limita la permeazione di droghe sintetiche, maggior parte dei peptidi e altri xenobiotici^24,25, che introduce il potenziale problemi che caratterizzano le potenze di modulatori della piccolo-molecola. Il metodo utilizza un transection semplice per interrompere questa barriera e fornire accesso pronto farmacologico per la sinapsi centrali.
La forza più grande della metodologia descritta è la semplicità, riproducibilità e relativamente alto-rendimento capacità inerente a questo sistema. Il protocollo è relativamente facile da padroneggiare, il programma di installazione richiede poco spazio, e solo un input finanziario iniziale è necessario che si riduce a reagenti e materiali di consumo. Inoltre, il metodo descritto è completamente modificabile per registrare l’attività di nervo centrale discendente della mosca domestica, Musca domestica²⁶.