Registro electrofisiológico de la actividad del sistema nervioso Central de tercer estadio de Drosophila Melanogaster

El objetivo general de este enfoque es ayudar a los investigadores a medir rápidamente la electrogenesis del sistema nervioso central (SNC) en el insecto modelo, Drosophila melanogaster. Este método es confiable, rápida y costo-eficiente para llevar a cabo la experimentación fisiológica y toxicológica. El SNC es esencial para la vida y por lo tanto, los caminos fisiológicos críticos para funcionamiento neuronal han sido exploradas extensivamente en un esfuerzo por comprender o modificar la función neural. Caracterización de las vías de señalización dentro del CNS artrópodo ha permitido el descubrimiento de varias clases químicas de insecticidas que interrumpen la función neural invertebrada para inducir mortalidad limitando las consecuencias fuera del objetivo. Así, la capacidad de medir la actividad neuronal de los insectos es de gran interés para el campo de la fisiología y toxicología de insectos ya que el sistema nervioso es el tejido diana de la mayoría de insecticidas desplegados¹. Sin embargo, continuó el crecimiento del conocimiento fundamental y aplicado sobre el sistema nervioso del insecto requiere técnicas neurofisiológicas avanzadas que están limitadas en su viabilidad, puesto que las técnicas actuales de mano de obra y requieren un gasto alto, insecto líneas celulares neuronales son limitadas, y hay acceso limitado a la sinapsis central de mayoría artrópodos. Caracterización de la mayoría de las proteínas neuronal insectos requiere actualmente, el objetivo de ser clonado y expresado heterologously para fármacos posteriores y las grabaciones electrofisiológicas, como fue descrito por canales de potasio rectificador hacia adentro insectos² , receptor de rianodina insectos³, mosquito sensible a voltaje K⁺ canales⁴y otros. Para mitigar la necesidad de expresión heteróloga y el potencial de expresión funcional baja, Bloomquist y colegas para inducir un fenotipo neuronal en cultivan células de Spodoptera frugiperda (Sf21) como un método novedoso para insecticida descubrimiento^5,6. Estos métodos proporcionan un enfoque válido para el desarrollo de la nueva química, sin embargo, a menudo crean un cuello de botella insalvable para la caracterización de los agentes farmacológicos, identificar mecanismos de resistencia a los insecticidas y caracterización de los principios fisiológicos fundamentales. Aquí, describimos un método ex vivo que permite la grabación de la actividad eléctrica de un insecto de modelo que tiene genética maleable^7,8,9 y los patrones de la conocida expresión de nervios complejos^10,11,12 para permitir la caracterización de mecanismos de resistencia a nivel del nervio, el modo de acción de fármacos recientemente desarrollados y otros estudios toxicológicos.

La mosca de la fruta D. melanogaster es un organismo modelo común para la definición de insecto sistemas neuronales o mecanismo insecticida de acción y se ha establecido como un organismo modelo muy adecuado para el estudio de la toxicología¹³, farmacológicas^{14 ,15}, neurofisiológicos¹⁶y patofisiológicos^17,18,19,20 procesos de vertebrados. D.melanogaster es un insectos holometábolos que realiza metamorfosis completa, incluyendo una etapa larvaria y de pupa antes de llegar a la etapa adulta reproductiva. Durante el proceso de desarrollo, el sistema nervioso sufre importantes remodelaciones en diferentes estadios, pero el larvas SNC será el tema central de esta metodología. El CNS larvas completamente desarrollado es anatómico simple con segmentos torácicos y abdominales que se fusionan y forman el ganglio ventral, que representa una matriz de neuromeric repetida y casi idénticas unidades^21,22. Nervios motores descendentes se originan desde el extremo caudal de los ganglios subesophageal y descienden para inervar los músculos de la pared del cuerpo y órganos viscerales de la larva. La figura 1 describe la anatomía macroscópica de la larvas Drosophila CNS.

La barrera Drosophila blood – brain (BBB) se convierte en el final de la embriogénesis y está formada por células gliales (SPG) de subperineurial²¹. Las células SPG forman numerosos procesos como filopodios que extensión para establecer una hoja contigua, muy plana, como endoteliales que cubre el entero Drosophila CNS²³. La Drosophila BBB tiene similitudes con el BBB vertebrado, que incluye preservar la homeostasis del microambiente neuronal controlando la entrada de nutrientes y xenobióticos en la CNS²¹. Esto es un prerrequisito para confiable transmisión neural y la función, sin embargo, la protección del SNC por el BBB restringe la penetración de drogas sintéticas, la mayoría de péptidos y otros xenobióticos^24,25, que presenta potencial problemas cuando caracterizan potencias de moduladores de moléculas pequeñas. El método utiliza un simple corte transversal para interrumpir esta barrera y proporcionar acceso farmacológica a la sinapsis central.
La mayor fortaleza de la metodología descrita es la simplicidad, la reproducibilidad y la relativamente alta-capacidad inherente a este sistema. El protocolo es relativamente fácil de dominar, el programa de instalación requiere poco espacio, y sólo una entrada financiera inicial es necesario que se reduce a reactivos y consumibles. Además, el método descrito es completamente modificable para registrar la actividad nerviosa descendente central de la mosca doméstica, Musca domestica²⁶.