Un test de motilité planaire pour évaluer les propriétés biomodulantes des produits naturels
Summary
La motilité planaire est utilisée pour évaluer les propriétés stimulantes et de retrait des produits naturels par rapport au mouvement des animaux dans l’eau de source seulement.
Abstract
Un moyen simple et contrôlable d’utiliser le planaire non parasitaire, Dugesia tigrina, un ver plat aquatique vivant libre, pour étudier les propriétés stimulantes et de sevrage des produits naturels est décrit. Des essais expérimentaux bénéficiant d’aspects uniques de la physiologie planaire ont été appliqués aux études sur la cicatrisation des plaies, la régénération et la tumeur. En outre, parce que les planaires présentent une sensibilité à une variété de stimuli environnementaux et sont capables d’apprendre et de développer des réponses conditionnées, ils peuvent être utilisés dans des études comportementales examinant l’apprentissage et la mémoire. Les planaires possèdent une symétrie bilatérale de base et un système nerveux central qui utilise des systèmes de neurotransmetteurs pouvant être utilisés pour étudier les effets des biomodulateurs neuromusculaires. Par conséquent, des systèmes expérimentaux de surveillance des mouvements planaires et de la motilité ont été développés pour examiner la toxicomanie et le sevrage. Parce que la motilité planaire offre le potentiel d’un système sensible et facilement standardisé d’analyse de motilité pour surveiller l’effet des stimuli, le test de vitesse locomotrice planaire (pLmV) a été adapté pour surveiller à la fois les comportements de stimulation et de retrait par les planaires par la détermination du nombre de lignes de grille croisées par les animaux avec le temps. Ici, la technique et son application sont démontrées et expliquées.
Introduction
Le protocole décrit utilise la motilité planaire pour fournir un moyen d’évaluer les effets de biomodulisation des substances naturelles. Il a été spécifiquement adapté pour déterminer si ces substances fonctionnent comme stimulants, et si elles ont ensuite été associées à un comportement de retrait mesurable1. Ce test, connu sous le nom de test de vitesse locomotrice planaire (pLmV), a d’abord été utilisé pour tester les agents pharmacologiques connus2,3. L’application de ce test à base de motilité planaire a depuis gagné en popularité et a été adoptée par différents laboratoires intéressés par des substances autres que les produits naturels4,5. Pour ce test, un planaire est placé dans une boîte de Pétri contenant de l’eau de source ou de l’eau de source contenant un biomodulateur dissous. Étant donné que le plat lui-même est placé sur du papier graphique, le nombre de lignes de grille traversées par l’animal avec le temps pendant qu’il se déplace sur le récipient peut être utilisé pour déterminer le taux de mouvement dans chaque état. Le critère de la lumière/obscurité, autrement appelé le critère de préférence des lieux conditionnés (RPC), est une autre variation sur le thème de la surveillance de la motilité planaire, et évalue la rapidité avec laquelle les animaux réagissent et migrent vers un environnement obscurci6,7. Le suivi vidéo des mouvements planaires peut également être analysé à l’aide de programmes informatiques et de suivi du centre de masse (COM)8,9,10,11.
L’utilisation du planaire comme modèle animal pour de telles études offre plusieurs avantages par rapport aux autres animaux en ce que l’expérimentateur peut facilement contrôler l’environnement d’essai. Plus précisément, la faim des planaires avant l’expérimentation peut empêcher leur exposition à d’autres agents nutritionnels ou pharmacologiques qui pourraient autrement confondre les résultats, et le biomodulateur spécifique à l’étude peut être introduit aux planaires simplement en l’ajoutant directement à l’eau de culture, standardisant ainsi l’exposition. Puisque les planaires ont un système nerveux et des neurotransmetteurs qui rappellent des animaux « d’ordre supérieur », la physiologie et les réponses expérimentales de ces animaux aux stimuli neuromusculaires sont considérés biologiquement pertinents pour d’autres organismes12,13,14,15,16. De plus, comme les planaires sont relativement peu coûteux et faciles à entretenir en laboratoire, ils offrent un modèle biologique accessible à de nombreux chercheurs.
En tant qu’animal expérimental, les planaires conviennent à un large éventail d’études. Par exemple, notre groupe, ainsi que d’autres chercheurs utilisent des planaires pour étudier tumorigenesis17,18,19. Les planaires présentent également une foule de comportements de réponse aux stimuli chimiques, thermiques, gravitationnels, électriques, photographiques et magnétiques qui ont formé la base d’autres systèmes d’essai. Certains de ces effets ont été utilisés pour étudier l’apprentissage et la mémoire chez ces animaux20,21,22,23,24,25,26,27. L’utilisation principale du modèle planaire dans la littérature se concentre actuellement sur l’activité des cellules souches pluripotentes planaires, appelées néoblastes, et leur rôle dans la régénération28,29,30. Ainsi, l’adoption du modèle décrit ici permet d’étudier plus en détail d’autres tests basés sur des planaires afin de fournir une compréhension plus large de la façon dont les produits naturels et autres biomodulateurs affectent l’organisme.
Protocol
Representative Results
Discussion
Un test de motilité planaire simple et accessible est décrit pour déterminer les effets stimulants et de sevrage des produits naturels. En tant que modèle comportemental, il est nécessaire d’avoir des protocoles rigoureux pour marquer le mouvement et des définitions claires de tout comportement pour normaliser les observations entre les différents expérimentateurs. Les idées présentées offrent une démonstration de la façon dont cela peut être réalisé. Chaque laboratoire utilisant ce protocole doit adapt…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs souhaitent reconnaître le bureau de l’avancement institutionnel et la Morrisville College Foundation pour une subvention de publication à l’appui de ce travail, ainsi que le SUNY Morrisville Collegiate Science and Technology Entry Program (CSTEP) pour leur aide continue et leur soutien à la recherche de premier cycle à SUNY Morrisville. Nous tenons également à remercier Sophia Hutchens pour leurs commentaires utiles sur la technique décrite.
Materials
| Bottled Water – 1 Gal. | Poland Spring | N/A | Spring water for planarian culture and to prepare solutions |
| Brown Planaria (Dugesia tigrina) | Carolina Biological Supply Company | 132954 | Brown planaria living (other species are acceptable) |
| Flat Paintbrush | Royal Crafter's Choice | 9159 | Flat watercolor paintbrushes for cleaning planarian culture containers |
| Glass Petri Dish – 10 cm | Kimax | N/A | 10 cm diameter (glass) Petri dishes for pLmV assay |
| Glass Petri Dish – 5 cm | Kimax | N/A | 5 cm and Petri dishes for rinsing planarians during withdrawal experiments and for stimulant habituation |
| Grid Paper | Any | N/A | Standard 0.5 cm grid paper for pLmV assay |
| iPEVO Visualizer (software) | iPEVO | https://www.ipevo.com/software/visualizer | Document camera software for video capture and recording |
| Metalware Set with Support Stand and Retort Ring | Any | N/A | Standard chemistry lab ring stand to hold a cell phone camera if used |
| Organic Egg | Any | N/A | Organic egg or beef liver for feeding planarains |
| Polycarbonate Bottle w/ Screw-on Cap – 10 mL | Beckman | N/A | Plastic vials to hold 5 to 10 mL volumes for stimulant habituation |
| Round Storage Container – 10 cm | Ziploc | N/A | 10 cm Round food storage containers for approximately 90 planarians or fewer |
| Round Water Paint Brush | LOEW-Cornell | N/A | Small round watercolor paint brushes (numbers 3 to 6) – soft |
| Transfer Pipette | Any | N/A | Wide bore (5 mL) plastic transfer pipettes to move planarians |
| USB Document Camera | iPEVO | CDVU-06IP | Document camera (or other camera or cell phone camera) |
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