يؤسس هذا البروتوكول نموذجا لتصنيف السلوك في يرقات سمك الزرد المعالجة ب MPTP لتقييم العجز الحركي وغير الحركي الشبيه بمرض باركنسون.
مقالة منهجية
يؤسس هذا البروتوكول نموذجا لتصنيف السلوك في يرقات سمك الزرد المعالجة ب MPTP لتقييم العجز الحركي وغير الحركي الشبيه بمرض باركنسون.
تقدم هذه المقالة بروتوكول تصنيف ظاهري سلوكي فريد ومتعدد المعلمات لمرض باركنسون الناتج عن MPTP في يرقات سمك الزرد. يوفر الحث الكيميائي لأمراض شبيهة بمرض باركنسون في سمك الزرد نظاما عالي الإنتاجية وقابل للتعامل وراثيا، ومع ذلك ركزت معظم الدراسات بشكل ضيق على اختبارات الحركة الأساسية أو الانتقالات البسيطة بين الضوء والظلام. هذه الأساليب المحدودة لا تستطيع استيعاب الطيف الأوسع من اضطرابات الوظائف المرتبطة بمرض باركنسون، بدءا من بطء الحركة والعجز الحسي الحركي إلى السلوكيات الشبيهة بالقلق واضطرابات النوم. لمعالجة هذه الفجوة، طورت هذه الدراسة مجموعة متكاملة من 6 اختبارات تكميلية: اختبار الحركة لتقييم المحرك العام والدافع الاستكشافي؛ تقييم تقطير التاكسي لاكتشاف سلوكيات التفضيل الجانبي المرتبطة بالقلق؛ اختبار استجابة الدهشة لتسجيل بطء الحركة وضعف الاستجابة الحركية؛ تحدي الضوء والظلام لتقييم المخاطرة والاستجابة للتوتر؛ نماذج الاستجابة الحركية الضوئية (بما في ذلك تحفيز الضوء الوامض) لقياس الحركة الحسية والانعكاسية؛ ومراقبة تنظيم النوم واليقظة لقياس سلوك النوم والاستيقاظ. تتعرض يرقات سمك الزرد لتركيزات شبه قاتلة من MPTP من يوم واحد بعد الإخصاب (DPF) إلى 5 DPF، مع بدء تقييمات سلوكية من 4 إلى 6 DPF. التتبع الآلي عالي الدقة يولد عدة نقاط نهاية سلوكية في كل اختبار. يكشف هذا النهج عن تغييرات شبيهة بمرض باركنسون لم تكتشف سابقا، مثل بنية النوم غير المنظمة، وضعف تعلم التعود، والحركة الحسية الحركية والانعكاسية، مما يعكس أعراضا غير حركية مبكرة. من خلال دمج هذه الاختبارات، يحصل الباحثون على عرض سلوكي شامل يعكس بشكل أقرب تعقيد مرض باركنسون البشري. يوسع هذا البروتوكول نموذج دراسة مسببات مرض باركنسون، وفحص العلاجات المرشحة، واستكشاف المعدلات البيئية. يجسد هدف المجموعة في تقديم نماذج حيوانية مبتكرة تعزز الصلة الانتقالية من خلال النماذج الظاهرية القوية والمتعددة الأوجه.
مرض باركنسون (PD) هو ثاني أكثر الاضطرابات التنكسية العصبية انتشارا بعد مرض الزهايمر1. لقد ازداد انتشاره وعدد الأشخاص المتأثرين بشكل مستمر في السنوات الأخيرة، مما يشكل تحديا كبيرا في الصحة العامة حول العالم2. معدل حدوث باركنسون يرتفع بشكل ملحوظ مع سن3 أو 4 سنوات. سريريا، يظهر اضطراب باركنسون من خلال الأعراض الحركية - مثل خلل الحركة، وبطء الحركة، والرعشة أثناء الراحة، وعدم استقرار الوضعية - ومجموعة متنوعة من الأعراض غير الحركية، بما في ذلك ضعف الإدراك، والقلق، واضطرابات النوم. حاليا، يعتمد تشخيص باركنسون بشكل أساسي على وجود الأعراض الحركية6؛ ومع ذلك، بحلول الوقت الذي تظهر فيه هذه الأعراض، يكون أكثر من 60٪ من خلايا الدوبامين في المادة السوداء قد فقدوا بالفعل7. على الرغم من أن الأعراض غير الحركية تظهر غالبا في وقت مبكر، فإن غياب معايير تقييم محددة وموضوعية يعقد التشخيص المبكر والتدخل8. حاليا، العلاج الأساسي لمرض باركنسون يتضمن إعطاء ليفودوبا9، الذي يتحول إلى دوبامين في الدماغ، مما يعيد تعويض مستويات الدوبامين في المخطط العظيم. بينما يمكن لهذا العلاج أن يخفف الأعراض مؤقتا، إلا أنه لا يوقفتقدم المرض. وبالتالي، فإن المزيد من البحث في مسببات مرض باركنسون وفحص الأدوية أمر ضروري.
بناء نماذج حيوانية مناسبة أمر بالغ الأهمية للبحث حول مسببات مرض باركنسون وفحص أدوية مضاد له. الآن، هناك ثلاثة نماذج رئيسية لدراسات مرض باركنسون: نموذج الحث الكيميائي11، نموذج تحرير الجينات12، ونموذج زراعة الأعضاء الفضائية البشرية13. تشمل الحيوانات النموذجية الشائعة القوارض مثل الفئران14، والرئيسيات غير البشرية مثل القرود15. مؤخرا، حظي سمك الزرد (Danio rerio) باهتمام متزايد في دراسات مرض باركنسون لمزاياه، مثل صغر حجمه، والنمو السريع، والتشابه الجيني العالي مع البشر، والأجنة الشفافة16. استخدام MPTP للسموم العصبية (1-ميثيل-4-فينيل-1,2,3,6-تتراهيدروبيريدين) لتحفيز تلف الخلايا العصبية17,18، هو طريقة كلاسيكية لبناء نموذج اضطراب الشخصية الكهربائية. تظهر سمكة الزرد التي تعرضت لتركيزات MPTP شبه قاتلة أنماط سلوكية مشابهة لمرض باركنسون19.
ومع ذلك، تركز معظم دراسات باركنسون سمك الزرد اليوم بشكل رئيسي على السلوكيات الحركية الأساسية أو الانتقالات البسيطة بين الضوء والظلام16،20، وتحاليل السلوك أحادية البعد يصعب عكس الخصائص السلوكية المعقدة للباركنسون بشكل كامل، خاصة التغيرات السلوكية في الوظائف غير الحركية. نظرا لأن باركنسون مرض يشمل عدة أنظمة عصبية سلوكية خارج نطاق السيطرة الحركية21,22,23، فإن هناك حاجة ماسة لطريقة تقييم النمط السلوكي متعددة المعلمات لالتقاط الأنماط الظاهرية متعددة الأنظمة24.
وبناء عليه، تبني هذه الدراسة بروتوكول تحليل الأنماط الظاهرية السلوكية متعدد الأبعاد وسريع لوصف الأنماط السلوكية الشبيهة بمرض باركنسون في يرقات أسماك الزرد المعالجة ب MPTP بشكل أكثر شمولية. تم تطبيق جرعة شبه قاتلة من MPTP (50 ميكرومولار)25 على اليرقات من يوم إلى خمسة أيام بعد التخصيب (DPF)16،20،26. من 4 إلى 6 DPF 16,20,24، أجرينا 6 اختبارات سلوكية: مراقبة تنظيم النوم واليقظة، نماذج الاستجابة الضوئية، تقييم التاكسيس الثيغموتاكسي، تقييم الحركة، اختبار الاستجابة للذعر، واختبارات تحدي الضوء والظلام. تغطي هذه التقييمات السلوكية الجوانب الحركية وغير الحركية، مثل عجز الحركة، والحس الحركي، وتعلم التعود، والمخاطرة، والاستجابة للتوتر، وإيقاع النوم واليقظة.
باستخدام نظام تتبع الفيديو عالي الإنتاجية Zebrabox وطريقة التحليل الكمي، قمنا باستخراج وقياس معايير سلوكية مختلفة وقارنا الفروق السلوكية بين المجموعة المعالجة ب MPTP ومجموعة النوع البري (WT) من خلال الإحصائيات. مقارنة باختبارات التحليل الباركنسي الحالية لسمك الزرد، تلتقط هذه البطارية السلوكية متعددة المعايير الأنماط الحركية وغير الحركية ضمن إطار موحد. يضمن نظام التتبع الآلي جمعا موضوعيا للبيانات السلوكية وقابلية إعادة إنتاج عالية. بالإضافة إلى ذلك، يسمح حجم جسم اليرقات الصغير بوضع الحيوانات الفردية في صفائح متعددة الآبار، مما يتيح تقييما عالي الإنتاجية. الفوائد السابقة مفيدة لتحليل الآلية المرضية لمرض باركنسون بعمق، وفحص الأدوية أو المركبات المرشحة، واستكشاف تأثير العوامل البيئية على حدوث أو تطور مرض باركنسون.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
أجريت هذه الدراسة التي شملت سمك الزرد وفقا للإرشادات المؤسسية لرعاية واستخدام الحيوانات، وتمت الموافقة عليها من قبل اللجنة الأخلاقية لكلية علوم الصيدلة بجامعة شاندونغ (رقم YXDW2025-0056). المواد المستخدمة والمواد المستخدمة مدرجة في جدول المواد.
1. تحضير MPTP
2. تحضير وتجميع أجنة سمك الزرد
3. مراقبة تنظيم النوم واليقظة
4. نماذج الاستجابة الحركية الضوئية
ملاحظة: نماذج الاستجابة الحركية الضوئية (بما في ذلك ضوء الوميض) هي اختبارات سلوكية عالية الإنتاجية في يرقات 5 DPF لقياس التغيرات الحسية الحركية والانعكاسية استجابة لانتقال مفاجئ للضوء. تم إجراء هذا الاختبار باستخدام صفيحة بسعة 96 بئرا، شملت نموذجين: (1) انتقال خفيف من دقيقة ظلام إلى دقيقة واحدة من الضوء الثابت (1000 عرض للتردد)، و(2) استجابة ضوء وميض تتضمن الانتقال من دقيقة ظلام إلى دقيقة واحدة من الضوء المتلألئ عند 10 هرتز.
5. تقييم التاكسي


6. تقييم الحركة
7. اختبار استجابة الدهشة
ملاحظة: يقيس هذا الاختبار استجابة الذعر البصري (VSR)، المعروفة أيضا باسم الذعر الناتج عن وميض الظلام، والتي تنشأ من الانتقالات المفاجئة إلى الظلام. يقيم هذا الاختبار استجابة الذعر صدمة بصرية مستثارة بفعل الفوتوك ناتجة عن ومضات مظلمة مفاجئة على مقياس مثلثي ثانية. على عكس نموذج الضوء الوميض المظلم، الذي يتضمن تكرار نبضات الضوء لتقييم الاستجابات السلوكية المستمرة، يركز هذا الاختبار على ردود فعل سريعة وانعكاسية للمنبه البصري الحاد.
8. اختبار تحدي الضوء والظلام
9. التخلص من نفايات MPTP
ملاحظة: بعد كل تجربة سلوكية، رش وامسح الأسطح التي تلامست مع MPTP (مثل طاولات المختبر وجهاز ZebraBox) باستخدام هيبوكلوريت الصوديوم الجاهز حديثا (مبيض؛ ≥10٪ v/v).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
مراقبة تنظيم النوم واليقظة
بدأت مراقبة تنظيم النوم-الاستيقاظ لمدة 52 ساعة عند 4 DPF وأجريت باستخدام لوحة بسعة 96 بئر. أظهر سمك الزرد المعالج ب MPTP اضطرابات كبيرة في بنية النوم مقارنة بمجموعة WT. تظهر منحنيات النوم التمثيلية، ومخططات نشاط الاستيقاظ، ومتوسط آثار النشاط في الشكل 2. تعرض معايير تحليل تنظيم النوم واليقظة في يرقات سمك الزرد في الشكل 3. زاد إجمالي وقت النوم بشكل ملحوظ في مجموعة MPTP مقارنة ب WTs (p...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طورت هذه الدراسة وتحققت من بروتوكول شامل لتقييم وتحليل النمط السلوكي المشابه لمرض باركنسون الناتج عن MPTP. دمج هذا البروتوكول 6 اختبارات مختلفة: تقييم الحركة، اختبار التاكسي الصغري، اختبار الاستجابة للذعر، نماذج الاستجابة الحركية الضوئية (بما في ذلك تحفيز الضوء الوامض)، اختبار تحدي الضوء والظلام، ومراقبة تنظيم النوم والاستيقاظ، لتقييم وتصوير العيوب الحركية وغير الحركية في باركنسون. أشارت النتائج إلى أنه مقارنة بمجموعة الزرد، أظهرت يرقات سمك الزرد المعالجة ب MPTP تغيرات سلوكية حركية وغير ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون عدم وجود تضارب مصالح.
وقد تم دعم هذا العمل بمنح من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 21906095)، ورعاية برنامج العلماء الشباب في جامعة شاندونغ، ومؤسسة شاندونغ للعلوم الطبيعية (رقم ZR2019BB018)، وصناديق البحث الأساسية لجامعة شاندونغ (رقم 2017GN0030)، ومؤسسة علوم ما بعد الدكتوراه الصينية (رقم 2018M640640). كما يحظى بدعم من صندوق البحث المفتوح لعام 2025 من معهد فوجيان الرقمي للبيانات الضخمة لإعادة تأهيل كبار السن والتمريض (منحة رقمية) BDRI202502) وصندوق البحث المفتوح لعام 2025 من المختبر الرئيسي للمواد الحيوية النشطة، وزارة التعليم، جامعة نانكاي (منحة رقم: SWHX-202503). مشروع بحثي لمختبر جينان للطب الحيوي الميكروبيئي في شاندونغ (منحة رقم JNL-2023002KF). يرغب المؤلفون في شكر مركز الحيوانات المختبرية، مستشفى تشيلو بجامعة شاندونغ، والدكتورة سون تشنغشي من قسم المختبر السريري في مستشفى تشيلو بجامعة شاندونغ، على مساعدتهم خلال التجربة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 100&00 مرة؛ محلول E3 | شنغهاي في فيشي للتكنولوجيا الحيوية | لا يوجد | تحتوي على 34.8 جرام NaCl، 1.6 جرام KCl، 5.8 جرام CaCl2· 2H2O، و9.78 جرام MgCl2· 6H2O لكل لتر |
| صفيحة زراعة الخلايا ذات 12 بئر | تقنية NEST الحيوية | 712011 | غير معالج، غير بيروجيني، معقم، بوليسترين. يستخدم في اختبارات سلوك يرقات سمك الزرد |
| لوحة زراعة الخلايا ذات 24 بئر | تقنية NEST الحيوية | 702011 | غير معالج، غير بيروجيني، معقم، بوليسترين. يستخدم في اختبارات سلوك يرقات سمك الزرد |
| 3 ملل باستور بيبيت | بيولوجيكس | 30-0238A1 | |
| لوحة زراعة الخلايا ذات ال6 آبار | تقنية NEST الحيوية | 703011 | غير معالج، غير بيروجيني، معقم، بوليسترين. يستخدم في اختبارات سلوك يرقات سمك الزرد |
| صفيحة زراعة الخلية ذات 96 بئر | تقنية NEST الحيوية | 701011 | غير معالج، غير بيروجيني، معقم، بوليسترين. يستخدم في اختبارات سلوك يرقات سمك الزرد |
| ماتلاب R2020a | MathWorks، الولايات المتحدة الأمريكية | لا يوجد | MATLAB R2020a، ترخيص شامل للحرم الجامعي تم الحصول عليه من بوابة البرمجيات بجامعة شاندونغ (softms.sdu.edu.cn). يستخدم للتحليل الإحصائي لبيانات سلوك يرقات سمك الزرد. |
| مايكروسوفت إكسل | مايكروسوفت | لا يوجد | مايكروسوفت إكسل (جزء من مايكروسوفت أوفيس)، نسخة تم تثبيتها عبر بوابة البرمجيات المرخصة لجامعة شاندونغ (softms.sdu.edu.cn). |
| MPTP(1-ميثيل-4-فينيل-1,2,3,6-تتراهيدروبيريدين) | بيوتايم | 41125281 | 5 ملغ |
| بيتري ديش | تقنية NEST الحيوية | 704202 | 100 مم، معقم، مقبض سهل التماسك، معالج ب TC |
| محلول هيبوكلوريت الصوديوم | ماكلين | S817439 | محلول مبيض منزلي مخزن (أساس الكلور النشط 6-14٪)، مخفف إلى &GE؛ 10٪ فولت/فولت لإزالة التلوث السطحي والمخلفات؛ كما تم تخفيفه بنسبة 1:5 (6٪ مبيض: ماء) لقتل الرحيم ليرقات سمك الزرد المعالجة ب MPTP. |
| المجهر الستيريو | أوليمبوس | سلسلة SZX2 | |
| نظام تتبع الفيديو عالي الدقة زيبرابوكس | فيوبوينت، فرنسا | لا يوجد | |
| Zebralab Software | فيوبوينت، فرنسا | لا يوجد | النسخة (3,52,3,87) |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن