لتقييم تأثيرات حقن IL-6 المجهري على فسيولوجيا وسلوك اليرقة، قارنا بين اليرقات المحقونة ب IL-6 واليرقات التي حقنها NaCl عبر فترة البقاء وبين قراءتين سلوكيين شائعتين لتقييم السلوكيات الشبيهة بالقلق والتكرار في أسماك الزرد. لم يؤثر حقن IL-6 الدقيق على قابلية اليرقة مقارنة بحقن NaCl (الشكل 4A). كانت معدلات البقاء عند 5 dpf غير مميزة بين المجموعتين المحقونات ب IL-6 وحقن NaCl، مما يشير إلى أن نظام الجرعات يتحمله جيدا ولا يسبب سمية غير محددة. الحقن الدقيقة نفسها قللت من قابلية العيش قليلا مقارنة بالأشقاء غير المحقونين، مما يشير إلى تأثير معتدل مرتبط بالتعامل بشكل مستقل عن التعرض ل IL-6. وهذا يؤكد أن البروتوكول مناسب للتحليلات السلوكية اللاحقة.
للتحقق من أن نموذج حقن IL-6 المجهري يحفز استجابة التهابية قابلة للقياس عند 5 DPF، قمنا بقياس البروستاجلاندين E2 (PGE2)، وهو وسيط لاحق للإشارات الالتهابية المدفوعة بالسيتوكينات25. أظهر الطفرات المتماثلة tsc2-/- مستويات PGE2 مرتفعة حتى بدون حقن IL-6، وهي أعلى بكثير من إخوتها من النوع البري (WT) tsc2+/+ (الشكل 4B). أظهرت الطفرات غير المتجانسة tsc2+/- زيادة طفيفة وغير معنوية في PGE2 الأساسي مقارنة بيرقات WT، لكن الأهم من ذلك، ارتفعت مستويات PGE2 لديهم بشكل حاد بعد الحقن الدقيق ل IL-6. يتوافق هذا النمط مع هدفنا في نمذجة تفاعلات الجين × البيئة: تظل يرقات WT غير متأثرة إلى حد كبير بالتعرض الخفيف والعابر ل IL-6، بينما تظهر الطفرات المعرضة وراثيا tsc2+/- استجابة التهابية واضحة.
تماشيا مع هذه الفروقات المعتمدة على النمط الجيني في نغمة الالتهاب، قمنا بعد ذلك بفحص ما إذا كانت الإشارات الناتجة عن IL-6 تترجم إلى تغييرات سلوكية قابلة للقياس في اختبار المجال المفتوح. أظهر اختبار مفتوح عند 5 DPF (كما وصفسابقا 22) أن يرقات tsc2 المتحولة أظهرت سلوكا قلقا متزايدا مقارنة بالأشقاء WT (الشكل 4C); ومع ذلك، لم تؤثر الحقن الدقيقة ل IL6 على هذا السلوك. تحديدا، قضت يرقات tsc2+/- و tsc2-/-- وقتا أطول بكثير في المنطقة الخارجية للساحة وأظهرت انخفاضا في استكشاف المركز مقارنة ب tsc2+/+، بما يتوافق مع الأنماط الظاهرية المرتبطة بالقلق المثبتة في يرقات سمك الزرد.
زادت حقن IL-6 من أنماط السباحة المتكررة والنمطية، خاصة في يرقات tsc2+/- المتحولة (الشكل 4D–E)، وهي ميزة سلوكية تستخدم عادة كقراءة ذات صلة باضطراب طيف التوحد في نماذج سمك الزرد26. كشف القياس الدقيق للتكرار المتكرر، المعرف بأنه ثلاث أو أكثر من السباحة الدائرية المتتالية، عن زيادة كبيرة في نسبة الطفرات المحقونة ب IL-6 tsc2+/- التي تظهر هذا السلوك مقارنة بالمتحولين الذين حقنوا ب NaCl. هذا التعزيز الانتقائي للسباحة المتكررة في اليرقات الحساسة وراثيا يدعم تفاعل الجين × البيئة، حيث يكشف التحفيز الالتهابي الخفيف أو يعزز الميل السلوكية الشبيهة باضطراب طيف التوحد تحديدا في خلفية الطفرة tsc2+/-

الشكل 1: مخطط البروتوكول. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2: إعداد محطة العمل بالحقن الدقيق. مخطط لمحطة العمل الميكرو الحقنة المستخدمة في حقن يرقات سمك الزرد. (1) ميكروبايبت زجاجية مثبتة على حامل الحاقن؛ (2) طبق بتري مطلى بالأجاروز مع آبار مصبوبة لتحديد موقع اليرقات؛ (3) زيت معدني للمعايرة؛ (4) محلول تريبان الأزرق؛ (5) إبر زجاجية مسحوبة؛ (6) شريحة معايرة؛ (7) أطراف الماصة الممتدة؛ (8) ماصة باستور؛ (9) قالب سيليكون. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3: الحقن في قناة كوفييه. (أ) تمثيل تخطيطي لقناة موقع حقن كوفييه (الوريد الأساسي الشائع) في يرقات سمك الزرد ومسارات الحركة المفتوحة التمثيلية عند 5 DPF. (ب) صور تمثيلية للتحكم (غير المحقون)، والحقن باستخدام NaCl، وIL-6. شريط المقياس: 250 ميكرومتر. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 4: النتائج التمثيلية لتفاعل بيئة الجين x باستخدام خط tsc2 الطفر. (أ) معدلات البقاء (٪) يرقات tsc2vu242 خلال فترة التجربة عبر مجموعات التحكم (غير المحقونة)، والحقنة ب NaCl، وIL-6 المحقونة. تعرض البيانات كمتوسط ± SEM عند 5 dpf (n = 4 نسخ تجريبية مستقلة، كل نمط جيني × تركيبة معالجة تحتوي على 60–70 سمكة). تم إجراء التحليل الإحصائي باستخدام ANOVA تلاه اختبار Tukey بعد الاختبار للمقارنة الزوجية. لوحظت فروقات ذات دلالة إحصائية بين المجموعة الضابطة ومجموعات حقن IL-6 (p = 0.00150) وبين المجموعة الضابطة ومجموعات حقن NaCl (p = 0.00243). (B) مخططات الصندوق التي تمثل مستويات PGE2 لدى طفرات وأشقاء tsc2، تم قياسها عند 5 dpf باستخدام مجموعة اختبار ELISA المرتبطة بالإنزيم (ELISA) وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة (ANOVA ثنائي الاتجاه للنمط الجيني: F = 7.4503؛ P = 0.01234). كل عينة تحتوي على 20 رأسا (تم استخدام الذيل في التصنيف الجيني). النقاط في مخططات الصناديق تمثل النسخ البيولوجية. (ج) مخططات صندوقية لنتائج اختبار المجال المفتوح لأسماك tsc2 المتحولة تظهر الوقت النسبي الذي قضاه بجانب الجدران لكل نمط جيني بعد حقن NaCl وIL-6 وللعناصر غير المحقونة (تحليل النوم الثلاثي الاتجاه للنمط الجيني: F = 7.021؛ P = 0.00106). تم إجراء اختبار المجال المفتوح باستخدام غرفة تحليل آلية (جدول المواد) وفقا للبروتوكول المبلغ عنهسابقا في 22. (د) شكل نموذجي يظهر سلوكا استكشافيا عشوائيا بعد حقن NaCl والتكرار المتكرر بعد حقن IL-6. (ه) مخططات الصندوق التي تمثل عدد الحيوانات التي تظهر سلوكيات تكرارية طبيعية ومتكررة لكل نمط جيني من tsc2 بعد الحقن ب NaCl أو IL-6 وللأسماك الضابطة غير المحقونة (تحليل أنوي ثنائي الاتجاه للنمط الجيني: F = 5.7615؛ P = 0.005849). تم استخدام ثلاث نسخ تجريبية مستقلة، كل نمط جينيتي × تركيبة علاجية تحتوي على 60–70 سمكة لهذا الغرض. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
| حل مخزون 60 × E3 |
| المادة الكيميائية | التركيز النهائي | المبلغ |
| NaCl | 297 مللي مولار | 17.4 ج |
| KCl | 10.7 ملليمتر | 0.8 جرام |
| CaCl2 | 19.6 مللي مولار | 2.18 جرام |
| MgCl2·6H2O | 24 مللي مولار | 4.89 جرام |
| فائق H2O فائق | لا يوجد | ملء حتى 1 لتر |
| المجموع | لا يوجد | 1 لتر |
| محلول مخزون التريكائين |
| المادة الكيميائية | التركيز النهائي | المبلغ |
| تريكائين | 15.3 مللي مولار | 1 ج |
| 1 M Tris-HCl pH 9 | 21 مللي مول | 5.25 مل |
| فائق H2O فائق | لا يوجد | 244.75 مل |
| المجموع | لا يوجد | 250 مل |
الجدول 1: تركيب محاليل E3 والتريكين.