Hochdurchsatz-Screening von niedermolekularen Medikamenten für altersbedingte Schlafstörungen mit Drosophila melanogaster

Zheng Zhang; Yuedong Wang; Jiaying Zhao; Shifeng Han; Zi Chao Zhang; Yao Tian

doi:10.3791/65787

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Methodenartikel

Hochdurchsatz-Screening von niedermolekularen Medikamenten für altersbedingte Schlafstörungen mit Drosophila melanogaster

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DOI:

10.3791/65787

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20. Oktober 2023

Zheng Zhang¹ , Yuedong Wang¹ , Jiaying Zhao¹ , Shifeng Han¹ , Zi Chao Zhang¹ , Yao Tian¹

¹School of Life Science and Technology, Key Laboratory of Developmental Genes and Human Disease, Southeast University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Vorgestellt wird ein Protokoll für das Hochdurchsatz-Wirkstoff-Screening zur Verbesserung des Schlafes durch Überwachung des Schlafverhaltens von Fruchtfliegen in einem älteren Drosophila-Modell .

Zusammenfassung

Schlaf, ein wesentlicher Bestandteil der Gesundheit und des allgemeinen Wohlbefindens, stellt ältere Menschen, die häufig unter Schlafstörungen leiden, die durch eine verkürzte Schlafdauer und fragmentierte Muster gekennzeichnet sind, oft vor Herausforderungen. Diese Schlafstörungen korrelieren auch mit einem erhöhten Risiko für verschiedene Krankheiten bei älteren Menschen, darunter Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und psychische Störungen. Leider sind bestehende Medikamente gegen Schlafstörungen mit erheblichen Nebenwirkungen wie kognitiven Beeinträchtigungen und Sucht verbunden. Folglich ist die Entwicklung neuer, sichererer und wirksamerer Medikamente gegen Schlafstörungen dringend erforderlich. Die hohen Kosten und die lange Versuchsdauer der derzeitigen Drogenscreening-Methoden bleiben jedoch limitierende Faktoren.

Dieses Protokoll beschreibt eine kostengünstige und durchsatzfähige Screening-Methode, die Drosophila melanogaster verwendet, eine Spezies mit einem im Vergleich zu Säugetieren hochkonservierten Schlafregulationsmechanismus, was sie zu einem idealen Modell für die Untersuchung von Schlafstörungen bei älteren Menschen macht. Durch die Verabreichung verschiedener kleiner Substanzen an gealterte Fliegen können wir deren Auswirkungen auf Schlafstörungen beurteilen. Das Schlafverhalten dieser Fliegen wird mit einem Infrarot-Monitoring-Gerät aufgezeichnet und mit dem Open-Source-Datenpaket Sleep and Circadian Analysis MATLAB Program 2020 (SCAMP2020) analysiert. Dieses Protokoll bietet einen kostengünstigen, reproduzierbaren und effizienten Screening-Ansatz für die Schlafregulation. Fruchtfliegen eignen sich aufgrund ihres kurzen Lebenszyklus, ihrer geringen Haltungskosten und ihrer einfachen Handhabung hervorragend für diese Methode. Zur Veranschaulichung zeigte Reserpin, eines der getesteten Medikamente, die Fähigkeit, die Schlafdauer bei älteren Fliegen zu verlängern, was die Wirksamkeit dieses Protokolls unterstreicht.

Einleitung

Schlaf, eines der wesentlichen Verhaltensweisen, die für das menschliche Überleben notwendig sind, ist durch zwei Hauptzustände gekennzeichnet: REM-Schlaf (Rapid Eye Movement) und NREM-Schlaf (Non-Rapid Eye Movement)¹. Der NREM-Schlaf besteht aus drei Phasen: N1 (der Übergang zwischen Wachheit und Schlaf), N2 (leichter Schlaf) und N3 (Tiefschlaf, langsamer Wellenschlaf), die den Übergang vom Wachschlaf zum Tiefschlaf darstellen¹. Schlaf spielt eine entscheidende Rolle für die körperliche und geistige Gesundheit². Das Altern reduziert jedoch die Gesamtschlafdauer, die Schlafeffizienz, den Prozentsa....