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Tiermodelle, einschließlich Wirbeltierfische, sind entscheidende Werkzeuge zur Modellierung biologischer Phänomene und komplexer Pathologien in relativ einfacheren, zugänglichen Systemen. Zum Beispiel ist der Zebrafisch, Danio rerio, eines der am weitesten verbreiteten Teleost-Fischmodelle, mit einer Vielzahl von Methoden, die zur Untersuchung ihrer Entwicklung, Genetik, Physiologie und Verhalten angewandt werden – mit erheblichem Einfluss in den biomedizinischen und neurobehavioralen Wissenschaften 1,2,3,4,5,6,7,8 . Ein großer Vorteil der heutigen Verwendung von Zebrafischen ist die Verfügbarkeit zahlreicher Methoden zur Untersuchung der Organ- und Gewebehistologie sowie -pathologie in funktionsverlustigen Mutantenlinien, für die es Schritt-für-Schritt-Dissektionsprotokolle gibt, 3,9,10.
Allerdings sind in den letzten Jahrzehnten eine Reihe weiterer Teleost-Fischmodelle im Aufstieg, die sich eignen, um andere Arten von Fragen zu stellen, darunter solche innerhalb der Evolutionsbiologie 11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21, biologische Mechanismen, die dem Altern zugrunde liegen,2,22, Toxikologie23,24 und andere 25,26. Ein Beispiel hierfür ist der mexikanische Tetra, Astyanax mexicanus, ein Teleostfisch aus Nordostmexiko, mit ursprünglichen Populationen von flussbewohnenden Oberflächenfischen und über 30 Populationen blinder, höhlenlebender Höhlenfische (Abbildung 1)12.
Höhlenfische haben eine Reihe morphologischer Merkmale angeeignet, darunter Augenverlust12,27, Pigmentverlust28, Erweiterung der Sinnessysteme 17,29,30 und erhöhte Fettspeicherung 12,31, die es ihnen ermöglichten, in feindlichen Höhlenlebensräumen zu überleben. Diese Fische haben außerdem eine Reihe von Verhaltensmerkmalen übernommen, darunter Schlafreduktionvon 19,20, Angst32, Schwarmbildung33 und Aggression 13,18,19,20,29,34,35,36,37, im Vergleich zu ihren Vorfahren an der Oberfläche vergleichbar. Die Anpassung der meisten dieser Merkmale resultierte höchstwahrscheinlich aus einer Kombination aus genetischer Variation und Umweltdruck 35,36,28, zu denen auch Lebensraumunterschiede zwischen den Flüssen und Höhlen gehören. Ein zunehmend nützliches Modell, um Fragen zum Einfluss genetischer Variation auf morphologische und verhaltensbezogene Anpassung zu stellen 16,18,19,20,35,38,39 und neuerdings auf die Vielfalt der Darmmikrobiota 14,15, Fragen, die die Sammlung von Organen wie Gehirn, Darm, Leber und anderen erfordern könnten, besteht ein standardisiertes Protokoll zur groben Anatomie-Dissektion, das von der gesamten Gemeinschaft verwendet werden kann. Obwohl Ganzhirndissektionen und Organdissektionen bei A. mexicanus bereits zuvor durchgeführt wurden, fehlt es an einer umfassenden, zentralen Methode, die es ermöglicht, zu verstehen, wie diese Arten von Dissektionen zeiteffizient durchgeführt werden können, was für viele Projekte entscheidend ist, einschließlich solcher, die Proben für Metabolomics40 und Metagenomics41 erfordern, oder Ganzorganbildgebung16,38. Unser Ziel ist es, die Fehlerbehebungshürde beim Zugang zu Organen in diesem Modell für die Nachbearbeitung zu beseitigen, sodass Nutzer in der Community sich nahtlos auf ihre Forschung konzentrieren können.
In diesem Protokoll skizzieren wir eine Schritt-für-Schritt-Methode zur Gehirn- und Magen-Darm-Dissektion bei erwachsenen Oberflächenfischen und Pachón-Höhlenfischen der Art Astyanax mexicanus. Diese Methodik kann an verschiedene nachgelagerte Protokolle angepasst werden, darunter solche, die mit dem Darmmikrobiom verbunden sind, Gewebemetabolomik und der Gehirnreinigung für die Ganzhirnbildgebung mit einem Lichtblattmikroskop. Diese Technik lässt sich auch für die gleichzeitige Anwendung auf dasselbe Exemplar anpassen.