Name: Hornworm del tabacco come sistema modello di insetto per studi pre-clinici sui cannabinoidi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-12-29T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 25 s
Description: Scopri come utilizzare Manduca sexta come modello di insetto per studi pre-clinici sui cannabinoidi. Questo protocollo permette di analizzare gli effetti del CBD sulla crescita larvale e sul sistema nervoso centrale con costi ridotti rispetto ai modelli mammiferi.

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Questa ricerca è stata sostenuta dall'Institute of Cannabis Research presso la Colorado State University-Pueblo e dal Ministero della Scienza e delle TIC (2021-DD-UP-0379) e dalla città di Chuncheon (Hemp R&D and industrialization, 2020-2021).

1. Preparazione di Hornworm e trattamento con cannabidiolo
<ol><li>Ottenere 150-200 M. uova di sexta e diete artificiali a base di germe di grano (vedi Tabella dei materiali).</li>
	<li>Posizionare le uova di hornworm in una capsula di Petri di polistirene con uno strato di dieta artificiale a base di germe di grano (AD) e trasferire le uova in una camera di allevamento degli insetti (vedi Tabella dei materiali) mantenuta a 25 °C con il 40% -60% di umidità relativa.</li>
	<li>Lasciare che le uova di hornworm del tabacco per 1-3 giorni si schiudano all'interno della camera di allevamento degli insetti mantenuta a 25 °C con il 40%-60% di umidità relativa.</li>
	<li>Preparare la soluzione madre di cannabidiolo (CBD) (200 mM) aggiungendo 1,26 g di isolato di CBD di purezza >98% in 20 ml di EtOH (prova 200) o olio di trigliceridi a catena media (MCT) al 100% (vedi Tabella dei materiali). NOTA: l'isolato di CBD è sensibile alla luce, quindi maneggia al buio.</li>
	<li>Aggiungere 5 mL e 10 mL della soluzione madre di CBD da 200 mM ai 1.000 g di AD per portare le concentrazioni finali delle diete rispettivamente a 1 mM e 2 mM di CBD. NOTA: Assicurarsi che la dieta e la soluzione madre di CBD siano ben miscelate fino a formare una miscela completamente omogenea. Mescolare la scorta contenente AD di CBD in un sacchetto di plastica per almeno 45 minuti a mano. ATTENZIONE: il mixer da caffè o qualsiasi altro macinino metallico sembrava essere inefficace.</li>
	<li>Erogare 20 g dei tre mezzi, controllo (AD), veicolo (AD + 0,1% di olio EtOH o MCT) e cbd contenenti supporti (AD + 0,1% di olio EtOH o MCT + 1 mM / 2 mM di CBD) sul fondo del tubo da 50 ml.</li>
	<li>Distribuire in modo casuale le larve 1st instar (~ 2 mm di lunghezza) individualmente in una provetta da 50 ml e coprire con un coperchio perforato o una garza (vedi Tabella dei materiali). NOTA: Posizionare il tubo a testa in giù e far crescere gli insetti in una camera di allevamento degli insetti mantenuta a 25 °C con il 40%-60% di umidità relativa.</li>
	<li>Coltivali all'interno di una camera di allevamento di insetti (vedi Tabella dei materiali) mantenuta a 25 °C con un ciclo luce/buio di 12 ore.</li>
</ol>2. M. sexta crescita larvale, consumo di dieta e misurazioni della mortalità
<ol><li>Misurare la crescita larvale (cioè dimensioni e peso) con un bilancio analitico e la mortalità a intervalli di 2 giorni dopo essere stata trasferita in singoli contenitori fino a quando la pupa non viene riconosciuta come la colorazione marrone scuro di uno strato di esocuticola indurita.<ol>
<li>Registrare la massa iniziale (in grammi) di ciascun gruppo di larve prima di introdurre le larve nelle rispettive diete e sottrarre la massa delle larve ad ogni misurazione dalla massa iniziale per determinare i guadagni di massa tra gli stadi di sviluppo delle larve fino a quando le larve completano lo stadio di pupa.</li>
		<li>Registrare il numero di giorni tra le fasi di sviluppo instar per comprendere le differenze nel periodo di sviluppo tra le fasi di crescita delle larve fino alla pupa su ciascuna dieta. NOTA: raschiare via la materia fecale dal contenitore per evitare qualsiasi contaminazione da muffa. Raccogli la materia per i test futuri dipendenti dagli scopi dell'esperimento (ad esempio, calcolo del tasso di accumulo di CBD, profilazione microbica). È importante maneggiare attentamente l'insetto durante i fragili periodi di apolisi o ecdisia. Quando si estraggono le larve da un contenitore, afferrare delicatamente il corpo principale dell'insetto con una punta piatta e una pinza larga e non forzare a rimuovere lo strato esterno della pelle quando un insetto è in fase di spargimento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Misurare il consumo di dieta31 pesando la perdita di dieta del contenitore tra le larve di 1st instar e la pupa. Registrare i grammi iniziali di dieta all'inizio dell'esperimento e sottrarre la quantità iniziale dalla quantità rimanente di dieta quando le larve sono entrate nella fase completa di pupa. NOTA: La materia fecale deve essere esclusa dalla misurazione della dieta. La materia fecale e altri detriti (ad esempio, capannoni cutanei) possono essere facilmente rimossi dal supporto posizionando il contenitore a testa in giù.</li>
	<li>Per le misurazioni della mobilità, consentire all'insetto sottoposto di acclimatare l'ambiente della camera per almeno 5 minuti e tracciare le distanze31 che tre gruppi di insetti 5th instar (80-100 mm di lunghezza) hanno percorso utilizzando una camera di condizionamento della paura automatizzata e computerizzata (vedi Tabella dei materiali).</li>
	<li>Analizza la risposta di mobilità31 attraverso video registrati a 60 fotogrammi /s per 5 minuti utilizzando un software di rilevamento del movimento (vedi Tabella dei materiali) che genera un indice di movimento.</li>
</ol>3. Analisi statistica
<ol><li>Analizza le differenze nella crescita larvale (cioè dimensioni e peso) e l'indice di movimento con ANOVA unidirezionale con il post-test di Tukey32.</li>
	<li>Utilizzare il test log-rank (Mantel-Cox)33 per confronti della curva di sopravvivenza. NOTA: Tutte le analisi statistiche sono state eseguite utilizzando software di analisi statistica (vedi Tabella dei materiali).</li>
</ol>

<ol><li>Kaplan, J. S., Stella, N., Catterall, W. A., Westenbroek, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol+attenuates+seizures+and+social+deficits+in+a+mouse+model+of+Dravet+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol attenuates seizures and social deficits in a mouse model of Dravet syndrome.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (42), 11229-11234 (2017).</li>
<li>Leehey, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safety+and+tolerability+of+cannabidiol+in+Parkinson+Disease%3A+An+open+label%2C+dose-escalation+study%5BTitle%5D)+AND+%22Cannabis+and+Cannabinoid+Research%22%5BJournal%5D)">Safety and tolerability of cannabidiol in Parkinson Disease: An open label, dose-escalation study.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. 5 (4), 326-336 (2020).</li>
<li>Al-Ghezi, Z. Z., Miranda, K., Nagarkatti, M., Nagarkatti, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combination+of+cannabinoids%2C+delta+9-+tetrahydrocannabinol+and+cannabidiol%2C+ameliorates+experimental+multiple+sclerosis+by+suppressing+neuroinflammation+through+regulation+of+miRNA-mediated+signaling+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Immunology%22%5BJournal%5D)">Combination of cannabinoids, delta 9- tetrahydrocannabinol and cannabidiol, ameliorates experimental multiple sclerosis by suppressing neuroinflammation through regulation of miRNA-mediated signaling pathways.</a> Frontiers in Immunology. 10, 1921(2019).</li>
<li>Seltzer, E. S., Watters, A. K., MacKenzie, D., Granat, L. M., Zhang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol+%28CBD%29+as+a+promising+anti-cancer+drug%5BTitle%5D)+AND+%22Cancers+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol (CBD) as a promising anti-cancer drug.</a> Cancers (Basel). 12 (11), 3203(2020).</li>
<li>Garcia-Morales, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CBD+reverts+the+mesenchymal+invasive+phenotype+of+breast+cancer+cells+induced+by+the+inflammatory+cytokine+IL-1beta%29%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">CBD reverts the mesenchymal invasive phenotype of breast cancer cells induced by the inflammatory cytokine IL-1beta).</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (7), 2429(2020).</li>
<li>Jeong, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol+promotes+apoptosis+via+regulation+of+XIAP%2FSmac+in+gastric+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Death+and+Disease%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol promotes apoptosis via regulation of XIAP/Smac in gastric cancer.</a> Cell Death and Disease. 10 (11), 846(2019).</li>
<li>Devinsky, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open-label+use+of+highly+purified+CBD+%28Epidiolex%C2%AE%29+in+patients+with+CDKL5+deficiency+disorder+and+Aicardi%2C+Dup15q%2C+and+Doose+syndromes%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsy+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Open-label use of highly purified CBD (Epidiolex®) in patients with CDKL5 deficiency disorder and Aicardi, Dup15q, and Doose syndromes.</a> Epilepsy & Behavior. 86, 131-137 (2018).</li>
<li>de la Harpe, A., Beukes, N., Frost, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CBD+activation+of+TRPV1+induces+oxidative+signaling+and+subsequent+ER+stress+in+breast+cancer+cell+lines%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Applied+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">CBD activation of TRPV1 induces oxidative signaling and subsequent ER stress in breast cancer cell lines.</a> Biotechnology and Applied Biochemistry. , (2021).</li>
<li>Gasparyan, A., Navarrete, F., Manzanares, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol+and+sertraline+regulate+behavioral+and+brain+gene+expression+alterations+in+an+animal+model+of+PTSD%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol and sertraline regulate behavioral and brain gene expression alterations in an animal model of PTSD.</a> Frontiers in Pharmacology. 12, 694510(2021).</li>
<li>Aso, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol-enriched+extract+reduced+the+cognitive+impairment+but+not+the+epileptic+seizures+in+a+Lafora+disease+animal+model%5BTitle%5D)+AND+%22Cannabis+and+Cannabinoid+Research%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol-enriched extract reduced the cognitive impairment but not the epileptic seizures in a Lafora disease animal model.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. 5 (2), 150-163 (2020).</li>
<li>Kadam, R. A., Borde, S. U., Madas, S. A., Salvi, S. S., Limaye, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Challenges+in+recruitment+and+retention+of+clinical+trial+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22Perspectives+in+Clinical+Research%22%5BJournal%5D)">Challenges in recruitment and retention of clinical trial subjects.</a> Perspectives in Clinical Research. 7 (3), 137-143 (2016).</li>
<li>Kaur, G., Dufour, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+lines%3A+Valuable+tools+or+useless+artifacts%5BTitle%5D)+AND+%22Spermatogenesis%22%5BJournal%5D)">Cell lines: Valuable tools or useless artifacts.</a> Spermatogenesis. 2 (1), 1-5 (2012).</li>
<li>Alves, P., Amaral, C., Teixeira, N., Correia-da-Silva, G. Cannabidiol disrupts apoptosis, autophagy and invasion processes of placental trophoblasts. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAlves%2C+P+%22Archives+of+Toxicology%22">Archives of Toxicology</a>. , (2021).</li>
<li>Trophoblast. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Trophoblast">https://en.wikipedia.org/wiki/Trophoblast</a> (2021).</li>
<li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabinoids+inhibited+pancreatic+cancer+via+P-21+activated+kinase+1+mediated+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">Cannabinoids inhibited pancreatic cancer via P-21 activated kinase 1 mediated pathway.</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (21), 8035(2020).</li>
<li>Jeong, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol-induced+apoptosis+is+mediated+by+activation+of+Noxa+in+human+colorectal+cancer+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Letters%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol-induced apoptosis is mediated by activation of Noxa in human colorectal cancer cells.</a> Cancer Letters. 447, 12-23 (2019).</li>
<li>Capes-Davis, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+lines+as+biological+models%3A+Practical+steps+for+more+reliable+research%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Research+in+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Cell lines as biological models: Practical steps for more reliable research.</a> Chemical Research in Toxicology. 32 (9), 1733-1736 (2019).</li>
<li>Chuang, S. H., Westenbroek, R. E., Stella, N., Catterall, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+antiseizure+efficacy+of+cannabidiol+and+clonazepam+in+a+conditional+mouse+model+of+Dravet+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Combined antiseizure efficacy of cannabidiol and clonazepam in a conditional mouse model of Dravet syndrome.</a> Journal of Experimental Neurology. 2 (2), 81-85 (2021).</li>
<li>Orvos, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+electrophysiological+effect+of+cannabidiol+on+hERG+current+and+in+guinea-pig+and+rabbit+cardiac+preparations%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">The electrophysiological effect of cannabidiol on hERG current and in guinea-pig and rabbit cardiac preparations.</a> Scientific Reports. 10 (1), 16079(2020).</li>
<li>Verrico, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+randomized%2C+double-blind%2C+placebo-controlled+study+of+daily+cannabidiol+for+the+treatment+of+canine+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Pain%22%5BJournal%5D)">A randomized, double-blind, placebo-controlled study of daily cannabidiol for the treatment of canine osteoarthritis.</a> Pain. 161 (9), 2191-2202 (2020).</li>
<li>Barata, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroprotection+by+cannabidiol+and+hypothermia+in+a+piglet+model+of+newborn+hypoxic-ischemic+brain+damage%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Neuroprotection by cannabidiol and hypothermia in a piglet model of newborn hypoxic-ischemic brain damage.</a> Neuropharmacology. 146, 1-11 (2019).</li>
<li>Beardsley, P. M., Scimeca, J. A., Martin, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+on+the+agonistic+activity+of+delta+9-11-tetrahydrocannabinol+in+mice%2C+dogs+and+rhesus+monkeys+and+its+interactions+with+delta+9-tetrahydrocannabinol%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmacology+and+Experimental+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">Studies on the agonistic activity of delta 9-11-tetrahydrocannabinol in mice, dogs and rhesus monkeys and its interactions with delta 9-tetrahydrocannabinol.</a> Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 241 (2), 521-526 (1987).</li>
<li>Ryan, D., McKemie, D. S., Kass, P. H., Puschner, B., Knych, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pharmacokinetics+and+effects+on+arachidonic+acid+metabolism+of+low+doses+of+cannabidiol+following+oral+administration+to+horses%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Testing+and+Analysis%22%5BJournal%5D)">Pharmacokinetics and effects on arachidonic acid metabolism of low doses of cannabidiol following oral administration to horses.</a> Drug Testing and Analysis. 13 (7), 1305-1317 (2021).</li>
<li>Bryda, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Mighty+Mouse%3A+The+impact+of+rodents+on+advances+in+biomedical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Missouri+Medicine%22%5BJournal%5D)">The Mighty Mouse: The impact of rodents on advances in biomedical research.</a> Missouri Medicine. 110 (3), 207-211 (2013).</li>
<li>Qi, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CBD+promotes+oral+ulcer+healing+via+inhibiting+CMPK2-mediated+inflammasome%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dental+Research%22%5BJournal%5D)">CBD promotes oral ulcer healing via inhibiting CMPK2-mediated inflammasome.</a> Journal of Dental Research. , (2021).</li>
<li>Mastinu, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prosocial+effects+of+nonpsychotropic+Cannabis+sativa+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cannabis+and+Cannabinoid+Research%22%5BJournal%5D)">Prosocial effects of nonpsychotropic Cannabis sativa in mice.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. , (2021).</li>
<li>Justice, M. J., Dhillon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+the+mouse+to+model+human+disease%3A+increasing+validity+and+reproducibility%5BTitle%5D)+AND+%22Disease+Models+%26+Mechanisms%22%5BJournal%5D)">Using the mouse to model human disease: increasing validity and reproducibility.</a> Disease Models & Mechanisms. 9 (2), 101-103 (2016).</li>
<li>Andre, R. G., Wirtz, R. A., Das, Y. T., An, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAndre%2C+RG+%22Insect+Models+for+Biomedical+Research%22">Insect Models for Biomedical Research</a>. , CRC Press. 61-72 (1989).</li>
<li>He, J., Tan, A. M. X., Ng, S. Y., Rui, M., Yu, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabinoids+modulate+food+preference+and+consumption+in+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Cannabinoids modulate food preference and consumption in Drosophila melanogaster.</a> Scientific Reports. 11 (1), 4709(2021).</li>
<li>Kanost, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifaceted+biological+insights+from+a+draft+genome+sequence+of+the+tobacco+hornworm+moth%2C+Manduca+sexta%5BTitle%5D)+AND+%22Insect+Biochemistry+and+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Multifaceted biological insights from a draft genome sequence of the tobacco hornworm moth, Manduca sexta.</a> Insect Biochemistry and Molecular Biology. 76, 118-147 (2016).</li>
<li>Park, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contrasting+roles+of+cannabidiol+as+an+insecticide+and+rescuing+agent+for+ethanol-induced+death+in+the+tobacco+hornworm+Manduca+sexta%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Contrasting roles of cannabidiol as an insecticide and rescuing agent for ethanol-induced death in the tobacco hornworm Manduca sexta.</a> Scientific Reports. 9 (1), 10481(2019).</li>
<li>Tukey, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparing+individual+means+in+the+analysis+of+variance%5BTitle%5D)+AND+%22Biometrics%22%5BJournal%5D)">Comparing individual means in the analysis of variance.</a> Biometrics. 5 (2), 99-114 (1949).</li>
<li>Mantel, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+survival+data+and+two+new+rank+order+statistics+arising+in+its+consideration%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Chemotherapy+Reports%22%5BJournal%5D)">Evaluation of survival data and two new rank order statistics arising in its consideration.</a> Cancer Chemotherapy Reports. 50 (3), 163-170 (1966).</li>
<li>Watts, S., Kariyat, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Picking+sides%3A+Feeding+on+the+abaxial+leaf+surface+is+costly+for+caterpillars%5BTitle%5D)+AND+%22Planta%22%5BJournal%5D)">Picking sides: Feeding on the abaxial leaf surface is costly for caterpillars.</a> Planta. 253 (4), 77(2021).</li>
<li>McPartland, J. M., Agraval, J., Gleeson, D., Heasman, K., Glass, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabinoid+receptors+in+invertebrates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Evolutionary+Biology%22%5BJournal%5D)">Cannabinoid receptors in invertebrates.</a> Journal of Evolutionary Biology. 19 (2), 366-373 (2006).</li>
</ol>

Gli autori non hanno conflitti di interesse.

Lo studio sull'alimentazione ha dimostrato che alte dosi di CBD (2 mM) inibiscono la crescita dell'insetto e aumentano la mortalità31. Il modello di insetto ha anche mostrato sensibilità all'etanolo; tuttavia, il CBD ha efficacemente disintossicato la tossicità dell'etanolo, aumentando il tasso di sopravvivenza, il consumo di dieta e i comportamenti di ricerca alimentare a livelli simili al gruppo di controllo (Figura 3A, B) 31...

Negli ultimi anni, l'attenzione pubblica si è concentrata sui cannabinoidi a causa del loro potenziale terapeutico, tra cui il trattamento dell'epilessia1, del morbo di Parkinson2, della sclerosi multipla3 e di varie forme di cancro4,5,6 con cannabidiolo (CBD). Da quando la cannabis è legalizzata come merce agricola nell'Agricultural Improvement Act del 2018, Public Law 115-334 (il Farm Bill del 2018), la cannabis e i suoi derivati cannabinoidi nelle industrie alimentari, cosmetiche e farmaceutiche sono aumentati esponenzialmente. Inoltre, isolati di grado clinico di singoli cannabinoidi e miscele di cannabinoidi sono stati testati con successo in soggetti umani7, linee cellulari5,8 e diversi sistemi di modelli animali9,10.
Uno studio clinico sarebbe l'ideale per convalidare l'efficacia e gli effetti avversi dei cannabinoidi su una specifica malattia. Tuttavia, ci sono numerose sfide negli studi clinici, tra cui l'approvazione etica / IRB, il reclutamento e la conservazione dei soggetti11. Per superare questi ostacoli, sono state utilizzate varie linee cellulari umane perché le linee cellulari di derivazione umana sono convenienti, facili da gestire, possono bypassare le questioni etiche e fornire risultati coerenti e riproducibili poiché le linee cellulari sono una "popolazione pura di cellule che non hanno contaminazione incrociata di altre cellule e sostanze chimiche"12.
Alves et al. (2021)13 hanno testato il CBD in modo dose-dipendente nei trofoblasti placentari, che sono cellule specializzate della placenta che svolgono un ruolo essenziale nell'impianto dell'embrione e nell'interazione con l'utero materno decidualizzato14. I loro risultati hanno mostrato che il CBD ha causato la perdita di vitalità cellulare, l'interruzione della progressione del ciclo cellulare e l'induzione dell'apoptosi. Queste osservazioni dimostrano i potenziali impatti negativi dell'uso di cannabis da parte delle donne in gravidanza13. Allo stesso modo, una serie di linee cellulari sono state utilizzate anche per esaminare gli effetti farmacologici del CBD nelle malattie umane, in particolare varie forme di cancro. Gli studi in vitro hanno dimostrato con successo effetti antitumorali nelle cellule tumorali pancreatiche15, mammarie8 e colorettali16. Tuttavia, pur essendo ampiamente disponibili e facili da gestire, linee cellulari specifiche come HeLa, HEK293 sono soggette a cambiamenti genetici e fenotipici a causa di alterazioni nelle loro condizioni di crescita o manipolazione17.
Nella ricerca sulla cannabis, vari sistemi di modelli animali, che vanno da piccoli animali come topo18, porcellino d'India19 e coniglio19 a grandi animali come canine20, maialino21, scimmia22, cavallo23, sono stati utilizzati per esplorare effetti terapeutici sconosciuti. I topi sono stati il sistema animale modello più preferito per la ricerca sui cannabinoidi a causa della loro somiglianza anatomica, fisiologica e genetica con gli esseri umani24. Più significativamente, i topi hanno recettori CB1/2 nel loro sistema nervoso, che sono presenti negli esseri umani. Hanno anche un ciclo di vita più breve rispetto ai soggetti umani, con una manutenzione più facile e abbondanti risorse genetiche, rendendo così molto più facile monitorare gli effetti dei cannabinoidi durante un intero ciclo di vita. Il sistema dei mammiferi è ampiamente utilizzato e ha dimostrato con successo che il CBD allevia i disturbi convulsivi1, il disturbo da stress post-traumatico9, le ulcere orali25 e i sintomi simili alla demenza10. Il modello murino ha anche permesso uno studio dell'interazione sociale degli individui all'interno di una comunità che è estremamente difficile nei grandi animali e negli esseri umani26.
Nonostante tutti i vantaggi del sistema modello animale, è ancora costoso e richiede cure intensive durante la somministrazione del farmaco e la raccolta dei dati. Inoltre, vi è un esame dell'uso dei topi nella ricerca a causa dell'irriproducibilità e della scarsa ricapitolazione delle condizioni umane a causa delle limitazioni nella progettazione sperimentale e nel rigore27.
Con la crescente domanda di studi medici / preclinici sui cannabinoidi, è necessario un sistema modello non mammifero. I modelli di invertebrati tradizionalmente conferivano benefici distintivi rispetto ai modelli di vertebrati. I vantaggi significativi includono la facilità e il basso costo di allevare molti esemplari e consentire ai ricercatori di monitorare più generazioni di popolazioni geneticamente omogenee28. Un recente studio ha dimostrato che il moscerino della frutta, Drosophila melanogaster, è un efficace sistema modello di insetti per studiare le funzioni farmacologiche dei cannabinoidi nella modulazione dei comportamenti alimentari29. Tra i sistemi modello di insetti, gli autori si sono concentrati sul verme del tabacco, Manduca sexta, noto anche come falena della sfinge della Carolina o falena del falco, come un nuovo sistema modello di insetti per la ricerca sui cannabinoidi.
Manduca sexta appartiene alla famiglia degli Sphingidae. L'insetto è il parassita delle piante più comune negli Stati Uniti meridionali, dove si nutrono di piante solanacee. Il modello di insetto ha una lunga storia nella ricerca in fisiologia degli insetti, biochimica, neurobiologia e studi di interazione farmacologica. Il portafoglio di ricerca di Manduca sexta include una bozza di sequenza del genoma, che consente una comprensione a livello molecolare dei processi cellulari essenziali30. Un altro vantaggio cruciale di questo sistema di modelli è la sua grande dimensione, raggiungendo più di 100 mm di lunghezza e 10 g di peso nei 18-25 giorni di sviluppo larvale. Le grandi dimensioni consentono ai ricercatori di monitorare facilmente i cambiamenti morfologici e comportamentali in tempo reale in risposta al trattamento con CBD. Inoltre, a causa delle dimensioni, le risposte elettrofisiologiche sono state esaminate con il sistema nervoso addominale, compresi i gangli sezionati dalle larve senza impostazioni del microscopio ad alta risoluzione. La caratteristica unica consente ai ricercatori di studiare prontamente le risposte acute e a lungo termine ai cannabinoidi somministrati.
Nonostante tale versatilità, M. sexta è stato esplorato solo di recente per la sua idoneità come modello sperimentale per studi sulla cannabis e sui cannabinoidi. Nel 2019, gli autori hanno utilizzato per la prima volta il sistema modello di insetti per affrontare l'ipotesi che la Cannabis si sia evoluta per produrre Cannabidiolo per proteggersi dagli insetti erbivori30,31. Il risultato ha mostrato chiaramente che le piante sfruttavano il CBD come deterrente alimentare e inibiscono la crescita dell'insetto parassita M. sexta caterpillar, oltre a causare un aumento della mortalità31. Lo studio ha anche dimostrato gli effetti di salvataggio del CBD sulle larve di etanolo intossicate, identificando il potenziale effetto veicolo dell'etanolo come vettore del CBD. Come mostrato, il sistema modello di insetti ha studiato efficacemente gli effetti terapeutici dei cannabinoidi entro 3-4 settimane con meno manodopera e costi rispetto ad altri sistemi animali. Sebbene il modello degli insetti manchi di recettori cannabinoidi (cioè nessun recettore CB1/2), il sistema modello fornisce uno strumento prezioso per comprendere i ruoli farmacologici dei cannabinoidi attraverso un modo indipendente dal recettore dei cannabinoidi.
Gli autori di questo studio hanno precedentemente lavorato con il hornworm del tabacco come sistema modello per la ricerca sui cannabinoidi31. Dopo un'attenta considerazione dei benefici e dei rischi dell'uso di M. sexta, abbiamo fornito un metodo che coinvolge la cura e la preparazione adeguate della dieta per gli studi preclinici che consentono opportunità per un futuro uso preclinico di laboratorio.

<table><tbody><tr><td>Bilancia analitica</td><td>Mettler Instrument Corp.</td><td>AE100S</td><td></td></tr><tr><td>Cannabidiolo isolato (>99,4%)</td><td>Lilu's Garden</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cheesecloth</td><td>VWR INTERNATIONAL</td><td>470150-438</td><td></td></tr><tr><td>Corning 50mL polipropilene (PP) trasparente provette da centrifuga</td><td>VWR</td><td>89093-192</td><td></td></tr><tr><td>Alcool etilico, 200 Proof</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>EX0276-1</td><td></td></tr><tr><td>Camera di condizionamento della paura</td><td>Coulbourn Strumentazione</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Camera di allevamento per insetti</td><td>Darwin Chambers</td><td>INR034</td><td></td></tr><tr><td>Olio di trigliceridi a catena media (MCT)</td><td>Walmart</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Software di rilevamento del movimento (Actimetrics)</td><td>Coulbourn Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Capsula di Petri in polistirene (120 mm x 120 mm x 17 mm)</td><td>VWR INTERNATIONAL</td><td>688161</td><td></td></tr><tr><td>Tabacco rafvo artificiale dieta</td><td>Carolina Biological Supply Company</td><td>Articolo # 143908</td><td>Ready-To-Use-Hornworm-Diet</td></tr><tr><td>Tabacco uova di verme</td><td>Carolina Biological Supply Company</td><td>Articolo # 143880</td><td>Unità di 30-50</td></tr></tbody></table>

hornworm del tabacco come sistema modello di insetto per studi pre-clinici sui cannabinoidi

Tobacco Hornworm as an Insect Model System for Cannabinoid Pre-clinical Studies

Con una maggiore attenzione ai cannabinoidi in medicina, diversi organismi modello di mammiferi sono stati utilizzati per chiarire le loro funzioni farmaceutiche sconosciute. Tuttavia, rimangono molte difficoltà nella ricerca sui mammiferi, che richiede lo sviluppo di organismi modello non mammiferi per la ricerca sui cannabinoidi. Gli autori suggeriscono il hornworm del tabacco Manduca sexta come un nuovo sistema di modelli di insetti. Questo protocollo fornisce informazioni sulla preparazione della dieta artificiale con quantità variabili di cannabidiolo (CBD), sulla creazione di un ambiente di coltivazione e sul monitoraggio dei loro cambiamenti fisiologici e comportamentali in risposta al trattamento con CBD. In breve, dopo aver ricevuto le uova di hornworm, le uova sono state autorizzate 1-3 giorni a 25 ° C in un ciclo 12:12 luce-buio per schiudersi prima di essere distribuite casualmente nel controllo (dieta artificiale a base di germe di grano; AD), veicolo (AD + 0,1% olio di trigliceridi a catena media; Olio MCT) e gruppi di trattamento (AD + 0,1% MCT + 1 mM o 2 mM di CBD). Una volta preparato il supporto, le larve di 1st instar sono state poste individualmente in una provetta da 50 ml con un bastoncino di spiedino di legno, quindi la provetta è stata coperta con una garza. Le misurazioni sono state effettuate a intervalli di 2 giorni per le risposte fisiologiche e comportamentali alla somministrazione di CBD. Questa semplice procedura di coltivazione consente ai ricercatori di testare campioni di grandi dimensioni in un determinato esperimento. Inoltre, i cicli di vita relativamente brevi consentono ai ricercatori di studiare l'impatto dei trattamenti con cannabinoidi su più generazioni di una popolazione omogenea, consentendo dati a supporto di un disegno sperimentale in organismi modello di mammiferi superiori.

Manduca sexta come sistema modello per esaminare la tossicità dei cannabinoidi La Figura 1 illustra i componenti chiave dell'esperimento CBD utilizzando il verme del tabacco Manduca sexta. Un gran numero di insetti (&gt;20) sono stati allevati individualmente a 25 °C in un ciclo di 12 h:12 h = luce: buio. Le dimensioni, il peso e la mortalità degli insetti sono stati misurati a intervalli di 2 giorni per monitorare le risposte a breve e ...

Il presente protocollo fornisce informazioni didattiche per l'uso del hornworm del tabacco Manduca sexta nella ricerca sui cannabinoidi. Il metodo qui descritto include tutte le forniture e i protocolli necessari per monitorare i cambiamenti fisiologici e comportamentali del modello di insetto in risposta al trattamento con cannabidiolo (CBD).

Hornworm del tabacco come sistema modello di insetto per studi pre-clinici sui cannabinoidi

With increased attention on cannabinoids in medicine, several mammalian model organisms have been used to elucidate their unknown pharmaceutical ...

Il protocollo propone di utilizzare hornworm del tabacco come sistema modello di insetti per studi preclinici sui cannabinoidi. Questo sistema consente ai ricercatori di studiare prontamente le risposte acute e a lungo termine ai cannabinoidi. Il sistema di modelli di insetti consente ai ricercatori di studiare gli effetti terapeutici dei cannabinoidi in una vasta popolazione entro tre o quattro settimane con meno manodopera e costi rispetto ad altri sistemi animali.Ottieni da 150 a 200 uova M.sexta vitali e diete artificiali a base di germe di grano. Posizionare le uova di hornworm in una capsula di Petri di polistirolo con uno strato di dieta artificiale a base di germe di grano e trasferire le uova in una camera di allevamento di insetti mantenuta a 25 gradi Celsius con un'umidità relativa dal 40 al 60%. Lasciare che le uova si schiudano per uno o tre giorni all'interno della camera di allevamento degli insetti.Per preparare una soluzione madre di cannabidiolo da 200 millimolari, aggiungere 1,26 grammi di isolato di cannabidiolo di purezza superiore al 98% in 20 millilitri di etanolo o olio di trigliceridi a catena media al 100%. Aggiungere cinque millilitri e 10 millilitri della soluzione madre di cannabidiolo da 200 millimolari agli 1.000 grammi di una dieta artificiale per un millimolare e due millimolari di cannabidiolo, rispettivamente. Erogare 20 grammi di veicolo di controllo e mezzi contenenti cannabidiolo sul fondo del tubo da 50 millilitri.Distribuire in modo casuale circa due larve di instar lunghe circa due millimetri singolarmente in una provetta da 50 millilitri e coprire con un coperchio perforato o una garza. Coltivali all'interno di una camera di allevamento di insetti mantenuta a 25 gradi Celsius con un ciclo luce-buio di 12 ore. Per misurare la crescita larvale, registrare la massa e le dimensioni iniziali di ciascun gruppo con un equilibrio analitico e un righello, rispettivamente, e introdurre le larve nelle rispettive diete.Sottrarre la massa delle larve ad ogni misurazione a intervalli di due giorni dalla massa iniziale per determinare i guadagni di massa tra gli stadi di sviluppo delle larve. Inoltre, registra il numero di giorni tra le fasi di sviluppo instar per comprendere le differenze nel periodo di sviluppo fino alla pupa. Per misurare il consumo di dieta, registrare i grammi iniziali di dieta all'inizio dell'esperimento e sottrarlo dalla quantità rimanente di dieta quando le larve sono entrate nella fase completa di pupa.Per la misurazione della mobilità larvale, consentire all'insetto sottoposto di acclimatarsi alla camera di condizionamento della paura per almeno cinque minuti e tracciare le distanze percorse dai tre gruppi di insetti instar di quinto per cinque minuti. Quindi, eseguire il software di rilevamento del movimento per analizzare la risposta di mobilità. Gli insetti allevati con una dieta artificiale hanno mostrato le migliori prestazioni di crescita.Il controllo del veicolo che utilizzava lo 0,1% di olio di trigliceridi a catena media come agente di dissoluzione per l'isolato di CBD ha anche mostrato una crescita normale senza effetti dannosi. Tuttavia, un'alta dose di CBD di due millimetri ha indotto la perdita di peso e ha portato a un tasso di mortalità più elevato rispetto ai gruppi di controllo e veicoli. Le larve di M.sexta allevate con AD con un millimetro di CBD hanno consumato una dieta almeno 3,1 volte superiore rispetto a quelle allevate con una dieta con aggiunta di etanolo.Tuttavia, il consumo dietetico degli insetti allevati con due mezzi millimolari aggiunti al CBD non era significativamente diverso dalle larve allevate con diete a base di solo etanolo. L'indice mobile della larva di M.sexta allevata in condizioni diverse mostra che l'1% di etanolo e una larva millimolare trattata con CBD non hanno influenzato la mobilità. I trattamenti con etanolo al 2% si sono rivelati letali.L'aggiunta di un'alta dose di CBD in AD contenente il 2% di etanolo ha ripristinato la bassa mobilità. Una volta che il CBD viene aggiunto alle diete, omogeneizzare completamente la miscela di CBD dietetica e far crescere gli insetti nella camera di allevamento degli insetti mantenuta a 25 gradi Celsius con un'umidità dal 40 al 60% per evitare un'epidemia fungina. Le risposte elettrofisiologiche possono anche essere monitorate con i gangli della catena ventrale sezionati da Manduca sexta per determinare se il CBD influisce sul sistema nervoso centrale del hornworm del tabacco.Il sistema di modelli di insetti consentirà ai ricercatori di esplorare i ruoli farmaceutici di altri cannabinoidi maggiori e minori testando su più generazioni, consentendo un disegno sperimentale nei mammiferi superiori.

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Scopri come utilizzare Manduca sexta come modello di insetto per studi pre-clinici sui cannabinoidi. Questo protocollo permette di analizzare gli effetti del CBD sulla crescita larvale e sul sistema nervoso centrale con costi ridotti rispetto ai modelli mammiferi.

Hornworm del tabacco come sistema modello di insetto per studi pre-clinici sui cannabinoidi

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