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研究のための単純な神経細胞学的損傷法ショウジョウバエ運動ニューロン変性
研究のための単純な神経細胞学的損傷法ショウジョウバエ運動ニューロン変性
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JoVE Journal Neuroscience
A Simple Neuronal Mechanical Injury Methodology to Study Drosophila Motor Neuron Degeneration

研究のための単純な神経細胞学的損傷法ショウジョウバエ運動ニューロン変性

Full Text
5,891 Views
04:18 min
July 19, 2017

DOI: 10.3791/56128-v

Erika B. Danella1, Lani C. Keller1

1Department of Biological Sciences,Quinnipiac University

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents a cost-effective method for inducing mechanical injury to segmental nerves in Drosophila larvae, allowing for visualization and quantification of neurodegeneration at the neuromuscular junction (NMJ). By utilizing this approach, researchers can investigate the cellular events associated with neurodegeneration, providing crucial insights into the underlying mechanisms of neuronal injury.

Key Study Components

Area of Science

  • Neurodegeneration
  • Neuroscience
  • Model Organisms

Background

  • Drosophila larvae serve as an ideal model for studying neurodegenerative processes.
  • Understanding the time sequence of events in neurodegeneration is critical for advancing research.
  • This method is accessible and compatible with standard Drosophila laboratory equipment.
  • Previous studies have shown that injuries can result in significant changes at the NMJ.

Purpose of Study

  • To develop a simple method to injure Drosophila segmental nerves.
  • To visualize and quantify neurodegeneration of motor neurons.
  • To elucidate the cellular events that lead to neurodegeneration in a model organism.

Methods Used

  • The primary platform involves mechanical injury to segmental nerves in Drosophila larvae.
  • The biological model used is third instar Drosophila larvae, where segmental nerves are targeted.
  • No multiomics workflow is explicitly mentioned in the text.
  • Prior to injury, larvae are anesthetized, rolled for nerve visibility, and then subjected to mechanical injury with forceps.
  • Post-injury care includes placement on agar plates with yeast paste for feeding.

Main Results

  • Injured larvae exhibited neurodegeneration indicated by the absence of presynaptic active zone proteins at the NMJ.
  • While some larvae may experience high mortality rates, appropriate injury levels can be achieved to allow for study.
  • This method enables the tracking of neurodegenerative processes over time.
  • Research confirms the potential for this method to explore critical neurodegeneration dynamics.

Conclusions

  • This study demonstrates a viable approach for investigating neurodegeneration in a model organism.
  • The method allows for detailed analysis of neuronal injury and subsequent cellular responses.
  • Insights gained can enhance our understanding of neurodegenerative mechanisms and inform future studies in related areas.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of the method described?
The method is inexpensive and utilizes equipment commonly found in Drosophila labs, making it widely accessible for researchers.
How is the injury to the larvae administered?
Injury is induced by mechanically crushing the segmental nerves with forceps while ensuring the cuticle remains intact.
What types of data can be obtained from this method?
The technique allows for visualization and quantification of neurodegeneration, particularly changes at the neuromuscular junction.
How can this method be adapted for different experiments?
Researchers can adjust the crushing force or the duration of recovery to study various levels of neurodegeneration and cellular responses.
What limitations should be considered when using this approach?
Care must be taken to apply appropriate force to avoid excessive mortality and ensure that neurodegeneration can be accurately measured.
How does this study contribute to neurodegenerative research?
It provides a practical platform for exploring the cellular mechanisms of neurodegeneration, paving the way for future research in this critical area.

ここでは、3齢幼虫の神経筋接合部(NMJ)における運動ニューロンの神経変性を視覚化および定量化するために、 ショウジョウバエ幼虫における分節神経を傷つける簡単かつ広くアクセス可能な方法について説明する。

この手順の全体的な目標は、ショウジョウバエの幼虫の運動ニューロンの機械的損傷を誘発することです。この方法は、神経変性につながる細胞イベントの時間的シーケンスなど、神経変性研究の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、安価であり、ほとんどのショウジョウバエの研究室がすでに持っている機器を使用していることです。

この技術の意味は、神経変性を引き起こす分子メカニズムの理解にまで及びます。プロトコールを開始するには、摂氏25度で培養されたさまよう第3の幼虫を含むショウジョウバエのバイアルまたはボトルから10の2番目または3番目の幼虫を選択します。鉗子を使用して、個々の幼虫を圧縮せずに鉗子または絵筆で慎重に拾います。

10匹の幼虫を冷たい1x PBSが入ったガラス皿に直接入れて、食物の破片を取り除き、幼虫の運動性を減速させます。第3幼虫は前枝気門で識別し、第2幼虫はサイズが小さくてクラブ状の前気門で識別します。各幼虫をCO2麻酔装置に置きます。

解剖顕微鏡下で、各幼虫を慎重に背側に転がして、キューティクル全体の分節神経を視覚化します。損傷する前にキューティクルを通る分節神経を視覚化するために、各幼虫を慎重に背側に転がすことが不可欠です。マウスフックから始めて、サイズ5の鉗子を幼虫の長さの約半分から3分の2

の位置に配置します。

位置が決まったら、分節神経を含む腹側キューティクルの約3分の1を、サイズ5の前頭筋でつまみます。幼虫の分節神経が損傷することを確実にするために、分節神経を押しつぶすのに十分な力を加えますが、キューティクルはそのままにしておきます。正しい力の量を決定するには、10匹の幼虫を粉砕し、5時間後の死亡率が50%未満であることを保証します 傷害後、幼虫を約0.5グラムのイーストペーストを含むフルーツジュース寒天プレートに慎重に移します。

各幼虫を、その前端がイーストペーストの上にくるように配置して、継続的に給餌します。イーストペーストと10匹の負傷した幼虫が入った寒天プレートを、空の100 x 15ミリメートルのペトリ皿の底に置きます。ペトリ皿を湿らせたペーパータオルで覆い、ペーパータオルが幼虫や寒天プレートに触れないようにします。

次に、ペトリ皿を室温の密閉容器に入れます。最後に、損傷後指定された期間後に解剖のために幼虫を回収します。損傷に先立って、野生型神経筋接合部(NMJ)は、NMJ全体を通じてシナプス後マーカーDlgに同位するシナプス前活性ゾーンマーカーBrpを示します。

分節神経の機械的損傷は、中等度から重度の神経変性を誘発する可能性があり、Dlgで染色されたブトンにはシナプス前活性ゾーンタンパク質Brpが欠如しています。その開発後、この技術は、ショウジョウバエの神経筋接合部での神経変性につながる細胞イベントの時間的順序を探求するために、ニューロン損傷を研究する研究者への道を開きました。

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神経生物学 第125号 ショウジョウバエ 機械的損傷 軸索 第3齢幼虫 分節神経 運動ニューロン 神経筋接合部(NMJ)

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