콜드 통각에 대한 소설 분석<em&gt; 초파리</em&gt; 애벌레

Heather N. Turner; Christian Landry; Michael J. Galko

doi:10.3791/55568

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방법 논문

콜드 통각에 대한 소설 분석

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DOI:

10.3791/55568

⸱

2017년 4월 3일

Heather N. Turner¹^,²^,⁵ , Christian Landry³ , Michael J. Galko¹^,²^,⁴

¹Department of Genetics, UT MD Anderson Cancer Center, ²Neuroscience Program, Graduate School of Biomedical Sciences at Houston, ³ProDev Engineering, ⁴Genes and Development Program, Graduate School of Biomedical Sciences at Houston, ⁵Section of Neurobiology, University of Southern California

이 논문에서

요약

여기에서 우리는 초파리 유충의 차가운 통각을 연구하는 새로운 분석을 보여줍니다. 이 분석은 초점 유해 냉 자극을인가 할 수있는 맞춤식 펠티에 프로브를 이용하여 정량화하고 초기 특정 행동을 초래한다. 이 기술은 차가운 통각의 추가 세포 및 분자 해부를 허용합니다.

초록

어떻게 생물 감지하고 여전히 제대로 이해 유해 온도에 반응한다. 또한, 말초 신경 병증 또는 손상 유발 과민성 발생한 환자와 같은 감각 기계 과민성, 기본 메커니즘은 잘 특징 아니다. 유 전적으로 취급 용이 초파리 모델은, 유해한 열 감지에 필요한 세포의 유전자를 연구하는 데 사용 된 이는 관심의 여러 보존 유전자를 산출했다. 약간은 세포 및 유해 차가운 감지에 대한 중요한 수용체에 대해 그러나 알려져있다. 초파리는 낮은 온도 (≤10 ° C)에 장시간 노출 살아남을하지 않으며, 유해 차가운 자극을가 감지 방법 행동 선호도 분석에 따뜻한 온도를 선호 멋진 피하고 가능한 피할 것,하지만 최근 조사되었다.

여기에 우리가 설명하고의 첫 번째 유해 감기 (≤10 ° C) 행동 분석의 특징초파리. 이 도구 및 분석을 사용하여, 우리는 질적 및 양적 차가운 침해 행동을 평가하는 방법 조사관을 보여줍니다. 이 질병, 부상 또는 감작의 맥락에서 아마도 일반 / 건강한 문화 조건에서 수행, 또는 할 수 있습니다. 또한,이 분석은 thermosensation 통증 또는 통각 과민에 영향을 줄 수있는 원하는 유전자형 선정 유충에 적용될 수있다. 고통이 더 가능성이 척추 동물을 포함한 다른 종, 통증 프로세스의 중요한 이해를 수집합니다 것입니다 열 통각을 연구하기 위해이 분석을 사용하여, 고도의 보존 과정 감안할.

서론

초파리는 새로운 보존 유전자와 복잡한 행동을 기초 신경 회로의 식별을위한 매우 유용한 것으로 입증되었습니다. 파리 정교한 유전 툴킷 통각 ^{^5,} ^{^6,} ^7의 세포 및 분자 염기 해부 정확한 유전 적 신경 조작 ^{^{^{^{^{^{^1,2,3,4}}}}}} 허용 간략화 신경계를 제공한다. ^유충 부드러운 촉감 ^{^8,} ^{^9,} ^10, 유해한 열 ^{^11,} ^{^12,} ¹³ 및 유해 자극 ^(4)의 기계적 감각에 대한 행동 분석 주어진 이러한 분석에 특히 유용 ^11은 이미 설립 투명 유충 표피는 표피와 하부 감각 뉴런의 라이브 영상 또는 고정을 허용하고있다. 최근 유해 감기위한 분석은 또한 우리는 여기에서 더 상세히 설명 ⁷ 개발되었다.

벌금, 원뿔 스쳐 차가운 프로브를 사용하여, 우리는 표시하거나 거친 기계적 또는 고온 자극 ^{^(7),} ⁽⁸⁾ ^후, ¹¹ 초파리 애벌레 전시 부드러운 터치 다음 정상 운동 동안 관찰 행동, 구별 차가운 별 반응 일련의 행동, 그 . 차가운 특정 행동은 강력한 전신 수축 (CT), U 자형 (미국)에 후방 세그먼트 (PR) 및 전방의 동시 인상 및 후방 세그먼트의 45-90º 인상을 포함한다. 이러한 행동의 유병률은 감소 온도 만의 각 피크 증가살짝 다른 추운 온도. 최근 연구는 CT의 응답이 유해 열이나 강한 기계적 자극 ^(7)에 응답 것보다 다른 주변 감각 신경에 의해 매개되는 것을 의미한다.

많은 척추 통각 수용기 같은 초파리 다수의 돌기 (MD) 말초 감각 신경 세포는 표피 ⁽¹⁾ 위에 arborize 수지상 복합 구조를 갖는다. MD 뉴런 복부 신경 코드 ^(14)에 자신의 축삭을 투영 모든 유충 바디 부분에 존재한다. MD 감각 신경 돌기의 형태에 기초하여 네 개의 서로 다른 클래스 (I-IV)로 분리하고, 감각 기능 ^{^4,} ^{^9,} ^{^10,} ^{^15,} ^{^16,} ^17을 변화 하였다. 클래스 IV 뉴런은 유충 횡 체 롤 응답 요구되지만고온 또는 열악한 기계적 자극 ⁴ 클래스 III 뉴런 부드러운 터치 응답 ^{^(9),} ^(10)에 필요한 단지 초기 활성화되지 않고, 또한 냉간 유발 행동 반응 ^(7)에 요구한다. 모두 클래스 III 및 IV 클래스 신경 자극 ^{^9,} ^{^10,} ^{^17,} ¹⁹ ^{^7,} ^{^11,} ^18, 유해하고 비에 유해한 행동 반응을 촉진하기 위해 이산 일시적 수용체 전위 (TRP) 채널을 사용한다. 또한, 애벌레 통각은 ²⁰ 세포 및 행동 수준 ^{^12,} ^21, 다음과 같은 부상을 민감합니다.

여기에 설명 된 분석은 허용 quantificatio보통, 하나의 잠재적 인 N은 상온 (18-22 ºC)에 유해 냉기 (10 ≤ ºC)까지 저온, 무해한 차가운 (11-17 ºC)로 행동 반응을 변경. 이 분석에 사용되는 저온 직접 클래스 III 감각 뉴런을 활성화하고 질적 양적 ^7을 분석 할 강력한 재현성 칼슘 증가 냉간 유발 행동 반응을 유도 할 수있다. 이 분석은 초기 통각, 통각 과민 또는 통각 소성 영향 유전 적 및 환경 두 인자를 결정하는 다양한 환경 조건에 노출 된 유충 (변경 영양, 부상되는 약물)에뿐만 아니라 거의 모든 유전형의 유충에 적용될 수있다. thermosensation 여러 종에 걸쳐 유비쿼터스 것을 감안할 때,이 분석은 통각의 연구를위한 유용한 도구를 제공하며, 새로운 유전자 대상 또는 개선 신경 세포의 상호 작용을 발견 할 수있다척추 동물의 통각에 대한 우리의 이해.

맞춤 제작 된 콜드 프로브 (콜드 프로브, 소재의 표 참조)를 통한 열 전도 알루미늄 샤프트와 원추형 팁을 냉각시키는 펠티에 소자를 제어 폐쇄 루프 온도를 이용한다. 서미스터는 알루미늄 원추형 팁 내부에 내장되고, 제어부의 실시간 온도를보고한다. 히트 싱크 팬 (열 제어 유닛 자재 표 참조)를 얻을 수있는 펠티에 효과의 열 부하 (QC)이므로 (22-0 °의 C)의 바람직한 온도 범위를 조절하는 열전 모듈에 부착된다. 콜드 프로브 팁의 유해 냉 자극 전후방 단부로부터 등거리 세그먼트 (들), 등쪽 정중선에 손으로 적용되는 유충 (약 A4 세그먼트,도 1a 참조). 차가운 자극에 대응하여, 유충은 일반적으로 10 초 컷오프에서 세 냉간 유발 행동 중 하나를 생산 : 몸 전체를수축 (CT), U 자형 (US) 또는 (결과 설명) 후부 세그먼트 (PR)의 인상에 전방 및 후방 세그먼트의 45-90º 인상. 이러한 행동의 아무도는 정상적인 연동 운동이나 먹이를 찾아 다니는 행동 중에 수행되지 않습니다. 이러한 동작은 부드러운 촉감 응답 및 높은 온도 또는 유해한 기계적 자극에 대한 반응 혐오 압연에서 구별된다.