Badanie wpływu alkoholu etylowego na prędkość poruszania się Caenorhabditis elegans

Andrew G. Davies; GinaMari G. Blackwell; Richard C. Raabe; Jill C. Bettinger

doi:10.3791/52681

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Badanie wpływu alkoholu etylowego na prędkość poruszania się Caenorhabditis elegans

8.5K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/52681

⸱

9 kwietnia 2015

Andrew G. Davies¹^,² , GinaMari G. Blackwell¹^,² , Richard C. Raabe¹ , Jill C. Bettinger¹^,²

¹Department of Pharmacology and Toxicology, Virginia Commonwealth University, ²VCU Alcohol Research Center, Virginia Commonwealth University

W tym artykule

Podsumowanie

C. elegans jest przydatnym modelem do badania wpływu alkoholu etylowego na zachowanie. Prezentujemy test behawioralny, który ilościowo określa wpływ alkoholu etylowego na szybkość poruszania się pełzających dżdżownic; zarówno początkową wrażliwość, jak i rozwój ostrej tolerancji funkcjonalnej na alkohol etylowy można zmierzyć za pomocą tego testu.

Streszczenie

Zaburzenia związane z używaniem alkoholu są istotnym problemem zdrowia publicznego, dla którego istnieje niewiele skutecznych strategii leczenia. Jedną z trudności, która opóźniła opracowanie bardziej skutecznych terapii, jest względny brak rozumienia molekularnych podstaw wpływu etanolu na zachowanie. Glebacz, Caenorhabditis elegans (C. elegans), zapewnia przydatny model do generowania i testowania hipotez dotyczących molekularnych efektów etanolu. W tym miejscu opisujemy test, który został opracowany i wykorzystany do badania ról poszczególnych genów i czynników środowiskowych w reakcjach behawioralnych na etanol, w których ruch jest wyjściowym zachowaniem. Etanol w sposób zależny od dawki powoduje ostrą depresję pełzania na powierzchni agaru. Efekty są dynamiczne; zwierzęta narażone na wysokie stężenie wykazują początkowo silną depresję pełzania, nazywaną tu początkową wrażliwością, a następnie częściowo odzyskują prędkość lokomocji mimo ciągłej obecności leku. Ta indukowana etanolem plastyczność behawioralna jest tu nazywana rozwojem ostrej tolerancji funkcjonalnej. Test ten został wykorzystany do wykazania, że te dwa fenotypy są odrębne i genetycznie oddzielne. Prosty test lokomocji opisany tutaj nadaje się do badania wpływu zarówno manipulacji genetycznych, jak i środowiskowych na te ostre reakcje behawioralne na etanol w C. elegans.

Wprowadzenie

Zaburczenia związane z używaniem alkoholu (AUD) są powszechne i powodują poważne problemy zdrowotne, społeczne i ekonomiczne. U ludzi podatność na rozwój AUD jest znacznie wpłynięta zarówno przez genetykę, jak i środowisko^1,2. Silnym fizjologicznym predyktorerem skłonności do nadużywania jest początkowy poziom reakcji (LR) na alkohol (etanolu), który jest wykazywany przez naiwnych pijaków^3-5. Ten fenotyp LR jest wpłynięty przez komponenty genetyczne i niegenetyczne⁶. Określenie mechanizmów molekularnych, które wpływają na LR do etanolu, jest ważnym celem badań nad zachowaniami reakcji na etanol.

Niemiec, Caenorhabditis elegans, jest coraz częściej stosowany jako model do badania wpływu etanolu na zachowanie^7-9. Istnieje silne molekularne zachowanie w mechanizmie funkcji układu nerwowego między robakami a ssakami, a kilka genów, które wykazano, że wpływają na LR do etanolu u robaków, wykazano, że wpływają na LR do etanolu u ssaków^10-16, i zostały zaangażowane w skłonności do nadużywania u ludzi^17-19.

Etanol odurza robaki, co znajduje odzwierciedlenie w zmniejszeniu ich prędkości poruszania się. Kilka różnych laboratoriów opracowało testy behawioralne, które różnią się pod wieloma względami, na przykład w badanym zachowaniu ruchowym (pełzanie versus pływanie^{11,12,14,20,21}) lub w składzie roztworów, w których przeprowadza się testy (medium do hodowli nematodów versus sól Dent’a^20,22). Co ciekawe, te różnorodne testy dały nieco różne profile dawki-reakcji dla efektów etanolu. Wyniki te wskazały na istotne różnice w podstawowych zachowaniach pełzania i pływania^9,23, a także na rolę zmiennej środowiskowej osmolarności w reakcjach na etanol²⁰, i podkreśliły znaczenie opisu szczegółów eksperymentu dla różnych testów.

Prezentowany jest test do pomiaru ostrego wpływu etanolu na zachowanie pełzania. Test ten był szeroko stosowany do badania genetycznych i środowiskowych wpływów na LR do etanolu^{8,10,20,24,25}. Fenotyp LR u ssaków jest złożony z co najmniej dwóch komponentów, początkowej wrażliwości na etanol i ostrej tolerancji funkcjonalnej na etanol^26,27. U robaków fenotyp LR został wykazany jako oddzielny na te dwa komponenty za pomocą tego testu behawioralnego. Wpływ manipulacji genetycznych i środowiskowych na oba fenotypy można badać za pomocą tego pojedynczego testu. Co ważne, te dwa fenotypy są genetycznie oddzielne.