Pielęgnacja u Drosophila melanogaster (D. melanogaster ) to silne wrodzone zachowanie, które obejmuje koordynację wielu niezależnych programów motorycznych1. Muszki owocowe oczyszczają swoje ciała z kurzu, drobnoustrojów i innych patogenów, które mogą hamować normalne funkcje fizjologiczne, takie jak widzenie i latanie, lub prowadzić do poważnych problemów immunologicznych. Wyczuwając i reagując zarówno na mechaniczny2, jak i immune activation3, muchy powtarzalnie pocierają nogami o siebie lub o wybrany obszar ciała, dopóki nie będzie wystarczająco czysty, a pielęgnacja przejdzie do innej części ciała. Muchy wykonują ruchy pielęgnacyjne w różnych atakach, które w dużej mierze występują w stereotypowych wzorcach1,4. Hierarchia zachowań staje się widoczna, gdy sygnały dotyczące pielęgnacji są traktowane priorytetowo. Obwody i wzorce aktywności zostały zidentyfikowane na poparcie modelu, w którym programy pielęgnacyjne na szczycie hierarchii występują jako pierwsze i tłumią równoległe sygnały z obszarów ciała, które są następnie pielęgnowane5. Najwyższy priorytet ma głowa, następnie brzuch, skrzydła, a na końcu klatka piersiowa5.
Program pielęgnacyjny u D. melanogaster to idealny system do badania obwodów neuronalnych, modulacyjnych sygnałów molekularnych i neuroprzekaźników. Na przykład, upośledzenie funkcji neurofibrominy6, utrata białka upośledzenia umysłowego Drosophila fragile X (dfmr1)7, oraz narażenie na bisfenol A (BPA)8 powodują nadmierną pielęgnację i inne zachowania, które są analogiczne do dyskretnych ludzkich objawów nerwiakowłókniakowatości, zespołu łamliwego chromosomu X oraz aspektów zaburzeń ze spektrum autyzmu i zespołu nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD). Zachowania związane z pielęgnacją mogą być również przyzwyczajone w różny sposób u różnych zmutowanych szczepów2, co nadaje ten program motoryczny do badań nad plastycznością behawioralną. Zakres zjawisk neurologicznych, które mogą być modelowane przez Drosophila, wymaga nowatorskiego podejścia porównawczego do pomiaru zdolności much do samodzielnej pielęgnacji.
Wykazano, że połączone działanie pęcherzykowych transporterów monoamin oraz względna obfitość dopaminy i innych amin biogennych w organizmie pośredniczą w zachowaniu pielęgnacyjnym muszek owocowych 9,10. Oktopamina i dopamina stymulują porównywalną aktywność pielęgnacyjną tylnych nóg u zdekapitowanych muszek, podczas gdy tyramina, prekursor oktopaminy, również w mniejszym stopniu wyzwala pielęgnację7. U D. melanogaster11,12,13,14. Korzystając z metody testu pielęgnacyjnego opisanej w tym protokole, określiliśmy rolę DopR receptora dopaminy rodziny typu I (DopR, dDA1, dumb) w zachowaniu pielęgnacji tylnych nóg15.
Pielęgnacja może być pośrednio określona ilościowo, patrząc na stopień czystości, dzięki któremu zwierzę może w pełni oczyścić się po opyleniu całego ciała barwnikiem markerowym lub pyłem fluorescencyjnym5,16. Pozostała część pyłu pozostawiona na ciele może być wykorzystana jako względny marker dla ogólnego zachowania. Zakurzone muchy po zapewnieniu im wystarczającej ilości czasu na pielęgnację mogą przejawiać specyficzny deficyt w zachowaniu pielęgnacyjnym. W miarę jak badania nad uwodzeniem stawały się coraz bardziej rozległe, protokoły obejmowały takie praktyki, jak dekapitacja w celu dodania leczenia farmakologicznego na nerwy łączne szyi10, stymulacja dotykowa szczeciny w celu wywołania reakcji pielęgnacji2 oraz nagrywanie wideo zachowania15. Bezpośrednia obserwacja pielęgnacji może być łatwo badana, korzystając z obserwacji wizualnej i ręcznie rejestrując częstotliwość i czas trwania określonych zdarzeń pielęgnacyjnych4.
Zaprojektowaliśmy piętnastostudniową komorę do pielęgnacji, którą można zbudować za pomocą drukarki 3D lub wycinarki laserowej, a projekty planów są dostępne do reprodukcji15. W konstrukcji zastosowano dwie połączone płyty centralne z otworami dopasowanymi i oddzielonymi siatką oraz dwie dodatkowe przesuwne płyty górne i dolne, z których ładowane są odpowiednio muchy i/lub barwnik. Po pozostawieniu zakurzonym muchom czasu na oczyszczenie, umieszczamy je w etanolu w celu rozpuszczenia barwnika i mierzymy absorbancję tego roztworu na długości fali barwnika. Czytnik płytek może być używany do wielu równoległych próbek lub spektrofotometr z pojedynczym odczytem może być używany do pojedynczych próbek. Metoda ta minimalizuje błędy wywołane obsługą i pozwala na przeprowadzanie testów pielęgnacyjnych na mniejszą, ekonomiczną skalę. Ta metoda wywodzi się i jest modyfikowana z metod zapoczątkowanych przez Julie Simpson i Andrew Seedsa, którzy używają większych komór groomerskich z elementami grzejnymi do manipulacji obwodami wrażliwymi na temperaturę5. Poniższy protokół przedstawia ilościowe określenie pielęgnacji całego ciała, a także pokazuje alternatywne metody ilościowego oznaczania akumulacji barwnika na poszczególnych częściach ciała. Przedstawiamy również przykładowe dane porównawcze mutantów WT i DopR, a także metody obliczania prostego wskaźnika wydajności dla zachowań pielęgnacyjnych.