A Simple Neuronal Mechanical Injury Methodology to Study <em>Drosophila</em> Motor Neuron Degeneration

Erika B. Danella; Lani C. Keller

doi:10.3791/56128

Prosta metodologia mechanicznego urazu, metoda neuronów do badania zwyrodnienia neuronów ruchowyc...

JoVE Journal
Neuroscience

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Journal Neuroscience

A Simple Neuronal Mechanical Injury Methodology to Study Drosophila Motor Neuron Degeneration

Prosta metodologia mechanicznego urazu, metoda neuronów do badania zwyrodnienia neuronów ruchowych Drosophila

Full Text

5,898 Views

04:18 min

July 19, 2017

DOI: 10.3791/56128-v

Erika B. Danella¹, Lani C. Keller¹

¹Department of Biological Sciences,Quinnipiac University

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.

Tutaj opisujemy prostą i powszechnie dostępną metodę uszkadzania nerwów segmentowych u larw Drosophila, aby uwidocznić i określić ilościowo neurodegenerację neuronów ruchowych w złączu nerwowo-mięśniowym (NMJ) larw trzeciego stadium rozwojowego.

Ogólnym celem tej procedury jest wywołanie mechanicznego uszkodzenia neuronów ruchowych u larw Drosophila. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie badań neurodegeneracyjnych, takie jak czasowa sekwencja zdarzeń komórkowych prowadzących do neurodegeneracji. Głównymi zaletami tej techniki jest to, że jest niedroga i wykorzystuje sprzęt, który większość laboratoriów Drosophila już posiada.

Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku zrozumienia mechanizmów molekularnych, które napędzają neurodegenerację. Aby rozpocząć protokół, wybierz 10 larw drugiego lub trzeciego stadium z fiolki lub butelki Drosophila zawierającej wędrujące larwy w trzecim stadium rozwojowym, które zostały wyhodowane w temperaturze 25 stopni Celsjusza. Użyj kleszczy, aby ostrożnie podnieść pojedyncze larwy za pomocą kleszczy lub pędzla bez ich ściskania.

Bezpośrednio umieść 10 larw w szklanym naczyniu zawierającym zimny 1x PBS, aby usunąć wszelkie resztki jedzenia i spowolnić ruchliwość larw. Identyfikuj larwy trzeciego stadium po przetchlinkach przedniej gałęzi, a larwy drugiego stadium po ich mniejszych rozmiarach i maczugowatych przetchlinkach przednich. Umieść każdą larwę na aparacie znieczulającym CO2.

Pod mikroskopem preparacyjnym ostrożnie przetocz każdą larwę na jej grzbietową stronę, aby uwidocznić nerwy segmentowe w całym naskórku. Konieczne jest ostrożne przetoczenie każdej larwy na stronę grzbietową, aby uwidocznić nerwy segmentowe przez naskórek przed urazem. Zaczynając od haczyków gębowych, kleszcze o rozmiarze 5 powinny sięgać około połowy do dwóch trzecich długości larwy.

Po ustawieniu ściśnij około jednej trzeciej naskórka brzusznego zawierającego nerwy segmentowe z forecepsami o rozmiarze 5. Aby upewnić się, że nerwy segmentowe larw są uszkodzone, należy zastosować wystarczającą siłę, aby zmiażdżyć nerwy segmentowe, ale pozostawić naskórek nienaruszony. Aby określić prawidłową siłę mięśni, zmiażdż 10 larw i upewnij się, że śmiertelność po pięciu godzinach wynosi poniżej 50%Po urazie ostrożnie przenieś larwy na talerz agarowy z sokiem owocowym zawierający około 0,5 grama pasty drożdżowej.

Umieść każdą larwę tak, aby jej przedni koniec znajdował się na paście drożdżowej, aby kontynuować karmienie. Umieść płytki agarowe zawierające pastę drożdżową i 10 zranionych larw na dnie pustej szalki Petriego o wymiarach 100 na 15 milimetrów. Przykryj szalkę Petriego wilgotnym ręcznikiem papierowym, upewniając się, że ręcznik papierowy nie dotyka larw ani płytek agarowych.

Następnie umieść szalkę Petriego w hermetycznym pojemniku o temperaturze pokojowej. Na koniec pobierz larwy do sekcji po określonych okresach po urazie. Przed uszkodzeniem połączenia nerwowo-mięśniowe typu dzikiego lub NMJ wykazują presynaptyczny marker strefy aktywnej Brp w połączeniu z postsynaptycznym markerem Dlg w całym NMJ.

Mechaniczne uszkodzenie nerwów segmentowych może wywołać umiarkowaną lub ciężką neurodegenerację, w której butony barwione Dlg są teraz pozbawione białka presynaptycznej strefy aktywnej Brp. Po jej opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom badającym uszkodzenia neuronów do zbadania czasowej sekwencji zdarzeń komórkowych prowadzących do neurodegeneracji w połączeniu nerwowo-mięśniowym u Drosophila.

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos

Explore More Videos

Słowa kluczowe: Drosophila neuron ruchowy neurodegeneracja uraz mechaniczny larwa nerwy segmentalne naskórek kleszcze znieczulenie mikroskop preparacyjny agar z sokiem owocowym pasta drożdżowa