Name: Hornworm tytoniowy jako system modelowy owadów w badaniach przedklinicznych kannabinoidów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-12-29T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 25 s
Description: Poznaj wykorzystanie Manduca sexta jako modelu owadzego w badaniach przedklinicznych kannabinoidów. Ta metoda pozwala szybko ocenić odpowiedzi na CBD przy niższych kosztach niż modele ssacze.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie było wspierane przez Instytut Badań nad Konopiami na Uniwersytecie Stanowym Kolorado-Pueblo oraz Ministerstwo Nauki i ICT (2021-DD-UP-0379) oraz miasto Chuncheon (Badania i rozwój konopi oraz industrializacja, 2020-2021).

1. Preparat na robaka rogowego i leczenie kannabidiolem
<ol>
	<li>Zdobądź 150-200 żywych M. seksta jaja i sztuczne diety oparte na kiełkach pszenicy (patrz tabela materiałów).</li>
	<li>Umieścić jaja robaka na styropianowej szalce Petriego z warstwą sztucznej diety (AD) na bazie kiełków pszenicy i przenieść jaja do komory hodowlanej owadów (patrz tabela materiałów) utrzymywanej w temperaturze 25 °C przy wilgotności względnej 40%-60%.</li>
	<li>Pozostawić jaja dżdżownicy tytoniowej na 1-3 dni do wylęgu w komorze hodowli owadów utrzymywanej w temperaturze 25 °C i wilgotności względnej 40%-60%.</li>
	<li>Przygotuj roztwór podstawowy kannabidiolu (CBD) (200 mM), dodając 1,26 g izolatu CBD o czystości >98% w 20 ml oleju EtOH (200 proof) lub 100% oleju trójglicerydów średniołańcuchowych (MCT) (patrz tabela materiałów). 
	UWAGA: Izolat CBD jest wrażliwy na światło, więc należy obchodzić się z nim o zmroku.</li>
	<li>Dodaj 5 ml i 10 ml 200 mM roztworu podstawowego CBD do 1,000 g AD, aby uzyskać ostateczne stężenia diety odpowiednio 1 mM i 2 mM CBD. 
	UWAGA: Upewnij się, że dieta i roztwór podstawowy CBD są dobrze wymieszane, aż powstanie całkowicie jednorodna mieszanina. Mieszaj ręcznie AD zawierający bulion CBD w plastikowej torbie przez co najmniej 45 minut. 
	UWAGA: Mikser do kawy lub inny metalowy młynek okazał się nieskuteczny.</li>
	<li>Dozować 20 g trzech pożywek, kontrolnych (AD), nośnikowych (AD + 0,1% EtOH lub oleju MCT) i zawierających CBD (AD + 0,1% EtOH lub oleju MCT + 1 mM/2 mM CBD) na dno probówki o pojemności 50 ml.</li>
	<li>Losowo rozprowadź larwy 1. stadium (~2 mm długości) pojedynczo w probówce o pojemności 50 ml i przykryj perforowaną pokrywką lub gazą (patrz Tabela materiałów). 
	UWAGA: Umieść rurkę do góry nogami i hoduj owady w komorze do hodowli owadów o temperaturze 25 °C i wilgotności względnej 40%-60%.</li>
	<li>Hodować je w komorze do hodowli owadów (patrz tabela materiałów) utrzymywanej w temperaturze 25 °C w 12-godzinnym cyklu światła/ciemności.</li>
</ol>
2. Pomiary wzrostu larw M. sexta, spożycia diety i śmiertelności
<ol>
	<li>Zmierzyć wzrost larw (tj. wielkość i wagę) za pomocą wagi analitycznej i śmiertelność w odstępach 2-dniowych po przeniesieniu do poszczególnych pojemników, aż przepoczwarzenie zostanie rozpoznane jako ciemnobrązowe zabarwienie stwardniałej warstwy egzokutykuli.
	<ol>
		<li>Zapisać początkową masę (w gramach) każdej grupy larw przed wprowadzeniem larw do ich odpowiedniej diety i odjąć masę larw przy każdym pomiarze od masy początkowej, aby określić przyrost masy między etapami rozwoju larw, aż larwy zakończą stadium przepoczwarzenia.</li>
		<li>Zapisz liczbę dni między etapami rozwoju w stadium rozwojowym, aby zrozumieć różnice w ramach czasowych rozwoju między etapami wzrostu larw do przepoczwarzenia na każdej diecie. 
		UWAGA: Zeskrob kał z pojemnika, aby uniknąć zanieczyszczenia pleśnią. Zbierz materiał do przyszłych badań w zależności od celów eksperymentu (np. obliczanie szybkości akumulacji CBD, profilowanie mikrobiologiczne). Ważne jest, aby ostrożnie obchodzić się z owadem w delikatnych okresach apolizy lub ekdyzy. Wyjmując larwy z pojemnika, delikatnie chwyć główny korpus owada płaską końcówką i szerokimi kleszczami i nie zmuszaj się do usuwania zewnętrznej warstwy skóry, gdy owad jest w trakcie linienia.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zmierz spożycie w diecie31, ważąc ubytek w diecie pojemnika między 1 larwąw stadium rozwojowym a przepoczwarzeniem. Zapisz początkowe gramy diety na początku eksperymentu i odejmij początkową ilość od pozostałej ilości diety, gdy larwy weszły w pełną fazę przepoczwarzenia. 
	UWAGA: Kał należy wykluczyć z pomiaru diety. Kał i inne zanieczyszczenia (tj. zrzucanie skóry) można łatwo usunąć z podłoża, umieszczając pojemnik do góry nogami.</li>
	<li>W celu pomiarów mobilności pozwól poddanego owadowi zaaklimatyzować się w środowisku komory przez co najmniej 5 minut i śledź odległości31, które trzy grupy owadów wpiątym stadium rozwojowym (80-100 mm długości) pokonały przy użyciu zautomatyzowanej, skomputeryzowanej komory kondycjonowania strachu (patrz Tabela Materiałów).</li>
	<li>Przeanalizuj reakcję na mobilność31 za pomocą wideo nagranego 60 klatek/s przez 5 minut za pomocą oprogramowania do wykrywania ruchu (patrz tabela materiałów), które generuje indeks ruchu.</li>
</ol>
3. Analiza statystyczna
<ol>
	<li>Przeanalizuj różnice we wzroście larw (tj. wielkości i wadze) oraz indeksie ruchu za pomocą jednokierunkowej ANOVA za pomocą post-testu32.</li>
	<li>Użyj log-rank (Mantel-Cox) test33 do porównań krzywych przeżycia. 
	UWAGA: Wszystkie analizy statystyczne zostały wykonane przy użyciu oprogramowania do analizy statystycznej (patrz Spis materiałów).</li>
</ol>

<ol><li>Kaplan, J. S., Stella, N., Catterall, W. A., Westenbroek, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol+attenuates+seizures+and+social+deficits+in+a+mouse+model+of+Dravet+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol attenuates seizures and social deficits in a mouse model of Dravet syndrome.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (42), 11229-11234 (2017).</li>
<li>Leehey, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safety+and+tolerability+of+cannabidiol+in+Parkinson+Disease%3A+An+open+label%2C+dose-escalation+study%5BTitle%5D)+AND+%22Cannabis+and+Cannabinoid+Research%22%5BJournal%5D)">Safety and tolerability of cannabidiol in Parkinson Disease: An open label, dose-escalation study.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. 5 (4), 326-336 (2020).</li>
<li>Al-Ghezi, Z. Z., Miranda, K., Nagarkatti, M., Nagarkatti, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combination+of+cannabinoids%2C+delta+9-+tetrahydrocannabinol+and+cannabidiol%2C+ameliorates+experimental+multiple+sclerosis+by+suppressing+neuroinflammation+through+regulation+of+miRNA-mediated+signaling+pathways%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Immunology%22%5BJournal%5D)">Combination of cannabinoids, delta 9- tetrahydrocannabinol and cannabidiol, ameliorates experimental multiple sclerosis by suppressing neuroinflammation through regulation of miRNA-mediated signaling pathways.</a> Frontiers in Immunology. 10, 1921(2019).</li>
<li>Seltzer, E. S., Watters, A. K., MacKenzie, D., Granat, L. M., Zhang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol+%28CBD%29+as+a+promising+anti-cancer+drug%5BTitle%5D)+AND+%22Cancers+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol (CBD) as a promising anti-cancer drug.</a> Cancers (Basel). 12 (11), 3203(2020).</li>
<li>Garcia-Morales, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CBD+reverts+the+mesenchymal+invasive+phenotype+of+breast+cancer+cells+induced+by+the+inflammatory+cytokine+IL-1beta%29%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">CBD reverts the mesenchymal invasive phenotype of breast cancer cells induced by the inflammatory cytokine IL-1beta).</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (7), 2429(2020).</li>
<li>Jeong, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol+promotes+apoptosis+via+regulation+of+XIAP%2FSmac+in+gastric+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Death+and+Disease%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol promotes apoptosis via regulation of XIAP/Smac in gastric cancer.</a> Cell Death and Disease. 10 (11), 846(2019).</li>
<li>Devinsky, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open-label+use+of+highly+purified+CBD+%28Epidiolex%C2%AE%29+in+patients+with+CDKL5+deficiency+disorder+and+Aicardi%2C+Dup15q%2C+and+Doose+syndromes%5BTitle%5D)+AND+%22Epilepsy+%26+Behavior%22%5BJournal%5D)">Open-label use of highly purified CBD (Epidiolex®) in patients with CDKL5 deficiency disorder and Aicardi, Dup15q, and Doose syndromes.</a> Epilepsy & Behavior. 86, 131-137 (2018).</li>
<li>de la Harpe, A., Beukes, N., Frost, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CBD+activation+of+TRPV1+induces+oxidative+signaling+and+subsequent+ER+stress+in+breast+cancer+cell+lines%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Applied+Biochemistry%22%5BJournal%5D)">CBD activation of TRPV1 induces oxidative signaling and subsequent ER stress in breast cancer cell lines.</a> Biotechnology and Applied Biochemistry. , (2021).</li>
<li>Gasparyan, A., Navarrete, F., Manzanares, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol+and+sertraline+regulate+behavioral+and+brain+gene+expression+alterations+in+an+animal+model+of+PTSD%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol and sertraline regulate behavioral and brain gene expression alterations in an animal model of PTSD.</a> Frontiers in Pharmacology. 12, 694510(2021).</li>
<li>Aso, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol-enriched+extract+reduced+the+cognitive+impairment+but+not+the+epileptic+seizures+in+a+Lafora+disease+animal+model%5BTitle%5D)+AND+%22Cannabis+and+Cannabinoid+Research%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol-enriched extract reduced the cognitive impairment but not the epileptic seizures in a Lafora disease animal model.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. 5 (2), 150-163 (2020).</li>
<li>Kadam, R. A., Borde, S. U., Madas, S. A., Salvi, S. S., Limaye, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Challenges+in+recruitment+and+retention+of+clinical+trial+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22Perspectives+in+Clinical+Research%22%5BJournal%5D)">Challenges in recruitment and retention of clinical trial subjects.</a> Perspectives in Clinical Research. 7 (3), 137-143 (2016).</li>
<li>Kaur, G., Dufour, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+lines%3A+Valuable+tools+or+useless+artifacts%5BTitle%5D)+AND+%22Spermatogenesis%22%5BJournal%5D)">Cell lines: Valuable tools or useless artifacts.</a> Spermatogenesis. 2 (1), 1-5 (2012).</li>
<li>Alves, P., Amaral, C., Teixeira, N., Correia-da-Silva, G. Cannabidiol disrupts apoptosis, autophagy and invasion processes of placental trophoblasts. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAlves%2C+P+%22Archives+of+Toxicology%22">Archives of Toxicology</a>. , (2021).</li>
<li>Trophoblast. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://en.wikipedia.org/wiki/Trophoblast">https://en.wikipedia.org/wiki/Trophoblast</a> (2021).</li>
<li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabinoids+inhibited+pancreatic+cancer+via+P-21+activated+kinase+1+mediated+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Molecular+Sciences%22%5BJournal%5D)">Cannabinoids inhibited pancreatic cancer via P-21 activated kinase 1 mediated pathway.</a> International Journal of Molecular Sciences. 21 (21), 8035(2020).</li>
<li>Jeong, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabidiol-induced+apoptosis+is+mediated+by+activation+of+Noxa+in+human+colorectal+cancer+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Letters%22%5BJournal%5D)">Cannabidiol-induced apoptosis is mediated by activation of Noxa in human colorectal cancer cells.</a> Cancer Letters. 447, 12-23 (2019).</li>
<li>Capes-Davis, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+lines+as+biological+models%3A+Practical+steps+for+more+reliable+research%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Research+in+Toxicology%22%5BJournal%5D)">Cell lines as biological models: Practical steps for more reliable research.</a> Chemical Research in Toxicology. 32 (9), 1733-1736 (2019).</li>
<li>Chuang, S. H., Westenbroek, R. E., Stella, N., Catterall, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+antiseizure+efficacy+of+cannabidiol+and+clonazepam+in+a+conditional+mouse+model+of+Dravet+syndrome%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Neurology%22%5BJournal%5D)">Combined antiseizure efficacy of cannabidiol and clonazepam in a conditional mouse model of Dravet syndrome.</a> Journal of Experimental Neurology. 2 (2), 81-85 (2021).</li>
<li>Orvos, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+electrophysiological+effect+of+cannabidiol+on+hERG+current+and+in+guinea-pig+and+rabbit+cardiac+preparations%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">The electrophysiological effect of cannabidiol on hERG current and in guinea-pig and rabbit cardiac preparations.</a> Scientific Reports. 10 (1), 16079(2020).</li>
<li>Verrico, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+randomized%2C+double-blind%2C+placebo-controlled+study+of+daily+cannabidiol+for+the+treatment+of+canine+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Pain%22%5BJournal%5D)">A randomized, double-blind, placebo-controlled study of daily cannabidiol for the treatment of canine osteoarthritis.</a> Pain. 161 (9), 2191-2202 (2020).</li>
<li>Barata, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroprotection+by+cannabidiol+and+hypothermia+in+a+piglet+model+of+newborn+hypoxic-ischemic+brain+damage%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Neuroprotection by cannabidiol and hypothermia in a piglet model of newborn hypoxic-ischemic brain damage.</a> Neuropharmacology. 146, 1-11 (2019).</li>
<li>Beardsley, P. M., Scimeca, J. A., Martin, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+on+the+agonistic+activity+of+delta+9-11-tetrahydrocannabinol+in+mice%2C+dogs+and+rhesus+monkeys+and+its+interactions+with+delta+9-tetrahydrocannabinol%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pharmacology+and+Experimental+Therapeutics%22%5BJournal%5D)">Studies on the agonistic activity of delta 9-11-tetrahydrocannabinol in mice, dogs and rhesus monkeys and its interactions with delta 9-tetrahydrocannabinol.</a> Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 241 (2), 521-526 (1987).</li>
<li>Ryan, D., McKemie, D. S., Kass, P. H., Puschner, B., Knych, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pharmacokinetics+and+effects+on+arachidonic+acid+metabolism+of+low+doses+of+cannabidiol+following+oral+administration+to+horses%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Testing+and+Analysis%22%5BJournal%5D)">Pharmacokinetics and effects on arachidonic acid metabolism of low doses of cannabidiol following oral administration to horses.</a> Drug Testing and Analysis. 13 (7), 1305-1317 (2021).</li>
<li>Bryda, E. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Mighty+Mouse%3A+The+impact+of+rodents+on+advances+in+biomedical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Missouri+Medicine%22%5BJournal%5D)">The Mighty Mouse: The impact of rodents on advances in biomedical research.</a> Missouri Medicine. 110 (3), 207-211 (2013).</li>
<li>Qi, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CBD+promotes+oral+ulcer+healing+via+inhibiting+CMPK2-mediated+inflammasome%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Dental+Research%22%5BJournal%5D)">CBD promotes oral ulcer healing via inhibiting CMPK2-mediated inflammasome.</a> Journal of Dental Research. , (2021).</li>
<li>Mastinu, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prosocial+effects+of+nonpsychotropic+Cannabis+sativa+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cannabis+and+Cannabinoid+Research%22%5BJournal%5D)">Prosocial effects of nonpsychotropic Cannabis sativa in mice.</a> Cannabis and Cannabinoid Research. , (2021).</li>
<li>Justice, M. J., Dhillon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+the+mouse+to+model+human+disease%3A+increasing+validity+and+reproducibility%5BTitle%5D)+AND+%22Disease+Models+%26+Mechanisms%22%5BJournal%5D)">Using the mouse to model human disease: increasing validity and reproducibility.</a> Disease Models & Mechanisms. 9 (2), 101-103 (2016).</li>
<li>Andre, R. G., Wirtz, R. A., Das, Y. T., An, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAndre%2C+RG+%22Insect+Models+for+Biomedical+Research%22">Insect Models for Biomedical Research</a>. , CRC Press. 61-72 (1989).</li>
<li>He, J., Tan, A. M. X., Ng, S. Y., Rui, M., Yu, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabinoids+modulate+food+preference+and+consumption+in+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Cannabinoids modulate food preference and consumption in Drosophila melanogaster.</a> Scientific Reports. 11 (1), 4709(2021).</li>
<li>Kanost, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multifaceted+biological+insights+from+a+draft+genome+sequence+of+the+tobacco+hornworm+moth%2C+Manduca+sexta%5BTitle%5D)+AND+%22Insect+Biochemistry+and+Molecular+Biology%22%5BJournal%5D)">Multifaceted biological insights from a draft genome sequence of the tobacco hornworm moth, Manduca sexta.</a> Insect Biochemistry and Molecular Biology. 76, 118-147 (2016).</li>
<li>Park, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contrasting+roles+of+cannabidiol+as+an+insecticide+and+rescuing+agent+for+ethanol-induced+death+in+the+tobacco+hornworm+Manduca+sexta%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Contrasting roles of cannabidiol as an insecticide and rescuing agent for ethanol-induced death in the tobacco hornworm Manduca sexta.</a> Scientific Reports. 9 (1), 10481(2019).</li>
<li>Tukey, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparing+individual+means+in+the+analysis+of+variance%5BTitle%5D)+AND+%22Biometrics%22%5BJournal%5D)">Comparing individual means in the analysis of variance.</a> Biometrics. 5 (2), 99-114 (1949).</li>
<li>Mantel, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+survival+data+and+two+new+rank+order+statistics+arising+in+its+consideration%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Chemotherapy+Reports%22%5BJournal%5D)">Evaluation of survival data and two new rank order statistics arising in its consideration.</a> Cancer Chemotherapy Reports. 50 (3), 163-170 (1966).</li>
<li>Watts, S., Kariyat, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Picking+sides%3A+Feeding+on+the+abaxial+leaf+surface+is+costly+for+caterpillars%5BTitle%5D)+AND+%22Planta%22%5BJournal%5D)">Picking sides: Feeding on the abaxial leaf surface is costly for caterpillars.</a> Planta. 253 (4), 77(2021).</li>
<li>McPartland, J. M., Agraval, J., Gleeson, D., Heasman, K., Glass, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cannabinoid+receptors+in+invertebrates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Evolutionary+Biology%22%5BJournal%5D)">Cannabinoid receptors in invertebrates.</a> Journal of Evolutionary Biology. 19 (2), 366-373 (2006).</li>
</ol>

Autorzy nie pozostają w konflikcie interesów.

Badanie żywieniowe wykazało, że wysokie dawki CBD (2 mM) hamowały wzrost owadów i zwiększały śmiertelność31. Model owadów wykazał również wrażliwość na etanol; jednak CBD skutecznie odtruło toksyczność etanolu, zwiększając ich wskaźnik przeżycia, spożycie diety i zachowania związane z poszukiwaniem żywności do podobnych poziomów jak w grupie kontrolnej (Figura 3A,B)31. Opisany system modelowania owadów składa się z trzech kryty...

W ciągu ostatnich lat uwaga publiczna skupiała się na kannabinoidach ze względu na ich potencjał terapeutyczny, w tym leczenie padaczki1, choroba Parkinsona2, stwardnienie rozsiane3, oraz różne formy raka4,5,6 z kannabidiolem (CBD). Ponieważ konopie indyjskie zostały zalegalizowane jako towar rolny w ustawie o ulepszaniu rolnictwa z 2018 r., Prawo publiczne 115-334 (ustawa rolna z 2018 r.), Konopie indyjskie i ich pochodne kannabinoidowe w przemyśle spożywczym, kosmetycznym i farmaceutycznym gwałtownie wzrosły. Dodatkowo, kliniczne izolaty pojedynczych kannabinoidów i mieszanin kannabinoidów zostały z powodzeniem przetestowane na ludziach7, linie komórkowe5,8 i różne systemy modeli zwierzęcych9,10.
Badanie kliniczne byłoby idealne do walidacji skuteczności i niekorzystnego wpływu kannabinoidów na konkretną chorobę. Istnieje jednak wiele wyzwań związanych z badaniami klinicznymi, w tym zatwierdzenie etyczne/IRB, rekrutacja i utrzymanie badanych11. Aby pokonać te przeszkody, wykorzystano różne ludzkie linie komórkowe, ponieważ linie komórkowe pochodzenia ludzkiego są opłacalne, łatwe w obsłudze, mogą ominąć problemy etyczne i zapewniają spójne i powtarzalne wyniki, ponieważ linie komórkowe są "czystą populacją komórek, które nie mają zanieczyszczenia krzyżowego innych komórek i chemikaliów"12.
Alves et al. (2021)13 przetestowali CBD w sposób zależny od dawki w trofoblastach łożyska, które są wyspecjalizowanymi komórkami łożyska, które odgrywają istotną rolę w implantacji zarodka i interakcji z dziesiętną macicą matki14. Ich wyniki wykazały, że CBD spowodowało utratę żywotności komórek, zakłócenie progresji cyklu komórkowego i indukcję apoptozy. Obserwacje te pokazują potencjalne negatywne skutki używania konopi indyjskich przez kobiety w ciąży13. Podobnie, szereg linii komórkowych wykorzystano również do zbadania farmakologicznego wpływu CBD na choroby ludzkie, w szczególności różne formy raka. Badania in vitro z powodzeniem wykazały działanie przeciwnowotworowe w trzustce15, breast8 i komórkach raka jelita grubego16. Jednakże, chociaż są powszechnie dostępne i łatwe w obsłudze, określone linie komórkowe, takie jak HeLa, HEK293, są podatne na zmiany genetyczne i fenotypowe spowodowane zmianami w ich warunkach wzrostu lub handle17.
W badaniach nad konopiami, różne systemy modeli zwierzęcych, począwszy od małych zwierząt, takich jak mouse18, świnka morska19 i rabbit19 do dużych zwierząt, takich jak canine20, prosięc21, monkey22, horse23, były wykorzystywane do badania nieznanych efektów terapeutycznych. Myszy są najbardziej preferowanym systemem modeli zwierzęcych do badań nad kannabinoidami ze względu na ich anatomiczne, fizjologiczne i genetyczne podobieństwo do ludzi24. Co najważniejsze, myszy mają receptory CB1/2 w układzie nerwowym, które są obecne u ludzi. Mają również krótszy cykl życia niż ludzie, z łatwiejszą konserwacją i obfitymi zasobami genetycznymi, co znacznie ułatwia monitorowanie działania kannabinoidów przez cały cykl życia. System ssaków jest szeroko stosowany i z powodzeniem wykazano, że CBD łagodzi zaburzenia napadowe1, zespół stresu pourazowego9, owrzodzenia jamy ustnej25 i objawy podobne do demencji10. Model mysi umożliwił również badanie interakcji społecznych osobników w społeczności, co jest niezwykle trudne w przypadku dużych zwierząt i ludzi26.
Pomimo wszystkich zalet systemu modeli zwierzęcych, jest on nadal kosztowny i wymaga intensywnej opieki podczas podawania leków i zbierania danych. Dodatkowo, istnieje analiza wykorzystania myszy w badaniach ze względu na nieodtwarzalność i słabą rekapitulację ludzkich warunków z powodu ograniczeń w projekcie eksperymentalnym i rygoru27.
Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na medyczne/przedkliniczne badania kannabinoidów, potrzebny jest system modelowy nie-ssaków. Modele bezkręgowców tradycyjnie dawały wyraźne korzyści w porównaniu z modelami kręgowców. Do istotnych korzyści należy łatwość i niski koszt hodowli wielu osobników oraz umożliwienie naukowcom monitorowania wielu pokoleń genetycznie jednorodnych populacji28. Niedawne badania dowiodły, że muszka owocowa, Drosophila melanogaster, jest skutecznym systemem modelowym owadów do badania funkcji farmakologicznych kannabinoidów w modulowaniu zachowań żywieniowych29. Wśród systemów modelowania owadów autorzy skupili się na rogówce tytoniowej, Manduca sexta, znanej również jako sfinksa karolińskiego lub jastrzębia, jako nowatorski system modelowania owadów do badań nad kannabinoidami.
Manduca sexta należy do rodziny Sphingidae. Owad jest najczęstszym szkodnikiem roślin w południowych Stanach Zjednoczonych, gdzie żywi się roślinami psiankowatymi. Model owadów ma długą historię w badaniach nad fizjologią owadów, biochemią, neurobiologią i badaniami nad interakcjami leków. Portfolio badawcze Manduca sexta obejmuje szkic sekwencji genomu, pozwalający na zrozumienie podstawowych procesów komórkowych na poziomie molekularnym30. Kolejną istotną zaletą tego modelu jest jego duży rozmiar, osiągający ponad 100 mm długości i 10 g wagi w ciągu 18-25 dni rozwoju larw. Duży rozmiar umożliwia naukowcom łatwe monitorowanie zmian morfologicznych i behawioralnych w czasie rzeczywistym w odpowiedzi na leczenie CBD. Ponadto, ze względu na wielkość, badano reakcje elektrofizjologiczne za pomocą brzusznego układu nerwowego, w tym zwoje wycięte z larw bez ustawień mikroskopu o wysokiej rozdzielczości. Unikalna funkcja pozwala naukowcom łatwo badać ostre i długoterminowe reakcje na podawany kannabinoid.
Pomimo takiej wszechstronności, M. sexta dopiero niedawno został zbadany pod kątem jego przydatności jako eksperymentalnego modelu do badań nad konopiami indyjskimi i kannabinoidami. W 2019 roku autorzy po raz pierwszy wykorzystali system modeli owadów, aby odnieść się do hipotezy, że konopie wyewoluowały, aby wytwarzać kannabidiol w celu ochrony przed owadami roślinożercami30,31. Wynik wyraźnie pokazał, że rośliny wykorzystywały CBD jako środek odstraszający od żerowania i hamowały wzrost szkodnika M. sexta caterpillar, a także powodowały zwiększoną śmiertelność31. Badanie wykazało również zbawienne działanie CBD na odurzone larwy etanolu, identyfikując potencjalny efekt nośnika etanolu jako nośnika CBD. Jak wykazano, system modelowania owadów skutecznie badał efekty terapeutyczne kannabinoidów w ciągu 3-4 tygodni przy mniejszym nakładzie pracy i kosztów niż w przypadku innych systemów zwierzęcych. Chociaż model owadów nie ma receptorów kannabinoidowych (tj. nie ma receptorów CB1/2), system modelowy stanowi cenne narzędzie do zrozumienia farmakologicznych ról kannabinoidów w sposób niezależny od receptorów kannabinoidowych.
Autorzy tego badania wcześniej pracowali z rogówką tytoniową jako modelowym systemem do badań nad kannabinoidami31. Po dokładnym rozważeniu korzyści i zagrożeń związanych ze stosowaniem M. sexta, opracowaliśmy metodę polegającą na właściwej pielęgnacji i przygotowaniu diety do badań przedklinicznych, które pozwalają na przyszłe przedkliniczne wykorzystanie w laboratoriach.

<table><tbody><tr><td>Waga analityczna</td><td>Mettler Instrument Corp.</td><td>AE100S Izolat</td><td></td></tr><tr><td>kannabidiolu (>99,4%)</td><td>Mera ogrodowa</td><td></td><td></td>Lilu</tr><tr><td></td><td>VWR INTERNATIONAL</td><td>470150-438</td><td></td></tr><tr><td>Corning 50 ml przezroczyste probówki wirówkowe z polipropylenu (PP)</td><td>VWR</td><td>89093-192</td><td></td></tr><tr><td>Alkohol etylowy, 200 Proof</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>EX0276-1</td><td></td></tr><tr><td>Komora kondycjonująca strach</td><td>Coulbourn Instrumenty</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Komora do hodowli owadów</td><td>Komory Darwina</td><td>INR034</td><td></td></tr><tr><td>Olej ze średniołańcuchowymi trójglicerydami (MCT)</td><td>Walmart</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie do wykrywania ruchu (Actimetrics)</td><td>Coulbourn Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polistyrenowa szalka Petriego (120 mm x 120 mm x 17mm)</td><td>VWR INTERNATIONAL</td><td>688161</td><td></td></tr><tr><td>Sztuczny robak tytoniowy dieta</td><td>Carolina Biological Supply Company</td><td>Pozycja # 143908</td><td>Gotowa do użycia-dieta hornworm</td></tr><tr><td>Jaja hormworm tytoniowe</td><td>Carolina Biological Supply Company</td><td>Pozycja # 143880</td><td>Jednostka 30-50</td></tr></tbody></table>

hornworm tytoniowy jako system modelowy owadów w badaniach przedklinicznych kannabinoidów

Tobacco Hornworm as an Insect Model System for Cannabinoid Pre-clinical Studies

Wraz ze zwiększonym zainteresowaniem kannabinoidami w medycynie, kilka organizmów modelowych ssaków zostało wykorzystanych do wyjaśnienia ich nieznanych funkcji farmaceutycznych. Jednak w badaniach na ssakach nadal istnieje wiele trudności, co wymaga opracowania organizmów modelowych innych niż ssaki do badań nad kannabinoidami. Autorzy sugerują hornworm tytoniowy Manduca sexta jako nowy system modelowy owadów. Protokół ten dostarcza informacji na temat przygotowania sztucznej diety z różnymi ilościami kannabidiolu (CBD), tworzenia środowiska uprawy oraz monitorowania zmian fizjologicznych i behawioralnych w odpowiedzi na leczenie CBD. Krótko, po otrzymaniu jaj robaka, jaja pozostawiono na 1-3 dni w temperaturze 25 °C w cyklu jasno-ciemnym 12:12 na wyklucie się, zanim zostały losowo rozdzielone do grupy kontrolnej (sztuczna dieta oparta na kiełkach pszenicy; AD), nośnik (AD + 0,1% średniołańcuchowy olej trójglicerydowy; Olej MCT) i grupy leczone (AD + 0,1% MCT + 1 mM lub 2 mM CBD). Po przygotowaniu pożywki, 1 larwyw stadium rozwojowym umieszczano indywidualnie w probówce o pojemności 50 ml za pomocą drewnianego patyczka do szpikulca, a następnie probówkę przykrywano gazą. Pomiary wykonano w odstępach 2-dniowych pod kątem fizjologicznych i behawioralnych reakcji na podanie CBD. Ta prosta procedura uprawy pozwala naukowcom na testowanie dużych okazów w danym eksperymencie. Dodatkowo, stosunkowo krótkie cykle życia umożliwiają naukowcom badanie wpływu leczenia kannabinoidami na wiele pokoleń jednorodnej populacji, co pozwala na uzyskanie danych wspierających projekt eksperymentalny na organizmach modelowych ssaków wyższych.

Manduca sexta jako system modelowy do badania toksyczności kannabinoidów 
Rysunek 1 przedstawia kluczowe elementy eksperymentu z CBD z wykorzystaniem bawełnianegoczerwca Manduca sexta. Duża liczba owadów (&gt;20) była hodowana indywidualnie w temperaturze 25 °C przy cyklu oświetlenia 12 h:12 h (światło: ciemność). Rozmiar, masa oraz śmiertelność owadów były mierzone w odstępach 2-dniowych w celu monitorowania odpowiedzi krótkoterminowych...

Obecny protokół dostarcza informacji instruktażowych dotyczących wykorzystania rogówki tytoniowej Manduca sexta w badaniach nad kannabinoidami. Opisana tutaj metoda obejmuje wszystkie niezbędne materiały i protokoły do monitorowania zmian fizjologicznych i behawioralnych modelu owadów w odpowiedzi na leczenie kannabidiolem (CBD).

Hornworm tytoniowy jako system modelowy owadów w badaniach przedklinicznych kannabinoidów

With increased attention on cannabinoids in medicine, several mammalian model organisms have been used to elucidate their unknown pharmaceutical ...

W protokole zaproponowano wykorzystanie hornworm tytoniowego jako systemu modelowego owadów w badaniach przedklinicznych kannabinoidów. System ten pozwala naukowcom na łatwe badanie ostrych i długoterminowych reakcji na kannabinoidy. System modelowania owadów umożliwia naukowcom zbadanie efektów terapeutycznych kannabinoidów w dużej populacji w ciągu trzech do czterech tygodni przy mniejszym nakładzie pracy i kosztów niż w przypadku innych systemów zwierzęcych.Zdobądź od 150 do 200 żywotnych jaj M.sexta i sztucznych diet opartych na kiełkach pszenicy. Umieść jaja robaka na styropianowej szalce Petriego ze sztuczną warstwą diety na bazie kiełków pszenicy i przenieś jaja do komory hodowlanej owadów utrzymywanej w temperaturze 25 stopni Celsjusza i wilgotności względnej od 40 do 60%. Pozwól jajom wykluć się przez jeden do trzech dni w komorze do hodowli owadów.Aby przygotować 200-milimolowy roztwór podstawowy kannabidiolu, dodaj 1,26 grama izolatu kannabidiolu o czystości większej niż 98% w 20 mililitrach etanolu lub 100% średniołańcuchowego oleju trójglicerydowego. Dodaj pięć mililitrów i 10 mililitrów 200-milimolowego roztworu podstawowego kannabidiolu do 1000 gramów sztucznej diety na odpowiednio jeden milimolowy i dwumilimolowy kannabidiol. Dozuj 20 gramów nośnika kontrolnego i pożywki zawierającej kannabidiol na dno 50-mililitrowej probówki.Losowo rozprowadź około dwóch milimetrowych larw pierwszego stadium rozwojowego pojedynczo w 50-mililitrowej probówce i przykryj perforowaną pokrywką lub gazą. Hoduj je w komorze do hodowli owadów utrzymywanej w temperaturze 25 stopni Celsjusza z 12-godzinnym cyklem światło-ciemność. Aby zmierzyć wzrost larw, należy zapisać początkową masę i wielkość każdej grupy za pomocą odpowiednio wagi analitycznej i linijki, a następnie wprowadzić larwy do ich odpowiedniej diety.Odejmij masę larw przy każdym pomiarze w odstępach dwudniowych od masy początkowej, aby określić przyrost masy między etapami rozwoju larw. Zapisz również liczbę dni między etapami rozwoju w stadium rozwojowym, aby zrozumieć różnice w ramach czasowych rozwoju do przepoczwarzenia. Aby zmierzyć spożycie diety, zapisz początkowe gramy diety na początku eksperymentu i odejmij je od pozostałej ilości diety, gdy larwy weszły w pełną fazę przepoczwarzenia.W celu pomiaru ruchliwości larw należy pozwolić badanemu owadowi zaaklimatyzować się w komorze kondycjonowania strachu przez co najmniej pięć minut i śledzić odległości, jakie trzy grupy owadów w piątym stadium rozwojowym przebyły przez pięć minut. Następnie uruchom oprogramowanie do wykrywania ruchu, aby przeanalizować reakcję mobilności. Owady hodowane na sztucznej diecie wykazywały najlepszą wydajność wzrostu.Kontrola pojazdu, w której zastosowano 0,1% olej trójglicerydowy o średniej długości łańcucha jako środek rozpuszczający izolat CBD, również wykazała normalny wzrost bez żadnych szkodliwych skutków. Jednak wysoka dawka CBD wynosząca dwa milimetry powodowała utratę wagi i prowadziła do wyższej śmiertelności niż w grupach kontrolnych i nośnikach. Larwy M.sexta hodowane w AD z jednym milimetrem CBD spożywały co najmniej 3,1 razy większą dietę niż te hodowane na diecie z dodatkiem etanolu.Jednak spożycie w diecie owadów hodowanych na dwóch milimolowych pożywkach z dodatkiem CBD nie różniło się znacząco od larw hodowanych na diecie opartej wyłącznie na etanolu. Indeks ruchomości larw M.sexta hodowanych w różnych warunkach pokazuje, że 1% etanol i jeden milimolowy larw traktowany CBD nie wpływały na mobilność. Zabiegi 2% etanolem okazały się śmiertelne.Dodanie wysokiej dawki CBD do AD zawierającej 2% etanolu przywróciło niską mobilność. Po dodaniu CBD do diety, całkowicie zhomogenizuj dietetyczną mieszankę CBD i hoduj owady w komorze do hodowli owadów utrzymywanej w temperaturze 25 stopni Celsjusza i wilgotności od 40 do 60%, aby uniknąć wybuchu grzybów. Reakcje elektrofizjologiczne można również monitorować za pomocą zwojów łańcucha brzusznego wypreparowanych z Manduca sexta, aby określić, czy CBD wpływa na centralny układ nerwowy dżdżownicy tytoniowej.System modeli owadów umożliwi naukowcom zbadanie farmaceutycznych ról innych głównych i drugorzędnych kannabinoidów poprzez testowanie na wielu generacjach, co pozwoli na opracowanie projektu eksperymentalnego na ssakach wyższych.

tobacco-hornworm-as-an-insect-model-system-for-cannabinoid-pre

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

W niniejszym filmie zaprezentowano test sprawdzający tolerancję na nikotynę u dwóch rodzajów mszyc: jednej, która żeruje na roślinach tytoniu w polu, oraz drugiej, która tego nie robi.

Badanie tolerancji nikotyny u mszyc z wykorzystaniem eksperymentu z dietą sztuczną

Opisana tutaj metoda wykorzystuje bezpośrednią iniekcję bakterii entomopatogennych do hemocelu larw owada Manduca sexta. M. sexta jest owadem dostępnym komercyjnie i dobrze przebadanym. W związku z tym metoda ta stanowi proste podejście do analizy interakcji gospodarz-bakteria z perspektywy jednego lub obu partnerów.

Hodowla i iniekcja larw Manduca sexta w celu oceny wirulencji bakterii

Biomasa roślinna stanowi źródło odnawialne dla wielu produktów, w tym paliwa, paszy, żywności i różnych materiałów. W artykule badamy właściwości drzewa tytoniowego (Nicotiana glauca) i topoli jako odpowiednich źródeł dla rurociągu biorafineryjnego.

Profilowanie transkryptu i metabolitów w celu oceny drzewa tytoniowego i topoli jako surowca dla przemysłu biotechnologicznego

Celem tego protokołu jest wystawienie ludzkich organotypowych 3D modeli tkanek oskrzelowych i nosowych na główny nurt dymu papierosowego (CS) na granicy powietrze-ciecz. Wpływ CS na tkanki jest następnie badany za pomocą testu aktywności cytochromu P450, pomiaru bicia rzęsek i podejścia opartego na biologii systemowej.

Ocena skutków powtarzającego się narażenia organotypowych modeli 3D hodowli tkanek oskrzelowych i nosowych na cały dym papierosowy

Przedstawiona metoda tworzy naturalną tkankę roślinną uszkodzoną przez roślinożerców poprzez zastosowanie larw Manduca sexta do oderwanych liści ziemniaka. Tkanka roślinna jest badana pod kątem ekspresji sześciu homologów czynników transkrypcyjnych biorących udział we wczesnych reakcjach na roślinożerność owadów.

Testy oderwanych liści w celu uproszczenia badań ekspresji genów u ziemniaków podczas porażenia owadem żującym Manduca sexta

Galleria mellonella została niedawno uznana za powtarzalny, tani i etycznie akceptowalny model infekcji dla kompleksu Mycobacterium tuberculosis. W tym miejscu opisujemy i demonstrujemy kroki podjęte w celu ustalenia skutecznego zakażenia G. mellonella bioluminescencyjnym Mycobacterium bovis BCG lux.

Wykorzystanie bezkręgowców Galleria mellonella jako modelu infekcji do badania kompleksu Mycobacterium tuberculosis

Tutaj opisujemy model in vitro do izolowania i różnicowania mysich komórek nabłonka dróg oddechowych, skupiając się na ich aklimatyzacji do przewlekłego ekstraktu z dymu papierosowego (CSE). Model może zostać wykorzystany do kompleksowego scharakteryzowania multiomicznego wpływu CSE, co może dostarczyć informacji na temat reakcji komórkowych na przewlekłe narażenie na dym tytoniowy.

Model in vitro do badania różnicowania i zmian multiomiki na mysich komórkach nabłonka dróg oddechowych stymulowanych ekstraktem z dymu papierosowego

Wkłady do waporyzacji destylatów z konopi indyjskich to urządzenia zasilane bateryjnie, które aerozolują ekstrakty zawierające wysokie stężenia kannabinoidów. Brak ustalonych modeli przedklinicznych dla tych produktów stwarza wyzwania w badaniu ich skutków fizjologicznych. Aby wypełnić tę lukę, opracowano standaryzowany przedkliniczny mysi model inhalacji dla waporyzowanych destylatów konopi.

Opracowanie przedklinicznego modelu inhalacji do testowania waporyzowanych destylatów z konopi indyjskich

Ponieważ ograniczenia prawne się zmieniają, co skutkuje zwiększoną dostępnością produktów kannabinoidowych, niezwykle ważne jest opracowanie modeli do badania wpływu tych ekspozycji, szczególnie podczas ciąży. Opracowano przedkliniczny model umiarkowanej prenatalnej ekspozycji na kannabinoidy poprzez dobrowolne spożycie, co umożliwia bardziej dogłębne badania.

Przedkliniczny model prenatalnej ekspozycji na delta-9-tetrahydrokannabinol w celu oceny jego wpływu na wyniki neurorozwojowe

Δ 9-tetrahydrokannabinol (THC) jest odurzającym składnikiem konopi indyjskich i substancją kontrolowaną w Stanach Zjednoczonych. W artykule przedstawiono standardowe procedury pozyskiwania, przechowywania i podawania THC myszom zgodne z obowiązującymi przepisami prawnymi oraz pokrótce przedstawiono metodę oceny podstawowych efektów farmakodynamicznych THC u gryzoni.

Podawanie Δ 9-tetrahydrokannabinolu (THC) u młodych i dorosłych myszy

Poznaj wykorzystanie Manduca sexta jako modelu owadzego w badaniach przedklinicznych kannabinoidów. Ta metoda pozwala szybko ocenić odpowiedzi na CBD przy niższych kosztach niż modele ssacze.

Hornworm tytoniowy jako system modelowy owadów w badaniach przedklinicznych kannabinoidów

Przeglądaj więcej filmów