Pysgod Sebrafish, Medaka a Lladdfa Turquoise Ar gyfer Deall Anhwylderau Niwro-ddirywiol/Niwroddatblygiadol Dynol Rhan 5

5. Anhwylderau Niwroddatblygiadol Dynol mewn Pysgod Bach

Mae anhwylderau niwroddatblygiadol dynol yn cael eu diagnosio yn seiliedig ar y berthynas gymharol rhwng ymddygiad person a chymdeithas, megis nodweddion datblygiadol ac anawsterau mewn bywyd cymdeithasol, nad ydynt yn seiliedig ar ddiagnosis genetig neu fiofarcwyr fel sganiau MRI [123].

Mae anhwylderau niwroddatblygiadol yn cyfeirio at anawsterau neu rwystrau penodol yn natblygiad y system nerfol yn ystod plentyndod, sy'n effeithio ar ddatblygiad corfforol, gwybyddol ac ymddygiadol y plentyn. Mae'r afiechyd hwn yn gyffredin ymhlith plant ac mae llawer o blant yn cael eu heffeithio. Fodd bynnag, nid yw anhwylderau niwroddatblygiadol yn golygu y bydd plant yn cael eu heffeithio trwy gydol eu hoes. Gydag ymyrraeth wyddonol a gofal teuluol, gall plant dyfu a datblygu'n iach yn oedolion.

Cof yw un o alluoedd gwybyddol pwysig bodau dynol. Mae'n rhan annatod o'n bywyd bob dydd a'n gwaith astudio. Mae effaith anhwylderau niwroddatblygiadol ar y cof yn cael ei amlygu'n bennaf yn yr agweddau canlynol: Yn gyntaf, gall anhwylderau niwroddatblygiadol effeithio ar allu dysgu plant. Oherwydd bod datblygiad y system nerfol yn cael ei effeithio, efallai y bydd gan y plentyn anawsterau iaith a chyfathrebu, a all ei gwneud hi'n anodd i'r plentyn ddeall y wybodaeth a'r deunyddiau dysgu a addysgir gan yr athro. Ar yr un pryd, efallai na fydd plant yn canolbwyntio yn ystod y broses ddysgu ac yn cael anhawster canolbwyntio ar gwblhau tasgau, a fydd hefyd yn effeithio ar eu cof.

Yn ail, gall anhwylderau niwroddatblygiadol effeithio ar allu plentyn i gymdeithasu a rheoli emosiynau. Gall hyn achosi i blant gael anhawster i ryngweithio â chyfoedion a ffurfio perthynas ddofn â nhw. Gall y broblem iechyd cymdeithasol ac emosiynol hon arwain at ansefydlogrwydd meddyliol plentyn, a all effeithio ar y cof.

Fodd bynnag, er bod anhwylderau niwroddatblygiadol yn cael rhywfaint o effaith ar y cof, nid yw hyn yn golygu na all plant gael sgiliau cof da. Gydag ymyrraeth wyddonol a gofal teuluol, gall plant oresgyn yr anawsterau hyn yn raddol. Gall rhieni helpu eu plant i sefydlu arferion astudio da yn unol â'u hanghenion, darparu tiwtora wedi'i dargedu, a gweithio gydag athrawon i greu amgylchedd da ar y cyd ar gyfer twf a datblygiad eu plant.

Yn ogystal, gall plant sy'n cymryd rhan mewn rhai gweithgareddau chwaraeon, gweithgareddau cerddoriaeth, ac ati sy'n addas ar eu cyfer hefyd fod o fudd i'w datblygiad corfforol a deallusol. Gall hefyd helpu i gryfhau eu galluoedd cymdeithasol ac emosiynol, a thrwy hynny wella eu cof.

Yn fyr, gall anhwylderau niwroddatblygiadol gael effaith benodol ar gof plant, ond nid yw hyn yn effeithio ar dwf iach y plentyn. Trwy ymyrraeth wyddonol a gofal teuluol, gall plant oresgyn rhwystrau yn raddol, datblygu sgiliau cof da, a thyfu'n dalentau defnyddiol. Gellir gweld bod angen i ni wella cof, a gall Cistanche deserticola wella cof yn sylweddol, oherwydd gall Cistanche deserticola hefyd reoleiddio cydbwysedd niwrodrosglwyddyddion, megis cynyddu lefelau acetylcholine a ffactorau twf. Mae'r sylweddau hyn yn bwysig iawn ar gyfer cof a dysgu. Yn ogystal, gall Cistanche deserticola hefyd wella llif y gwaed a hyrwyddo cyflenwad ocsigen, a all sicrhau bod yr ymennydd yn derbyn digon o faetholion ac egni, a thrwy hynny wella bywiogrwydd a dygnwch yr ymennydd.

Cliciwch gwybod atchwanegiadau i wella cof

Un cyfyngiad ar ddefnyddio pysgod bach i astudio anhwylderau niwroddatblygiadol yw nad yw'n debygol y bydd pysgod bach yn bodloni'r meini prawf diagnostig ar gyfer yr anhwylderau niwroddatblygiadol dynol hynny.

Er ei bod yn anodd cymhwyso swyddogaethau lefel uwch cymhleth bodau dynol i bysgod sebra, cafwyd adroddiadau yn ystod y blynyddoedd diwethaf y gellir defnyddio pysgod sebra fel anifail enghreifftiol ar gyfer anhwylderau niwroddatblygiadol trwy gymhwyso dadansoddiad ymddygiad sy'n dynwared ymatebion cymdeithasol dynol.

Ar ben hynny, fel y crybwyllwyd eisoes, mae defnyddioldeb pysgod bach yn y labordy fel anifail enghreifftiol ar gyfer anhwylderau niwroddatblygiadol wedi arwain at lawer o ganfyddiadau diddorol o ran arsylwadau cyson o'r raddfa gellog a moleciwlaidd i ddadansoddi meinwe, datblygiadol ac ymddygiadol. Anhwylder sbectrwm awtistiaeth ( ASD) yw un o'r anhwylderau niwroddatblygiadol mwyaf cyffredin.

Er nad yw pathogenesis ASD wedi'i sefydlu, mae canfyddiadau dadansoddiad genetig cynhwysfawr o gleifion ag ASD wedi'u cronni, ac mae cronfa ddata o enynnau risg ar gyfer dechrau ASD wedi'i chreu. Mae SFARI (https://gene.sfari.org/; a gyrchwyd ar 30 Tachwedd 2021), cronfa ddata a weithredir gan Sefydliad Simon yn yr Unol Daleithiau, ar gael i gyfeirio ati. Ar hyn o bryd mae 1023 o enynnau cofrestredig wedi'u dosbarthu yn ôl risg.

At hynny, mae ffactorau genetig wedi'u cydnabod yn y pathogenesis o anhwylder diffyg sylw / gorfywiogrwydd (ADHD), ac yn y blynyddoedd diwethaf, mae canfyddiadau meta-ddadansoddiadau o ddadansoddiadau cysylltiad genom-eang wedi cronni [124-126]. Mae'r canlynol yn grynodeb o adroddiadau ymchwil sy'n defnyddio modelau zebrafish mutant o enynnau y credir eu bod yn gysylltiedig â'r anhwylderau niwroddatblygiadol hyn (Tabl 2).

Mae DYRK1A yn serine / threonine kinase sy'n hanfodol ar gyfer datblygiad a gweithrediad yr ymennydd, a gwelir gor-actifadu'r protein hwn yn syndrom Down [133]. Yn ogystal, mae DYRK1A yn perthyn i sgôr 1 yng nghronfa ddata SFARI ac fe'i hystyrir yn enyn risg hynod berthnasol ar gyfer ASD. Mae Kim et al. cynhyrchu a dadansoddi Dyrk1aa knockoutzebrafish, ortholog o DYRK1A.

Roeddent yn dangos bod pysgod llawn dwf yn dangos microseffalïau, dangosodd dadansoddiad ymddygiad fod ymddygiad pryder yn cael ei leihau gan y prawf tanc newydd, a bod rhyngweithio cymdeithasol yn cael ei amharu gan y prawf heigio a'r prawf ffafriaeth gymdeithasol.

Daethant i'r casgliad bod hwn yn newid ymddygiad tebyg i awtistig mewn pysgod [127]. Yn yr un modd, cynhyrchwyd llinellau cnocio ortholog zebrafish ar gyfer SHANK3 aNRXN2, sy'n perthyn i sgôr 1 o enynnau risg ASD yng nghronfa ddata SFARI. Mynegir SHANK3 yn eang yn yr ymennydd ac mae'n ymwneud yn bennaf â ffurfio sgaffaldiau postsynaptic a niwrodrosglwyddiad [134].

Mae Liu et al. cynhyrchu zebrafish taro Shank3b a ddangosodd amhariad ar ryngweithiadau cymdeithasol trwy ddadansoddi ymddygiad ac adroddodd am lai o fynegiant o Homer1, protein sy'n rhwymo SHANK, yn ymennydd pysgod oedolion [128]. Mae NRXN2 yn brotein trawsbilen sy'n byw yn y derfynell presynaptig ac sy'n ymwneud ag adeiladu insynapse a mecanweithiau rhyddhau niwrodrosglwyddydd [135].

Mae llygod mawr NRXN2 wedi cael eu defnyddio fel model ar gyfer awtistiaeth a dangoswyd eu bod yn dangos ymddygiad cynyddol tebyg i orbryder mewn profion fel y prawf blwch golau/tywyll a’r drysfa uwch a mwy [136]. Roedd Koh et al. cynhyrchodd Nrxn2a zebrafish knockout a chanfuwyd mwy o ymddygiad tebyg i bryder yn y prawf tanc newydd, gan awgrymu bod newidiadau ymddygiad tebyg i awtistiaeth hefyd yn digwydd mewn zebrafish [129].

Gelwir PER1 yn enyn cloc, ac mae dadansoddiad cymdeithas genom-eang o gleifion ADHD yn awgrymu bod y genyn hwn yn enyn risg ar gyfer ADHD [124]. Roedd Huang et al. creu Per1bknockout zebrafish a dangosodd fod pobl ifanc yn orfywiog, wedi cynyddu amlder ymosodiad yn y prawf ymosodiad drych-ddelwedd, ac yn cael eu hachub gan ficro-chwistrelliad o mRNA per1b.

Fe wnaethant hefyd ddangos bod y cynnwys dopamin wedi gostwng mewn zebrafishbrains cnocio Per1b ac y gallai'r ffenoteip gorweithredol gael ei achub gan selegiline (atalydd monoamineoxidase B) neu methylphenidate (atalydd cludo dopamin, triniaeth ADHD dynol).

Buont hefyd yn dadansoddi llygod taro PER1. Yn debyg i'r model zebrafish, dangosodd llygod PER1knockout orfywiogrwydd a llai o gynnwys dopamin mewn samplau ymennydd, gan awgrymu'r posibilrwydd y gallai annormaleddau PER1 fod yn gysylltiedig â niwralabnormaleddau dopaminergig yn ADHD [131]. Mae'r adroddiad hwn yn eithaf trawiadol oherwydd ei fod yn awgrymu ffenoteip sydd wedi'i gadw'n helaeth ymhlith rhywogaethau asgwrn cefn, gan gynnwys nodweddion ymddygiadol.

I grynhoi sut mae nodweddion ymddygiadol zebrafish yn mynegi symptomau anhwylderau niwroddatblygiadol dynol, mae "ymateb i bryder" yn cyfateb i orsensitifrwydd synhwyraidd/amddifadedd synhwyraidd mewn anhwylderau sbectrwm awtistiaeth, "diffyg gorlenwi" fel anhawster mewn cyfathrebu cymdeithasol a rhyngweithio rhyngbersonol a "gorfywiogrwydd ac ymddygiad ymosodol" fel ffenoteipiau ar gyfer symptomau gorfywiogrwydd/byrbwylltra mewn ADHD, gellir eu gwerthuso ym mhob assay.

Hyd yn oed os nad yw'r gwahaniaethau anatomegol a ffisiolegol yn glir mewn model clefyd, os gellir cael rhywfaint o ffenoteip trwy ddadansoddi ymddygiad, gellir ei ddefnyddio fel carreg filltir i asesu a all rhywfaint o ymyrraeth ddarparu achubiaeth, megis sgrinio ffarmacolegol trwybwn uchel [130- 132].

Yr hyn y dylid ei ystyried yn ofalus yw ei ddehongliad wrth ddadansoddi ymddygiad. Er bod gan ddadansoddiad ymddygiad llygod mawr hanes hir ac wedi'i safoni gan lawer o ymchwilwyr, mae'r dadansoddiad ymddygiadol o bysgod sebra yn dal i fod yn ei gyfnod datblygu.

Er enghraifft, mae'r prawf tanc newydd yn olrhain ymddygiad pysgod sebra ar ôl iddynt gael eu trosglwyddo i danc newydd ac yn agregu ac yn prosesu'n ystadegol faint o amser y maent wedi'i dreulio i ba ddyfnder dŵr a pha mor bell y gwnaethant deithio. Yn yr assay hwn, mae pysgod sebra yn treulio amser yn cuddio ar waelod y tanc yn gyntaf ac yna maent yn ehangu eu hystod o weithgareddau i'r wyneb yn raddol.

Os gwelir bod thezebrafish yn treulio llai o amser ar waelod y tanc ac yn dechrau symud yn agosach at yr wyneb ar unwaith, gall fod ag ystyron gwahanol yn dibynnu a yw'n cael ei esbonio fel "ddim yn teimlo'n bryderus yn hawdd" neu "gorfywiogrwydd a byrbwylltra". Gweler y cyfeiriadau ar gyfer rhestr o ymddygiadau zebrafish [137], crynodeb o ddadansoddiad ymddygiadol a'i gyfyngiadau, a chyferbyniad â dadansoddiad ymddygiadol mewn llygod [138-140].

Mae dadansoddiad ymddygiad yn edrych ar arferion pysgod, ond mae angen eu hystyried yn feirniadol wrth eu cymhwyso i fodau dynol. Byddai’n fwy argyhoeddiadol pe bai tueddiadau mewn ffenoteipiau i’w gweld mewn profion lluosog, yn hytrach na gwneud rhagdybiaethau yn seiliedig ar ganlyniad un dadansoddiad ymddygiadol.

Yn ogystal â dadansoddi ymddygiad, mae mathau eraill o ddulliau a all werthuso ymatebion straen hefyd yn cael eu hystyried; er enghraifft, trwy werthuso lefel y cortisol, sef un o'r hormonau straen [141-143].

Mae yna lawer o agweddau anhysbys o hyd o ddefnyddio model asa pysgod bach ar gyfer swyddogaethau uwch yr ymennydd dynol ac anhwylderau niwroddatblygiadol dynol, a gobeithiwn y bydd ymchwil gynyddol yn cael ei gronni.

Yn ogystal, defnyddir pysgod sebra hefyd ym maes seiciatreg i ddadansoddi sgitsoffrenia ac iselder. Mae'n ddiddorol iawn gweld ffenoteip pysgodyn sebra fel anifail model ar gyfer symptomau seiciatrig [144,145]. Er bod y meysydd yn wahanol, defnyddir pysgod sebra mewn ffyrdd tebyg i'r rhai a ddisgrifir yn yr adolygiad hwn. Am ragor o wybodaeth, cyfeiriwch at gyhoeddiadau rhagorol eraill [139,146,147].

6. Casgliadau

Yn yr adolygiad hwn, rydym wedi trafod nodweddion pysgod sebra, medaka, a turquoisekillifish yn y labordy a'r dadansoddiad gwirioneddol o glefydau niwroddirywiol ac anhwylderau niwroddatblygiadol gan ddefnyddio'r pysgod bach hyn. Wrth ddadansoddi anhwylderau niwrolegol dynol, mae pysgod bach yn anifeiliaid model da iawn a byddant yn cael eu datblygu ymhellach yn y dyfodol. Ar y pwynt hwn, mae angen inni gael ymdeimlad o ostyngeiddrwydd tuag at anifeiliaid model mamalaidd. Hyd yn oed os dangosir canlyniadau arbrofol amrywiol mewn pysgod bach, os gellir dangos yr un peth mewn llygod, gall yr effaith fod yn fwy mewn llygod.

Er mwyn dangos ystyr a gwerth defnyddio pysgod bach, disgwylir i ddyluniadau ymchwil fanteisio ar nodweddion pysgod bach a'u buddion yn y labordy, fel y disgrifir yn yr adolygiad hwn. Yn ogystal, ni ddylem anghofio ein bod yn edrych ar y nerfus dynol system trwy bysgod bach. Efallai nad yw'n glir beth mae'r newidiadau yn yr RNA a phroteinau mewn pysgod bach yng nghyd-destun afiechydon ac anhwylderau dynol yn ei olygu os ydym yn talu sylw i bysgod bach yn unig.

Mae'r un peth yn berthnasol i ystyr y newidiadau mewn morffoleg a swyddogaethau ffisiolegol ar lefel yr organau ac ystyr newidiadau mewn ymddygiad a geir trwy ddadansoddiad ymddygiadol. Bydd ystyr y canlyniadau a geir o bysgod bach yn dod yn glir pan fydd y canlyniadau'n cael eu pontio i anifeiliaid model mamalaidd fel llygod ac yna i ddadansoddiad dynol. Os gellir sefydlu perthynas o'r fath rhwng pysgod bach a samplau eraill, gall y pysgod hyn ddod yn offer cynyddol bwerus a defnyddiol ar gyfer datrys anhwylderau niwrolegol dynol.

Cyfraniadau Awdur: HM a KK ysgrifennodd y llawysgrif. Mae pob awdur wedi darllen a chytuno i'r fersiwn cyhoeddedig o'r llawysgrif.

Ariannu: Cefnogwyd y gwaith hwn gan grantiau AMED (Rhifau Grant JP19gm6110028 a JP19dm0107154 (HM)), Sefydliad Gwyddoniaeth Takeda (HM), JSPS KAKENHI (Rhifau GrantJP 14516799 (HM), JP 16690735 (HM79) a JP 6) a JST [Moonshot R&D] [Rhif Grant JPMJMS2024] (HM).

Datganiad y Bwrdd Adolygu Sefydliadol: Amherthnasol.

Datganiad Cydsyniad Gwybodus: Amherthnasol.

Datganiad Argaeledd Data: Mae data ac offer a ddisgrifir yn y llawysgrif hon ar gael ar gais.

Diolchiadau: Rydym yn cydnabod Shinano Kobayashi a Noriko Matsui am gymryd rhan mewn trafodaethau di-fudd a darparu cefnogaeth barhaus. Cydnabyddwn Ai Ito am ei gwaith ar y darluniau.

Gwrthdaro Buddiannau: Nid yw'r awduron yn datgan unrhyw wrthdaro buddiannau.

Cyfeiriadau

1. Delomas, TA; Dabrowski, K. Larfal yn magu pysgod sebra ar dymheredd is-optimaidd. J. Therm. Biol. 2018, 74, 170–173. [CrossRef]

2. Shima, A. ; Mitani, H. Medaka fel organeb ymchwil: Gorffennol, presennol a dyfodol. Mech. Dev. 2004, 121, 599–604. [CrossRef]

3. Kirchmaier, A.S.; Naruse, K.; Wittbrodt, J.; Loosli, F. Bocs offer genomig a genetig y teleost medaka (Oryzias latipes). Geneteg2015, 199, 905–918. [CrossRef]

4. Reichard, M.; Polacik, M.; Sedlácek, O. Dosbarthiad, polymorphism lliw a defnydd cynefin y lladd-bysgod Affricanaidd Nothobranchiusfurzeri, yr asgwrn cefn gyda'r rhychwant oes byrraf. J. Pysgod. Biol. 2009, 74, 198–212. [CrossRef]

5. Dozian, J. ; Kean, S.; Seidel, J.; Valenzano, DR Protocol ar gyfer Tai Labordy ar gyfer Lladd Môr Turquoise (Nothobranchius furzeri).J. Vis. Exp. 2018, 134, 57073. [CrossRef]

6. Valenzano, DR; Benayoun, BA; Singh, PP; Zhang, E.; Etter, PD; Hu, CK; Clément- Ziza, M.; Willemsen, D.; Cui, R. ; Harel, I.;et al. Mae Genom Turquoise Killifish Affricanaidd yn Rhoi Mewnwelediad i Esblygiad a Phensaernïaeth Genetig Hyd Oes. Cell 2015,163, 1539–1554. [CrossRef]

7. Poeschla, M. ; Valenzano, DR Y lladd pysgodyn turquoise: Model y gellir ei drin yn enetig ar gyfer astudio heneiddio. J. Exp. Biol. 2020, 223 (Cyflenwad. 1), jeb209296. [CrossRef]

8. Lowery, ALl; Sive, H. Mae ffurfio cychwynnol fentriglau ymennydd zebrafish yn digwydd yn annibynnol ar gylchrediad ac mae angen cynhyrchion genyn nagie okoand snakehead/atp1a1a.1. Datblygiad 2005, 132, 2057–2067. [CrossRef]

9. Holzschuh, J.; Ryu, S.; Aberger, F.; Driever, W. Mae mynegiant cludwr dopamin yn gwahaniaethu niwronau dopaminergig oddi wrth niwronau catecholaminergig eraill yn yr embryo zebrafish sy'n datblygu. Mech. Dev. 2001, 101, 237–243. [CrossRef]

10. Tay, TL; Ronneberger, O.; Ryu, S.; Nitschke, R.; Driever, W. Dadansoddiad tafluniad catecholaminergig cynhwysfawr yn datgelu integreiddiad niwronau sebrafish esgynnol a disgynnol systemau dopaminergig. Nat. Cymmun. 2011, 2, 171. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com