Получение мутантов Замедление, ускоренного и Обратный Старение в Honey Bee Model
Summary
В пчелиных работников, старение зависит от социального поведения, а не на хронологический возраст. Здесь мы показываем, как рабочие-типы с очень разных форм старения могут быть получены и проанализированы на клеточного старения.
Abstract
Обществ очень социальные животные имеют огромные различия продолжительности жизни между тесно связанных лиц. Среди общественных насекомых, пчел является лучшим создана модель для изучения, как пластичность в продолжительности жизни и старения объясняется социальными факторами.
Работник каста медоносных пчел включает пчел-кормилиц, которые имеют тенденцию выводок и измельчителей пчел, которые собирают нектар и пыльцу. Предыдущая работа показала, что функции мозга и летно-технические характеристики стареют быстрее, в фуражиров, чем у медсестер. Тем не менее, функции мозга могут восстановиться, когда комбайны вернуться к кормящих задач. Такие модели ускоренного и обратной функциональной старения связаны с изменившимися метаболических уровней ресурсов, чтобы изменения в белковой изобилии и иммунной функции. Вителлогенина, желток белок с адаптированными функций в гормональной и клеточной защиты может служить важным регуляторным элементом в сети, который управляет разную динамику старения в работников.
Здесь мы опишем, как появление медсестер и фуражиров можно контролировать, и манипулировать, в том числе обращения от обычно короткоживущих фуражиров в долгоживущих медсестер. Наши представительства результаты показывают, как люди с подобным хронологическим возрастом дифференцируются в фуражиров и пчел-кормилиц в экспериментальных условиях. Мы примером того, как поведенческая разворот от фуражиров обратно в медсестер может быть подтверждено. Последний, мы покажем, каким образом различные клеточное старение можно оценить, измеряя накопление липофусцина, универсальный биомаркера старения.
Для изучения механизмов, которые могут связать социальные влияния и старения пластичность, этот протокол обеспечивает стандартизированный набор инструментов, чтобы приобрести соответствующую образец материала, а также улучшить сопоставимость данных среди будущих исследований.
Introduction
Сложные колонии структуры высоко социальные животные поддерживаются через взаимодействия репродуктивного касты, и помощник каста как правило, не воспроизводящих работников с различным поведением социальных задач. В разных рабочих, конкретные физиологическая адаптация включить различные поведения уходу Сиб, и также связаны с экстремальными различия продолжительности жизни. Медоносные пчелы и землекопы представляют наиболее развитых животных моделей для изучения, как социальность, связано с особенностями ускоряется, незначительным или обратить вспять старение 1-3.
В пчелиных колоний, одна кладка яиц королева помогает тысяч рабочих, которые имеют тенденцию к выводка, корм для пищи, а также участвовать в охране, терморегуляцию или гигиенические поведения 4. Из числа этих работников являются чрезвычайно короткоживущие комбайны, пчел-кормилиц с промежуточной и зима (diutinus) пчелы с длинными продолжительности жизни. Лица, однако, не являются постоянно привязан к определенной гореrker типа, но показать гибкую поведенческую онтогенез: они переходят из одной поведения социальной задачи на другую ("временные касты"). Кэллоу пчелы могут изменить в племенных тенденцию пчел-кормилиц, которые в конечном итоге может изменить к внешнему нагула. Однако неопытный гнезда пчелы могут также превращаться в самый долгоживущий зимних пчел, и короткоживущие комбайны могут даже вернуться в обычно долгоживущих медсестер. Работники с крайности (зимних пчел) и промежуточного соединения (пчел-кормилиц) продолжительность жизни имеют хорошо развитые пищевые производства и хранения органов с обильным ресурсов – в отличие от короткоживущих фуражиров (отзывы в 1,5). Тем не менее, что регулирование индивидуальной продолжительности жизни выходит за рамки простых изменений в балансе ресурсов индивида можно судить по исследованиям на желтка белок, который имеет различные адаптированные функции в не-воспроизведения касты, такие как производство желе 6, гормонального контроля 7, иммунная 8 и антиоксидантное обороны 9.
Модели Functional снижение (старение) зеркало продолжительность жизни неравенство среди работников, как это установлено для обоняния, а также для других мозговых или двигательных функций 10-13. В частности, значительное снижение функции обучения только после двух недель поиска пищи соответствует аналогичный прогрессирование смертности в фуражиров 14, в отличие от отсутствия обнаруживаемой упадка (незначительным увядания) в долгоживущих зимних пчел 15.
Чтобы определить молекулярные отпечатки пальцев гибкой старения мы адаптированы установленные экспериментальные парадигмы, которые позволяют для мониторинга и управления переходами старения типа 8,16,17. Эксперимент 1 детали, как получить образцы, в которых последствия хронологическим возрастом и работник типа конкретных социального поведения в области старения могут быть разделены. Эксперимент 2 описывает разворот фуражиров ускоренными в пчел-кормилиц с динамикой замедленных старения. Эксперимент 3 обеспечивает подход для зондирования эффекты клеточного старения на Anatomicaл количественное установленном биомаркеров для клеточного старения (липофусцина) 18.
Protocol
Representative Results
Discussion
Мы здесь принять описано ранее подходы 8,16,17,19,20, и интегрировать их в единый рабочий процесс, который будет способствовать изучению гибкую старение в медоносных пчел. Наша цель заключается в предоставлении ученым, которые новичок в этой области со стандартизированным набор инстр…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Осман Kaftanoglu за полезные советы и помощь во время съемок. Мы хотели бы поблагодарить анонимных рецензентов за ценные комментарии. Эта работа была поддержана Исследовательским советом Норвегии (гранты 180504, 191699 и 213976), Мари Curie/FP7 (проект исх. 238665), Национального института по проблемам старения (грант НИА P01 AG22500), и Благотворительные фонды Пью.
Materials
| Name of reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| Apifonda | Südzucker AG, Mannheim/Ochsenfurt, Germany | ||
| paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
| phosphate-buffered saline | Sigma-Aldrich | P4417 | |
| Glycerol | Merck | 1.04094.1000 |
Referenzen
- Munch, D., Amdam, G. V. The curious case of aging plasticity in honey bees. FEBS Lett. 584, 2496-2503 (2010).
- Buffenstein, R. Negligible senescence in the longest living rodent, the naked mole-rat: insights from a successfully aging species. J Comp Physiol B. 178, 439-445 (2008).
- Parker, J. D. What are social insects telling us about aging?. Myrmecological News. 13, 103-110 (2010).
- Seeley, T. D. . The Wisdom of the Hive. , (1995).
- Amdam, G. V., Omholt, S. W. The regulatory anatomy of honeybee lifespan. J Theor Biol. 216, 209-228 (2002).
- Amdam, G. V., Norberg, K., Hagen, A., Omholt, S. W. Social exploitation of vitellogenin. Proc Natl Acad Sci U S A. 100, 1799-1802 (2003).
- Guidugli, K. R., et al. Vitellogenin regulates hormonal dynamics in the worker caste of a eusocial insect. FEBS Lett. 579, 4961-4965 (2005).
- Amdam, G. V., et al. Social reversal of immunosenescence in honey bee workers. Exp Gerontol. 40, 939-947 (2005).
- Seehuus, S. C., Norberg, K., Gimsa, U., Krekling, T., Amdam, G. V. Reproductive protein protects functionally sterile honey bee workers from oxidative stress. Proc Natl Acad Sci U S A. 103, 962-967 (2006).
- Scheiner, R., Amdam, G. V. Impaired tactile learning is related to social role in honeybees. J Exp Biol. 212, 994-1002 (2009).
- Behrends, A., Scheiner, R., Baker, N., Amdam, G. V. Cognitive aging is linked to social role in honey bees (Apis mellifera. Exp Gerontol. 42, 1146-1153 (2007).
- Münch, D., Baker, N., Kreibich, C. D., Braten, A. T., Amdam, G. V. In the laboratory and during free-flight: old honey bees reveal learning and extinction deficits that mirror mammalian functional decline. PLoS One. 5, e13504 (2010).
- Vance, J. T., Williams, J. B., Elekonich, M. M., Roberts, S. P. The effects of age and behavioral development on honey bee (Apis mellifera) flight performance. J Exp Biol. 212, 2604-2611 (2009).
- Dukas, R. Mortality rates of honey bees in the wild. Insect Soc. 55, (2008).
- Behrends, A., Scheiner, R. Learning at old age: a study on winter bees. Front Behav Neurosci. 4, 15 (2010).
- Huang, Z. -. Y., Robinson, G. E. Honeybee colony integration: Worker-worker interactions mediate hormonally regulated plasticity in division of labor. Proc Natl Acad Sci USA. 89, 11726-11729 (1992).
- Huang, Z. Y., Robinson, G. E. Regulation of honey bee division of labor by colony age demography. Behavioral Ecology and Sociobiology. 39, 147-158 (1996).
- Double, K. L., et al. The comparative biology of neuromelanin and lipofuscin in the human brain. Cell Mol Life Sci. 65, 1669-1682 (2008).
- Fonseca, D. B., Brancato, C. L., Prior, A. E., Shelton, P. M., Sheehy, M. R. Death rates reflect accumulating brain damage in arthropods. Proc Biol Sci. 272, 1941-1947 (2005).
- Baker, N., Wolschin, F., Amdam, G. V. Age-related learning deficits can be reversible in honeybees Apis mellifera. Exp Gerontol. 47, 764-772 (2012).
- Capaldi, E. A., et al. Ontogeny of orientation flight in the honeybee revealed by harmonic radar. Nature. 403, 537-540 (2000).
- Marco Antonio, D. S., Guidugli-Lazzarini, K. R., do Nascimento, A. M., Simoes, Z. L., Hartfelder, K. RNAi-mediated silencing of vitellogenin gene function turns honeybee (Apis mellifera) workers into extremely precocious foragers. Naturwissenschaften. 95, 953-961 (2008).
- Whitfield, C. W., Cziko, A. -. M., Robinson, G. E. Gene expression profiles in the brain predict behavior in individual honey bees. Science. 302, 296-299 (2003).
- Schmidt, J. O. Attraction of reproductive honey bee swarms to artificial nests by Nasonov pheromone. Journal of Chemical Ecology. 20, 1053-1056 (1994).
- De Moraes, R., Bowen, I. D. Modes of cell death in the hypopharyngeal gland of the honey bee (Apis mellifera L). Cell Biol Internat. 24, 737-743 (2000).
- Sheehy, M. R. A flow-cytometric method for quantification of neurolipofuscin and comparison with existing histological and biochemical approaches. Arch Gerontol Geriatr. 34, 233-248 (2002).
- Hsieh, Y. S., Hsu, C. Y. Honeybee trophocytes and fat cells as target cells for cellular senescence studies. Exp Gerontol. 46, 233-240 (2011).
- Wolschin, F., Munch, D., Amdam, G. V. Structural and proteomic analyses reveal regional brain differences during honeybee aging. J Exp Biol. 212, 4027-4032 (2009).
