الحصول على عينات مع تباطأ، وتسارع الشيخوخة في عكس عسل النحل النموذجي
Summary
في العمال عسل النحل، والشيخوخة يعتمد على السلوكيات الاجتماعية بدلا من التركيز على العمر الزمني. نحن هنا تظهر الكيفية أنواع عامل مع أنماط مختلفة جدا الشيخوخة ويمكن الحصول على وتحليلها لالشيخوخة الخلوية.
Abstract
مجتمعات الحيوانات الاجتماعية للغاية تتميز الاختلافات الشاسعة بين الأفراد عمر ترتبط ارتباطا وثيقا. بين الحشرات الاجتماعية، وعسل النحل هو النموذج الأفضل الذي أنشئ لدراسة كيفية شرح اللدونة في عمر الشيخوخة وبعوامل اجتماعية.
طبقة عاملة نحل العسل النحل يشمل ممرضة، والتي تميل الحضنة، والمؤن النحل، الذي جمع الرحيق وحبوب اللقاح. وقد أظهرت الأعمال السابقة أن وظائف المخ وأداء الطيران senesce بسرعة أكبر مما كانت عليه في علافات في الممرضات. ومع ذلك، يمكن استعادة وظائف المخ، وعندما تعود علافات إلى مهام التمريض. وترتبط هذه الأنماط من تسارع الشيخوخة وعكس الوظيفية لمستويات الموارد التمثيل الغذائي المتغيرة، إلى تغييرات في وفرة البروتين وظيفة المناعة. Vitellogenin، وهو بروتين صفار مع وظائف التحكم في تكييفها الهرمونية والدفاع الخلوية، قد تكون بمثابة عنصر التنظيمية الرئيسية في الشبكة التي تتحكم في ديناميات مختلفة في الشيخوخة العمال.
نحن هنا تصف كيف يمكن رصد ظهور الممرضات وعلافات، والتلاعب بها، بما في ذلك من انعكاس علافات قصيرة الأجل عادة إلى الممرضات الأطول عمرا. تظهر النتائج بممثل كيف يمكن للأفراد مع العمر الزمني مماثلة تفرق في علافات وممرضة النحل تحت ظروف تجريبية. نحن تجسد كيفية انعكاس السلوكية من علافات إلى الممرضات يمكن التحقق من صحتها. مشاركة، وتبين لنا كيف يمكن تقييم مختلف الشيخوخة الخلوية عن طريق قياس تراكم يبوفوسين، العلامات البيولوجية العالمية من الشيخوخة.
لدراسة الآليات التي قد تصل التأثيرات الاجتماعية والشيخوخة اللدونة، ويوفر هذا البروتوكول أداة موحدة لتعيين اكتساب مادة العينة ذات الصلة، وتحسين قابلية البيانات للمقارنة بين الدراسات المستقبلية.
Introduction
تتم المحافظة على الهياكل المعقدة مستعمرة من الحيوانات الاجتماعية للغاية من خلال التفاعل بين طائفة الإنجابية، والطبقات المساعد من عادة العمال غير استنساخ مع السلوكيات المهمة الاجتماعية المختلفة. في عامل مختلف، والتكييف فسيولوجية معينة تمكين السلوكيات الرعاية السيب متميزة، وترتبط أيضا إلى الاختلافات عمر المدقع. نحل العسل والفئران الخلد تمثل أفضل النماذج الحيوانية المتقدمة لدراسة كيفية ارتباط السلوك الاجتماعي لأنماط المعجل، لا تذكر أو عكس الشيخوخة 1-3.
في مستعمرات نحل العسل، ويساعد على وضع البيض ملكة واحدة من قبل الآلاف من العمال التي تميل الحضنة، يبحثون عن الطعام، والدخول فى حراسة، أو السلوكيات الصحية الحراري 4. بين هؤلاء العمال هي علافات قصيرة الأجل للغاية، والنحل ممرضة مع وسيطة، وفصل الشتاء (diutinus) النحل مع أعمار أطول. الأفراد، ومع ذلك، ليست ملزمة بشكل دائم إلى بعض التعليم الجامعيمن نوع rker، ولكن عرض تطور الجنين السلوكية مرنة: يغيروا من سلوك واحد مهمة اجتماعية إلى أخرى ("الطبقات الزمنية"). يمكن كالو النحل تغيير الحضنة تميل ممرضة النحل والتي في النهاية قد تتغير إلى البحث عن الطعام خارج. ومع ذلك، يمكن كالو عش النحل أيضا تتحول إلى شتاء النحل الأطول عمرا، ويمكن علافات لم يدم طويلا حتى تعود إلى الممرضات عادة الأطول عمرا. وقد العمال مع المدقع (الشتاء النحل) والمتوسطة (ممرضة النحل) عمر متطورة لإنتاج وتخزين المواد الغذائية مع الأجهزة موارد وفيرة – على عكس علافات قصيرة الأجل (إعادة النظر في 1،5). مع ذلك، أن تنظيم عمر الفرد يتجاوز تغييرات بسيطة في توازن الموارد الفرد تطرحها البحوث على بروتين البيض، التي لها وظائف تكييفها متنوعة في العامل الطبقي غير التكاثر، مثل إنتاج هلام 6، التحكم الهرموني 7، المناعة 8 ومضادة للأكسدة الدفاع 9.
أنماط وانخفاض unctional (الشيخوخة) الفوارق بين عمر المرآة العمال، كما أنشئت لحاسة الشم، وأيضا للمخ أو السيارات وظائف أخرى 10-13. على وجه التحديد، وانخفاض كبير في التعلم وظيفة بعد أسبوعين فقط من العلف مباريات متوالية وفيات مماثلة في علافات 14، في مقابل عدم وجود انخفاض كشفها (الشيخوخة ضئيلة) في النحل عاش فترة طويلة في فصل الشتاء 15.
للتعرف على البصمات الجزيئية من الشيخوخة مرنة تتكيف نحن النماذج التجريبية المنشأة التي تسمح لرصد والتلاعب الشيخوخة من نوع التحولات 8،16،17. تجربة 1 تفاصيل كيفية الحصول على العينات التي آثار العمر الزمني ونوع عامل السلوكيات الاجتماعية محددة بشأن الشيخوخة يمكن فصلها. تجربة 2 يصف عكس علافات مع تسارع في النحل ممرضة مع ديناميات الشيخوخة تباطأ. التجربة 3 توفر نهجا لبحث آثار الشيخوخة الخلوية بواسطة التشريحيةل الكمي من العلامات البيولوجية المحددة للشيخوخة الخلوية (يبوفوسين) 18.
Protocol
Representative Results
Discussion
نحن هنا تعتمد سابقا وصف نهج 8،16،17،19،20، ودمجها في سير عمل واحد من شأنها أن تسهل دراسة الشيخوخة مرونة في نحل العسل. هدفنا هو توفير العلماء التي هي المبتدئ في هذا المجال مع أداة موحدة تحدد للحصول على مواد العينة ذات الصلة، وتحسين استنساخ التجارب بين الفرق البحثية ا…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر عثمان Kaftanoglu للحصول على المشورة والمساعدة مفيدة أثناء التصوير. نود أن نشكر المراجعين المجهولين للتعليقات الثاقبة. وأيد هذا العمل من قبل مجلس البحوث في النرويج (يمنح 180504، 191699، 213976 و)، ماري Curie/FP7 (المرجع المشروع. 238665)، والمعهد الوطني للشيخوخة (NIA منحة P01 AG22500)، وصناديق بيو الخيرية.
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 |
Riferimenti
- 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).
