قياس "مستويات ممارسة" في المورفولوجية melanogaster تدوير ممارسة القياس الكمي النظام (ريكس) باستخدام
Summary
يمكن أن يستحث التناوب ممارسة القياس الكمي النظام (ريكس) ممارسة في melanogaster المورفولوجية من خلال التناوب أثناء قياس مقدار نشاط يقوم به الحيوانات في وقت واحد. هنا، يقدم تفاصيل عن كيفية قياس مستويات النشاط الحيوانات تعاني من العلاجات ممارسة التناوب REQS. باستخدام بروتوكول نقطة بنقطة
Abstract
Melanogaster المورفولوجية كائن نموذج جديد للدراسات في ممارسة علم الأحياء. وقد وصفت حتى الآن اثنين من أنظمة ممارسة الرئيسي، برج الطاقة وتريادوهيل. ومع ذلك، تفتقر إلى أسلوب لقياس كمية إضافية نشاط الحيوان المستحث من خلال ممارسة المعاملة. يملأ التناوب ممارسة القياس الكمي النظام (ريكس) هذه الحاجة، توفير قدر من النشاط الحيوانية للحيوانات التي تعاني من ممارسة التناوب. تفاصيل كيفية استخدام ريكس في تقييم نشاط الحيوان أثناء ممارسة التناوب هذا البروتوكول ويوضح نوع البيانات التي يمكن إنشاؤها. هنا، علينا أن نظهر كيف ريكس يستخدم لقياس الاختلافات الخاصة بالجنس والسلالة في ممارسة الناجم عن النشاط. أيضا يمكن ريقس لتقييم أثر مختلف البارامترات التجريبية الأخرى مثل حجم السن أو النظام الغذائي أو السكان على ممارسة الناجم عن النشاط. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه لمقارنة فعالية التدريب ممارسة مختلف البروتوكولات. الأهم من ذلك، فإنه يوفر فرصة لتوحيد ممارسة العلاجات بين السلالات، السماح للباحث تحقيق كميات متساوية من النشاط بين المجموعات إذا لزم الأمر. وهكذا، ريكس مورد جديد ملحوظ لعلماء الأحياء ممارسة العمل مع النظام النموذجي المورفولوجية ويكمل نظم الممارسة القائمة.
Introduction
في الآونة الأخيرة، بدأ الباحثين باستخدام ذبابة الفاكهة melanogaster المورفولوجية لدراسة البيولوجيا ممارسة. وقد ميلانوجاستير دال- نظام نموذج الوراثي لسنوات ما يزيد على 1001،2. ومع ذلك، البحوث المورفولوجية مساهمة علم الوراثة ليس فقط، بل أيضا مجموعة متنوعة من التخصصات الأخرى بما في ذلك علم الأحياء السلوكية، بيولوجيا الأعصاب وعلم وظائف الأعضاء3. في عام 2009، برج الطاقة، كان أول آلة ممارسة المورفولوجية ل وصف4. برج الطاقة يستفيد من الاستجابة السلبية جيوتاكسيس الحيوانات. عندما تضطرب، تميل المورفولوجية للانتقال إلى الجزء العلوي من هذه الضميمة. هذه الاستجابة بشكل جيد وهو أساس مقايسة شعبية “خاتم” (“جيوتاكسيس السلبية تكرارية السريع”5) التي تستخدم لتقدير قدرة التسلق و/أو اللياقة البدنية في المورفولوجية. برج الطاقة يستخدم ذراع ميكانيكية متصلة بوحدة موتور مرارا وتكرارا رفع مجموعة من الحيوانات داخل حاويات واسطة عدة بوصات وإسقاط لهم العودة إلى الأرض للحث على الاستجابة السلبية جيوتاكسيس (تينكيرهيس et al. عام 20126 تقديم فيديو التي توضح استخدام برج الطاقة). العلاج المطول على برج الطاقة وبالتالي يزيد من مقدار النشاط البدني (تشغيل أو ترفع) الحيوانات إجراء مقارنة لمراقبة علاج الحيوانات وعلى مر الزمن يؤدي إلى تحسين الأداء في التحليل الدائري للياقة البدنية4. وهكذا، أظهر هذا العمل جدوى استخدام المورفولوجية كنموذج لممارسة علم الأحياء.
توسيع مرجع الأدوات المتاحة لممارسة المورفولوجية للبحث، في عام 2016، منديز والزملاء ووصف جهاز ثاني ممارسة المورفولوجية، تريادوهيل7. مماثلة إلى برج الطاقة، يستغل تريدوهيل رد جيوتاكسيس السلبية المورفولوجية. ومع ذلك، فعل هذا الرد بالتناوب المستمر لحظائر الحيوانات، بدلاً من رفع وإفلاتها كما هو الحال في برج الطاقة. هذا أسلوب الحث هو الطف ويسمح لنظام ممارسة المنحى التحمل أكثر أن يتجنب أي الصدمات الجسدية التي قد تحدث أثناء عملية في برج الطاقة (انظر Katzenberger، R. J. et al. عام 20138 للأثر تكرار المادية الصدمات النفسية في الصحة المورفولوجية). مماثلة إلى برج الطاقة4، ممارسة معاملة الحيوانات في تريدوهيل يؤدي إلى مجموعة متنوعة من الاستجابات الفسيولوجية، بما في ذلك التغييرات في اللياقة البدنية، ومستويات الدهون الثلاثية، و وزن الجسم7. وهكذا، تتوفر طرق مكملة اثنين لعلماء الأحياء المورفولوجية دراسة ممارسة.
واحد الحد من برج الطاقة وتريدوهيل هو عدم القدرة على قياس كمية النشاط الناجم عن ممارسة العلاج. أظهر تحليل تسجيلات الفيديو المأخوذة من تريدوهيل أن هناك اختلافات كبيرة بين سلالات المورفولوجية المختلفة في كيفية الاستجابة ل العلاج ممارسة7. على وجه التحديد، درس السلالات تختلف في مدى حفز النشاط الإضافي المنجز الحيوانات عند7. وهذه الملاحظة حدا بنا إلى وضع نظام ممارسة ثالثة، التناوب ممارسة القياس الكمي النظام (ريكس)، الذي يسمح لنا بقياس مستويات النشاط الحيواني أثناء ممارسة المستحثة بالتناوب9. ويستخدم ريقس نشاطا تجارياً متاحة رصد وحدة مثبت على ذراع الدورية لتحفيز عملية من خلال التناوب كما هو الحال تريادوهيل. العمل الأولى مع ريكس يؤكد أن سلالات المورفولوجية مختلفة وراثيا – ويمكن أن يكون للجنسين-استجابات مختلفة اختلافاً كبيرا لحفز التناوب وبالتالي مقدار ممارسة فعل غير متطابقة بين الأنماط الجينية المختلفة9 . وهكذا، ريقس الآن تمكن علماء الأحياء المورفولوجية لقياس مقدار ممارسة الناجمة عن العلاج، وفتح مجموعة متنوعة من مجالات بحوث جديدة في مجال ممارسة.
هنا نحن تصف بالتفصيل كيفية استخدام ريكس التقدير الكمي لممارسة التناوب. في نفس الوقت تدابير مستويات نشاط الحيوانات يعالجون ريكس والحث على ممارسة التناوب. ريكس قادرة على استيعاب مجموعة متنوعة من برامج التدريب، وتتراوح من بسيطة ح 2 يمكن تعديل نظام ممارسة مستمرة يدل هنا على أساليب التدريب الفاصل الزمني أكثر تعقيداً كما وصفها منديز والزملاء7، وتحفيز عبر سرعة دوران (بين حوالي 1-13 تناوب كل دقيقة). اعتماداً على وحدة مراقبة النشاط المستخدمة لإنتاج ريقس، هذا الأسلوب قابلة للتكيف لتحليل الذباب مفردة أو مجموعات سكانية كبيرة من الحيوانات. نظراً لهذا التنوع، ويوفر ريكس المورفولوجية الباحثين مع مجموعة واسعة من الفرص للدراسة، على سبيل المثال، ممارسة مختلف النظم، وتدخلات النظام الغذائي، أو أثر الكثافة السكانية.
Protocol
Representative Results
Discussion
كما توضح نتائج تمثيلية، قادر ريكس دقة قياس النشاط لممارسة المورفولوجية. ريكس مرونة ويسمح للباحثين لمعالجة مجموعة متنوعة من أسئلة بحثية تتصل بممارسة علم الأحياء أو ممارسة التدخلات. هناك اثنين من الخطوات الحاسمة في البروتوكول لتسليط الضوء على. أولاً، من الضروري اختبار برنامج إعداد ريكس لل…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد الأعمال جائزة عدد P30DK056336 من المعهد الوطني لمرض السكري والجهاز الهضمي والكلى الأمراض عن طريق منحة رائدة من التغذية والسمنة مركز الأبحاث في جامعة ألاباما في برمنجهام إلى المجلس الوطني للمقاومة.
Materials
| Drosophila Activity Monitor | Trikinetics | LAM25H | REQS component |
| Telephone Cord Detangler | Uvital | uv20170719 | REQS component |
| Vial closures (flugs) | Genesee Scientific | 49-102 | Drosophila culture supplies |
| Vials | Genesee Scientific | 32-120 | Drosophila culture supplies |
| Drosophila culture netting | Carolina Biological Supply | 173090 | Drosophila culture supplies |
| Cornmeal | Pepsico | 43375 | Drosophila media |
| Molasses | Golden Barrel | BLA-GAL | Drosophila media |
| Agar | Apex Bioresearch | 66-103 | Drosophila media |
| Inactive Dry Yeast | Genesee Scientific | 62-106 | Drosophila media |
| Tegosept | Apex Bioresearch | 20-258 | Drosophila media |
| Propionic acid | Genesee Scientific | 20-271 | Drosophila media |
References
- Rieder, L. E., Larschan, E. N. Wisdom from the fly. Trends Genet. 30 (11), 479-481 (2014).
- Ugur, B., Chen, K., Bellen, H. J. Drosophila tools and assays for the study of human diseases. Dis Model Mech. 9 (3), 235-244 (2016).
- Hales, K. G., Korey, C. A., Larracuente, A. M., Roberts, D. M. Genetics on the fly: A primer on the Drosophila Model System. Genetics. 201 (3), 815-842 (2015).
- Piazza, N., Gosangi, B., Devilla, S., Arking, R., Wessells, R. Exercise-training in young Drosophila melanogaster reduces age-related decline in mobility and cardiac performance. PLoS One. 4 (6), e5886 (2009).
- Gargano, J. W., Martin, I., Bhandari, P., Grotewiel, M. S. Rapid iterative negative geotaxis (RING): a new method for assessing age-related locomotor decline in Drosophila. Exp Gerontol. 40 (5), 386-395 (2005).
- Tinkerhess, M. J., Ginzberg, S., Piazza, N., Wessells, R. J. Endurance training protocol and longitudinal performance assays for Drosophila melanogaster. J Vis Exp. (61), (2012).
- Mendez, S., et al. The TreadWheel: A novel apparatus to measure genetic variation in response to gently induced exercise for Drosophila. PLoS One. 11 (10), e0164706 (2016).
- Katzenberger, R. J., et al. A Drosophila model of closed head traumatic brain injury. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (44), E4152-E4159 (2013).
- Watanabe, L. P., Riddle, N. C. Characterization of the Rotating Exercise Quantification System (REQS), a novel Drosophila exercise quantification apparatus. PLoS One. 12 (10), e0185090 (2017).
- Reed, L. K., et al. Genotype-by-diet interactions drive metabolic phenotype variation in Drosophila melanogaster. Genetics. 185 (3), 1009-1019 (2010).
- Bartholomew, N. R., Burdett, J. M., VandenBrooks, J. M., Quinlan, M. C., Call, G. B. Impaired climbing and flight behaviour in Drosophila melanogaster following carbon dioxide anaesthesia. Sci Rep. 5, 15298 (2015).
- Huang, W., et al. Natural variation in genome architecture among 205 Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel lines. Genome Res. 24 (7), 1193-1208 (2014).
- Mackay, T. F., et al. The Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel. Nature. 482 (7384), 173-178 (2012).
- Berlandi, J., et al. Swing Boat: Inducing and recording locomotor activity in a Drosophila melanogaster model of Alzheimer’s disease. Front Behav Neurosci. 11, 159 (2017).
- Faville, R., Kottler, B., Goodhill, G. J., Shaw, P. J., van Swinderen, B. How deeply does your mutant sleep? Probing arousal to better understand sleep defects in Drosophila. Sci Rep. 5, 8454 (2015).
