Beziehen Proben mit verlangsamt, Beschleunigte und Umge Aging in der Honig-Bienen-Modell
Summary
In Arbeitsbienen, hängt Altern auf Sozialverhalten und nicht auf das chronologische Alter. Hier zeigen wir, wie Arbeiter-Typen mit sehr unterschiedlichen Alterungsmuster erhalten und für die zelluläre Seneszenz analysiert werden.
Abstract
Gesellschaften sehr soziale Tiere verfügen über große Lebensdauer Unterschiede zwischen nahe verwandten Individuen. Unter sozialen Insekten, ist die Honigbiene, die am besten etablierten Modell zu untersuchen, wie die Plastizität der Lebenserwartung und Alterung wird durch soziale Faktoren erklärt.
Die Arbeiterkaste der Honigbienen gehören Krankenschwester Bienen, die die Brut neigen und Sammlerinnen, die Nektar und Pollen zu sammeln. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass die Gehirnfunktionen und Flugleistung altern schneller in Sammlerinnen als in Krankenschwestern. Allerdings kann die Gehirnfunktionen zu erholen, wenn Häcksler wieder zurück zu Pflegeaufgaben. Solche Muster der beschleunigt und umgekehrt Funktions Seneszenz sind an veränderte Stoffwechsel Ressource Ebenen verknüpft sind, um Veränderungen in der Proteinmenge und die Immunfunktion. Vitellogenin, einem Eigelb Protein mit angepassten Funktionen in hormonelle Steuerung und zelluläre Abwehr, kann als eine wichtige regulatorische Element in einem Netzwerk, das die unterschiedlichen Alterungsdynamik in Arbeiter steuert dienen.
Hier beschreiben wir, wie die Entstehung von Krankenschwestern und Sammlerinnen können überwacht werden, und manipuliert werden, einschließlich der Auflösung von in der Regel nur von kurzer Dauer Sammlerinnen in langlebiger Krankenschwestern. Unsere repräsentative Ergebnisse zeigen, wie Individuen mit ähnlichen chronologischen Alter differenzieren sich in Sammlerinnen und Krankenschwester Bienen unter experimentellen Bedingungen. Wir veranschaulichen, wie Verhaltensumkehr von Sammlerinnen zurück zu Krankenschwestern können validiert werden. Schließlich zeigen wir, wie verschiedene Zellalterung kann durch Messen der Akkumulation von Lipofuscin, eine universelle Biomarker der Alterung geprüft.
Für die Untersuchung Mechanismen, die soziale Einflüsse verbinden kann und Alterungs Plastizität, bietet dieses Protokoll ein standardisiertes Tool, um relevante Probenmaterial zu erwerben, und die Vergleichbarkeit der Daten bei zukünftigen Studien zu verbessern.
Introduction
Die komplexen Strukturen der Kolonie sehr soziale Tiere werden durch das Zusammenspiel eines Fortpflanzungs Kaste gehalten und ein Helfer Kaste der Regel nicht-Wiedergabe Arbeitnehmer mit unterschiedlichen sozialen Aufgabe Verhaltensweisen. In den verschiedenen Arbeiter, spezifische physiologische Anpassungen ermöglichen deutliche sib Pflege Verhalten und werden auch extreme Unterschiede Lebensdauer verbunden. Honigbienen und Nacktmulle stellen die besten entwickelten Tiermodell zu untersuchen, wie Sozialität ist, um Muster der beschleunigten, unerheblich oder umgekehrt Alterungs 3.1 verknüpft.
In Bienenvölkern ist eine einzige eierlegende Königin von Tausenden von Arbeitnehmern, die die Brut-, Futter für Lebensmittel sind in der Regel unterstützt wird, und bei der Bewachung, Thermoregulation oder hygienische Verhaltensweisen 4 eingreifen. Unter dieser Arbeiter sind die extrem kurzlebige Häcksler, Krankenschwester Bienen mit Zwischen-und Winter (diutinus) Bienen mit der längsten Lebensdauer. Menschen sind jedoch nicht permanent an einem bestimmten WO gebundenrker-Typ, aber zeigen eine flexible Verhaltens Ontogenese, sie von einer sozialen Aufgabe, Verhalten ändern, um eine andere ("zeitliche Kasten"). Callow Bienen zum Grübeln neigen Krankenschwester Bienen verändern, was kann schließlich außerhalb Futtersuche ändern. Allerdings kann callow Nest Bienen auch in langlebigsten Winterbienen zu verwandeln, und kurzlebig Häcksler kann sogar in der Regel langlebiger Krankenschwestern zurück. Arbeitnehmer mit extremen (Winterbienen) und Mittelstufe (Krankenschwester Bienen) Lebensdauer verfügen über gut entwickelte Lebensmittelproduktion und Speicherorgane mit reichlich Ressourcen – im Gegensatz zu kurzlebigen Häcksler (in 1,5 bewertet). Jedoch, dass die Regelung von Einzel Lebensdauer geht über einfache Änderungen in Ressourcenbilanz eines Menschen ist durch die Forschung auf einem Eigelb-Protein, das vielfältige angepasst Funktionen in der Nicht-Wiedergabearbeiterkaste hat, wie Gelee Produktions 6, hormonelle Steuerung 7, Immun vorgeschlagen 8 und antioxidative Verteidigungs 9.
Patterns of functional Rückgang (Seneszenz) Spiegel Lebensdauer Ungleichheiten unter den Arbeitnehmern, wie für andere Riechhirn oder motorischen Funktionen 10-13 gegründet, und auch. Insbesondere der deutliche Rückgang der Lernfunktion nach nur zwei Wochen der Nahrungssuche entspricht eine ähnliche Mortalitätsverlauf in Sammler 14, im Gegensatz zu dem Fehlen von nachweisbaren Rückgang (vernachlässigbare Seneszenz) in langlebigen Winterbienen 15.
Um die molekularen Fingerabdrücke der Alterung wir flexible angepasst etablierten experimentellen Paradigmen, die für die Überwachung und Manipulation Aging-Typ-Übergänge ermöglichen 8,16,17 identifizieren. Versuch 1 Details, wie man Proben, in denen die Auswirkungen der chronologischen Alter und Arbeitnehmertyp-spezifische soziale Verhaltensweisen auf die Alterung getrennt werden können, zu erhalten. Experiment 2 beschreibt die Umkehrung der Häcksler mit beschleunigten in Krankenschwester Bienen mit verlangsamten Alterungsdynamik. Experiment 3 liefert einen Ansatz zur Untersuchung von Auswirkungen von zellulärer Seneszenz durch anatomical Quantifizierung eines etablierten Biomarker für Zellalterung (Lipofuszin) 18.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wir übernehmen hier zuvor beschriebenen Ansätze 8,16,17,19,20, und integrieren sie in einem einzigen Workflow, der das Studium flexibel Alterung in Honigbienen erleichtern wird. Unser Ziel ist es, die Anfänger sind Wissenschaftler auf diesem Gebiet mit einem standardisierten Werkzeugsatz, um relevante Probenmaterial zu erhalten, liefern und experimentelle Reproduzierbarkeit zwischen verschiedenen Forschungsteams zu verbessern. Während unsere Verfahren werden vereinfacht und nicht spezielle Ausrüstung wie…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Osman Kaftanoglu für hilfreiche Beratung und Unterstützung während der Dreharbeiten. Wir möchten die anonymen Gutachtern für wertvolle Kommentare. Diese Arbeit wurde von der Research Council of Norway (gewährt 180504, 191699, 213976 und), Marie Curie/FP7 (Projekt-ref. 238665), des National Institute on Aging (NIA Zuschuss AG22500 P01) und den Pew Charitable Trusts unterstützt.
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 |
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