Indhentning af prøver med bremset, accelereret og omvendt Aging i Honey Bee Model

Summary

I honningbi arbejdere, aldring afhænger social adfærd snarere end på den kronologiske alder. Her viser vi, hvordan arbejder-typer med meget forskellige aldring mønstre kan indhentes og analyseres for cellulær degeneration.

Abstract

Samfund meget sociale dyr har enorme levetidsspecifikationerne forskelle mellem nært beslægtede individer. Blandt de sociale insekter, honningbien er den bedste etablerede model til at studere, hvordan plasticitet i levetid og aldring skyldes sociale faktorer.

Arbejderen kaste af honningbier omfatter sygeplejerske bier, som er tilbøjelige yngel og finsnittere bier, der indsamler nektar og pollen. Tidligere arbejde har vist, at hjernens funktioner og flyveegenskaber senesce hurtigere i finsnittere end i sygeplejersker. Dog kan hjernefunktioner komme sig, når finsnittere vende tilbage til plejeopgaver. Sådanne mønstre af accelereret og omvendt funktionelle degeneration er knyttet til ændrede metaboliske ressource niveauer af ændringer i protein overflod og immunforsvar. Vitellogenin, en æggeblomme protein med tilpassede funktioner i hormonal kontrol og cellulære forsvar, kan tjene som en vigtig lovgivningsmæssig element i et netværk, der styrer de forskellige aldring dynamik i arbejdstagere.

Her beskriver vi, hvordan fremkomsten af ​​sygeplejersker og grøntmaskiner kan overvåges, og manipuleret, herunder tilbageførsel fra typisk kortlivede finsnittere i længere levetid sygeplejersker. Vores repræsentative resultater viser, hvordan personer med lignende kronologiske alder differentierer til finsnittere og sygeplejerske bier under eksperimentelle betingelser. Vi eksemplificere hvordan adfærdsmæssige tilbageførsel fra finsnittere tilbage til sygeplejersker kan valideres. Sidste viser vi, hvordan forskellige cellulære ældning kan vurderes ved at måle ophobningen af ​​lipofuscin, en universel biomarkør for ældning.

For at studere mekanismer, der kan forbinde sociale påvirkninger og aldring plasticitet, denne protokol giver et standardiseret værktøj sæt til at erhverve relevant prøvemateriale, og for at forbedre sammenlignelighed blandt fremtidige undersøgelser.

Introduction

De komplekse colony strukturer meget sociale dyr opretholdes gennem interaktion mellem en reproduktiv kaste, og en hjælper kaste af typisk ikke gengive medarbejdere med forskellige sociale opgave adfærd. I de forskellige arbejdere, specifikke fysiologiske tilpasninger muliggøre distinkte sib pleje adfærd, og er også knyttet til ekstreme levetidsspecifikationerne forskelle. Honningbier og muldvarp rotter repræsenterer de bedst udviklede dyremodeller for at undersøge, hvordan socialitet er knyttet til mønstre af accelereret, ubetydelig eller omvendt aldring ^1-3.

I honningbi kolonier, er en enkelt æglægning dronning bistået af tusinder af arbejdere, der har tendens yngel, foder til mad, og engagere sig i bevogtning, varmeregulering eller hygiejniske adfærd ^4. Blandt disse arbejdstagere er de ekstremt kortlivede finsnittere, sygeplejerske bier med mellemliggende og vinter (diutinus) bier med længste livslængde. Individer, er dog ikke permanent bundet til en bestemt worker-type, men vise en fleksibel adfærdsmæssige ontogeny: de ændre fra én social opgave adfærd til en anden ("tidsmæssige kaster"). Callow bier kan skifte til yngel tendens sygeplejerske bier, som i sidste ende kan ændre sig til udenfor fouragering. Dog kan callow reden bier også forvandle længste levetid vinter bier, og kortlivede finsnittere kan endda vende tilbage i typisk længere levetid sygeplejersker. Arbejdstagere med ekstrem (vinter bier) og mellemprodukt (sygeplejerske bier) levetid har veludviklede produktion og lagring organer mad med rigelige ressourcer – i modsætning til kortlivede finsnittere (revideret i ^1,5). Imidlertid, at reguleringen af de enkelte levetid går ud over enkle ændringer i en persons ressource balance er foreslået af forskning på en æggeblomme protein, som har forskellige tilpassede funktioner i den ikke-reproducerende arbejdstager kaste, såsom gelé produktion ^6, hormonel kontrol ^7, immun ⁸ og antioxidant forsvar ^9.

Mønstre af functional tilbagegang (ældning) spejl levetidsspecifikationerne forskelle mellem arbejdstagerne, som fastlagt for olfaktoriske, og også for andre hjerne-eller motoriske funktioner ^10-13. Konkret det betydelige fald i læring funktion efter kun to ugers fouragering matcher et lignende dødelighed progression i finsnittere ^14, i modsætning til den manglende påviselig tilbagegang (ubetydelig degeneration) i langlivede vinter bier ^15.

At identificere de molekylære fingeraftryk af fleksibel aldring vi tilpasset etablerede eksperimentelle paradigmer, som giver mulighed for at overvåge og manipulere aldrende-type overgange ^8,16,17. Eksperiment 1 Sådan hentes prøver, hvor virkningerne af kronologisk alder og arbejdstager-type specifikke sociale adfærd på aldring kan adskilles. Eksperiment 2 beskriver tilbageførsel af finsnittere med accelererede ind i sygeplejerske bier med Langsommere aldring dynamik. Eksperiment 3 giver en tilgang til sondering effekter af cellulær ældning ved anatomical kvantificering af en etableret biomarkør for cellulær aldring (lipofuscin) ^18.

Protocol

1.. Afkobling Senescence fra kronologiske alder Dette afsnit beskriver opsætningen af ​​fordoblingen kolonier, som består af en kohorte af identificerede enkeltpersoner, der deler samme kronologiske alder ("single aldersgruppe"), og en kohorte af reden bier. Samme alderen individer i det indre aldersgruppe i sidste ende vil adskille i forskellige arbejdstager-typer med forskellige aldring dynamik – det er sygeplejerske bier med aftaget, og finsnittere bier med accelereret funkt…

Representative Results

Protokol afsnit 1 og 2 detaljer, hvordan testgrupper kan fås til at studere attributter accelereret, bremset og vendt aldring i kolonier med en enkelt aldersgruppe. At overvåge arbejdstager-typen differentiering, der ledsager den normale ontogeny vi vurderet finsnittere tæller ("indgangen tæller") i 6 kolonier (figur 1, sammenligne afsnit 1). Graferne viser, at en betydelig ændring fra sygeplejerske til forager staten typisk ikke overholdes før individer er mere end 10 dage gamle. Markan…

Discussion

Vi her vedtage tidligere beskrevet nærmer ^{8,16,17,19,20,} og integrere dem i en enkelt arbejdsgang, der vil gøre det lettere at studere fleksibel aldring i honningbier. Vores mål er at give forskere, der er novice til dette område med et standardiseret værktøj sæt til at indhente relevante prøvemateriale, og for at forbedre eksperimenterende reproducerbarhed mellem forskellige forskerhold. Mens vores procedurer er forenklet og kræver ikke særligt udstyr som i tidligere beskrivelser (sammenlign for ek…

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