Medição de níveis de exercício em Drosophila melanogaster , usando o sistema de quantificação de exercício de giro (REQS)
Summary
O giro exercer quantificação sistema (REQS) pode induzir o exercício em Drosophila melanogaster através de rotação enquanto simultaneamente, medindo a quantidade de atividade realizada pelos animais. Aqui, apresentamos um protocolo ponto-a-ponto, detalhando como medir os níveis de atividade dos animais experimentando tratamentos rotacionais exercício usando o REQS.
Abstract
Drosophila melanogaster é um novo organismo modelo para estudos em biologia de exercício. Até à data, dois sistemas principais do exercício, a torre de energia e a Treadwheel têm sido descritos. No entanto, um método para medir a quantidade de atividade animal adicional induzida através do tratamento de exercício tem faltado. O giro exercer quantificação sistema (REQS) preenche essa necessidade, fornecendo uma medida da atividade animal para animais experimentando exercício rotacional. Este protocolo fornece detalhes sobre como usar o REQS para avaliar a atividade animal durante o exercício rotacional e ilustra o tipo de dados que podem ser gerados. Aqui, demonstramos como o REQS é usado para medir as diferenças de sexo e estirpe específicos na atividade do exercício induzida. O REQS também pode ser usado para avaliar o impacto de vários outros parâmetros experimentais como idade, dieta ou população tamanho na atividade do exercício induzido. Além disso, ele pode ser usado para comparar a eficácia do exercício de diferentes protocolos de treinamento. Importante, fornece uma oportunidade para padronizar tratamentos de exercício entre estirpes, permitindo que o pesquisador conseguir quantidades iguais de atividade entre os grupos, se necessário. Assim, o REQS é um recurso novo notável para exercício biólogos trabalhando com o sistema modelo de Drosophila e complementa os sistemas existentes de exercício.
Introduction
Recentemente, pesquisadores começaram a usar a mosca de fruta Drosophila melanogaster para estudar Biologia do exercício. D. melanogaster tem sido um sistema modelo genético para mais de 100 anos1,2. No entanto, pesquisa da drosófila contribuiu não apenas genética, mas também uma variedade de outras disciplinas, incluindo a neurobiologia, biologia do comportamento e fisiologia3. Em 2009, torre de energia, a primeira máquina de exercício para drosófila foi descrito4. Torre de energia aproveita-se da resposta de geotaxis negativo dos animais. Quando perturbado, Drosophila tendem a mover-se para a parte superior do seu gabinete. Esta resposta está bem estabelecida e é a base do ensaio popular “RING” (Geotaxis negativo iterativo rápido5) que é usado para estimar a capacidade de escalada e/ou aptidão física em Drosophila. Torre de energia usa um braço mecânico ligado a uma unidade do motor para levantar várias vezes um conjunto de animais dentro de seus gabinetes por diversas polegadas e soltando-os de volta à terra para induzir a resposta negativa geotaxis (Tinkerhess et al . 20126 fornece um vídeo ilustrando o uso da torre de energia). Tratamento prolongado na torre de energia, portanto, aumenta a quantidade de atividade física (correr ou voar) os animais executam comparado aos animais controle não tratados e ao longo do tempo leva a melhorar o desempenho no ensaio de anel para aptidão física4. Assim, este trabalho demonstrou a viabilidade do uso da drosófila como um modelo para a biologia do exercício.
Para expandir o repertório de ferramentas disponíveis para a pesquisa de exercício de Drosophila, em 2016, Mendez e colegas descreveram uma segunda máquina de exercício de Drosophila, a Treadwheel7. Semelhante à torre de energia, a Treadwheel explora a resposta negativa geotaxis da drosófila. No entanto, esta resposta é induzida pela rotação contínua dos cercos animais, ao invés de levantamento e soltando-os como em Torre de energia. Este método de indução é mais suave e permite um regime de exercício orientado mais resistência que evita qualquer trauma físico que possa ocorrer durante o exercício em Torre de energia (ver Katzenberger, R. J. et al . 20138 para o impacto das repetidas físico trauma na saúde da drosófila). Semelhante ao Power Tower4, exercício de tratamento de animais sobre a Treadwheel leva a uma variedade de respostas fisiológicas, incluindo alterações na aptidão física, os níveis de triglicérides e corpo peso7. Assim, dois métodos complementares estão disponíveis para os biólogos da drosófila, estudando o exercício.
Uma limitação da torre de energia e a Treadwheel é a incapacidade de medir a quantidade de atividade induzida pelo exercício tratamento. Análise de vídeo-gravações retirado a Treadwheel demonstrou que havia diferenças significativas entre as várias cepas de Drosophila em como eles respondem ao tratamento de exercício7. Especificamente, as estirpes estudaram diferiam em quanto atividade adicional, que os animais realizada quando estimulado7. Esta observação levou-na desenvolver um terceiro sistema de exercício, o giro exercer quantificação sistema (REQS), que nos permite medir os níveis de actividade animal durante exercício induzida pela rotação9. O REQS utiliza uma unidade que está instalada em um braço giratório para estimular o exercício através de rotação como a Treadwheel de monitoramento de atividades de comercialmente disponível. Trabalho inicial com o REQS confirma que geneticamente diferentes cepas de Drosophila — e sexos – pode ter significativamente diferentes respostas à estimulação rotacional e, assim, a quantidade de exercício induzida não é idêntica entre diferentes genótipos9 . Assim, o REQS agora permite que os biólogos da drosófila medir a quantidade de exercício induzida pelo tratamento, abrindo uma variedade de novas vias de investigação no campo de exercício.
Aqui descrevemos detalhadamente como usar o REQS para quantificação de exercício rotacional. O REQS induz exercício rotacional e simultaneamente mede os níveis de atividade dos animais sendo tratados. O REQS é capaz de acomodar uma variedade de programas de exercícios, que vão desde o simples 2 h contínuo exercício regime demonstrou aqui mais complexos métodos de treinamento de intervalo conforme descrito por Mendez e colegas7estimulação pode ser ajustada através velocidade de rotação (entre aproximadamente 1-13 rotações por minuto). Dependendo da unidade de monitor de atividade usada para produzir o REQS, esse método é adaptável para a análise de moscas única ou grandes populações de animais. Devido a esta versatilidade, o REQS fornece a pesquisadores da drosófila com uma matriz de oportunidades para estudar, por exemplo, exercício de diferentes regimes, intervenções de dieta ou impacto da densidade populacional.
Protocol
Representative Results
Discussion
Como ilustram os resultados representativos, o REQS é capaz de medir com precisão a atividade do exercício da drosófila. O REQS é flexível e permite que os pesquisadores atender uma variedade de pesquisa questões relacionadas com a biologia de exercício ou exercício de intervenções. Há duas etapas críticas no protocolo para destacar. Em primeiro lugar, é essencial para testar a configuração do REQS para garantir que a transmissão de dados do REQS para o DAMSystem308 está funcionando corretamente. Se nã…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O trabalho foi apoiado pelo prêmio número P30DK056336 do nacional Instituto de Diabetes e digestivos e doenças renais através de uma concessão piloto da nutrição e obesidade Research Center na Universidade do Alabama em Birmingham, a NCR.
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
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