Medición de los niveles de ejercicio de Drosophila melanogaster utilizando la rotación ejercicio cuantificación sistema (requisitos)
Summary
La rotación del ejercicio cuantificación sistema (requisitos) pueden inducir ejercicio en Drosophila melanogaster a través de la rotación mientras que simultáneamente mide la cantidad de actividad de los animales. Aquí, presentamos un protocolo de punto por punto detallando cómo medir los niveles de actividad de los animales experimentan tratamientos ejercicio rotacional usando los REQS.
Abstract
Drosophila melanogaster es un nuevo organismo modelo para estudios en Biología del ejercicio. Hasta la fecha, dos sistemas de ejercicio principal, la torre de la energía y la rueda se han descrito. Sin embargo, ha faltado un método para medir la cantidad de actividad animal adicional inducida por el tratamiento de ejercicio. La rotación del ejercicio cuantificación sistema (requisitos) llenan esta necesidad, proporcionando una medida de la actividad animal animales experimentan rotación ejercicio. Este protocolo detalla cómo utilizar los requisitos para evaluar actividad animal durante el ejercicio de rotación e ilustra el tipo de datos que se pueden generar. Aquí, demostramos cómo los requisitos se utilizan para medir diferencias específicas por sexo y tensión en actividad de ejercicio inducido. Los requisitos pueden utilizarse también para evaluar el impacto de varios otros parámetros experimentales tales como edad, dieta o la población tamaño ejercicio inducida por actividad. Además, puede utilizarse para comparar la eficacia de protocolos de entrenamiento de ejercicio diferente. Lo importante, proporciona una oportunidad para estandarizar tratamientos ejercicio entre cepas, lo que permite al investigador alcanzar cantidades iguales de actividad entre los grupos si es necesario. Así, los requisitos es un nuevo recurso notable para los biólogos de ejercicio trabaja con el sistema de modelo de Drosophila y complementa los sistemas existentes de ejercicio.
Introduction
Recientemente, los investigadores han comenzado a usar la mosca de la fruta Drosophila melanogaster para estudiar la biología del ejercicio. D. melanogaster ha sido un sistema de modelo genético para más de 100 años1,2. Sin embargo, investigaciones de Drosophila ha contribuido no sólo genética, sino también a una variedad de otras disciplinas como la neurobiología, biología del comportamiento y fisiología3. En 2009, la torre de la energía, la primera máquina de ejercicio para Drosophila fue descrito4. La torre de la energía aprovecha respuesta geotaxis negativa de los animales. Cuando perturbada, Drosophila tienden a moverse a la parte superior de su recinto. Esta respuesta está bien establecida y es la base del ensayo popular “RING” (Geotaxis negativa iterativo rápido5) que se utiliza para estimar la capacidad o aptitud física en Drosophila. La torre de la energía utiliza un brazo mecánico conectado a una unidad de motor para levantar repetidamente un conjunto de animales dentro de sus recintos por varias pulgadas y dejarlos volver a la tierra para inducir la respuesta de geotaxis negativa (Tinkerhess et al 20126 proporcionar un video que ilustra el uso de la torre de la energía). Tratamiento prolongado en la torre de la energía por lo tanto aumenta la cantidad de actividad física (correr o volar) los animales realizan en comparación a animales de control no tratados y más tiempo lleva a mejorar el rendimiento en el ensayo de anillo para aptitud física4. Así, este trabajo demostró la factibilidad del uso de Drosophila como modelo para la biología del ejercicio.
Para ampliar el repertorio de herramientas disponibles para la investigación del ejercicio de Drosophila, en 2016, Mendez y sus colegas describen una segunda máquina de ejercicio de Drosophila, la rueda7. Similar a la torre de la energía, la rueda explota la respuesta geotaxis negativa de Drosophila. Sin embargo, esta respuesta es inducida por la rotación continua de los recintos de animales, en lugar de levantar y caer como en la torre de la energía. Este método de inducción es más suave y permite un régimen de ejercicio orientado más resistencia que evita cualquier trauma físico que pudiera ocurrir durante el ejercicio en la torre de la energía (véase Katzenberger, R. J. et al. 20138 impacto de repetido físico trauma en la salud de Drosophila). Similar a la torre de la energía4, tratamiento de animales en la rueda de ejercicio conduce a una variedad de respuestas fisiológicas, incluyendo cambios en la aptitud física, los niveles de triglicéridos y cuerpo peso7. Así, dos métodos complementarios están disponibles para los biólogos de Drosophila estudio de ejercicio.
Una limitación de la torre y la rueda es la incapacidad para medir la cantidad de actividad inducida por el tratamiento de ejercicio. Análisis de grabaciones de video de la rueda demostró que había diferencias significativas entre las diferentes cepas de Drosophila en cómo responden al ejercicio tratamiento7. Concretamente, las cepas estudiaron diferenciaron en cuánto más actividad los animales cuando estimulado7. Esta observación nos llevó a desarrollar un tercer sistema de ejercicio, la rotación ejercicio cuantificación sistema (requisitos), que nos permite medir los niveles de actividad del animal durante el ejercicio inducido por la rotación9. Los requisitos utiliza una actividad comercialmente disponible de unidad que está instalado en un brazo giratorio para estimular el ejercicio a través de la rotación en la rueda de control. Trabajo inicial con los requisitos que confirma genéticamente diferentes cepas de Drosophila y sexos – pueden significativamente diferentes respuestas a la estimulación rotatoria y por lo tanto la cantidad de ejercicio inducida no es idéntica entre diferentes genotipos9 . Por lo tanto, los requisitos ahora permite a biólogos de Drosophila medir la cantidad de ejercicio inducido por el tratamiento, abriendo una variedad de nuevas vías de investigación en el campo de ejercicio.
Aquí describimos en detalle cómo utilizar los requisitos para la cuantificación del ejercicio rotatorio. Los requisitos induce rotación ejercicio y simultáneamente mide los niveles de actividad de los animales tratados. Los requisitos sean capaz de adaptarse a una variedad de programas de ejercicios, que van desde la simple 2 h régimen de ejercicio continuo demostrado aquí a métodos más complejos de entrenamiento de intervalo descrito por Méndez y colegas7y estimulación se puede ajustar mediante velocidad de rotación (entre aproximadamente 1 13 rotaciones por minuto). Dependiendo de la unidad del monitor de actividad utilizada para producir los requisitos, este método es adaptable para el análisis de las moscas individuales o grandes poblaciones de animales. Debido a esta versatilidad, los requisitos ofrece a los investigadores de Drosophila con una variedad de oportunidades para estudiar, por ejemplo, regímenes de ejercicio diferente, las intervenciones de la dieta o impacto de la densidad de población.
Protocol
Representative Results
Discussion
Como lo ilustran los resultados representativos, los requisitos es capaz de medir con precisión la actividad de ejercicio de Drosophila. Los requisitos es flexible y permite a los investigadores abordar una variedad de preguntas de investigación relacionadas con las intervenciones de ejercicio o ejercicio biología. Hay dos pasos críticos en el protocolo para resaltar. En primer lugar, es esencial para probar la configuración de los requisitos para garantizar que la transmisión de datos de los requisitos para la DAM…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
El trabajo fue apoyado por la concesión número P30DK056336 desde el Instituto Nacional de Diabetes y digestivo y riñón enfermedades mediante una subvención de piloto de la nutrición y la obesidad centro de investigación de la Universidad de Alabama en 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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