されては、そっとハエの生得的な負の走を利用して大人のショウジョウバエの運動を誘導するために回転運動を使用します。代謝状態を評価する練習および遺伝子型、セックス、ダイエット、生理・分子アッセイへの影響などの要因間の相互作用の解析が可能です。
複雑な代謝性疾患の発生率が増加カロリー摂取量低下の活動レベルのライフ スタイルに向けて広範な転移の結果として増加しています。これらの多因子性の疾患は、遺伝・環境・行動の要因の組み合わせから生じる。1 つそのような複雑な病気、メタボリック シンドローム (メッツ)、代謝性疾患、高血圧、高血糖、腹部肥満などのクラスターであります。運動と食餌療法の介入は、肥満とその後続の代謝性疾患を軽減するために医師によって推奨されて主要な治療です。特に好気性のインターバル トレーニング、運動介入は、タイプ 2 糖尿病 (2 型糖尿病)、心血管疾患 (CVD)、およびその他の条件の共通のリスク要因に良好な変化を刺激します。証拠の流入とモデル運動制御の設定でシステム実験における運動の効果を評価するための貴重なツールを提供しています確立する代謝の健康は治療効果の運動を記述します。キイロショウジョウバエは、運動介入に起因する生理・分子の変化を調査するための素晴らしいツールです。ハエ短い寿命および人間と比較した場合の栄養素の代謝の同様のメカニズムがあります。ショウジョウバエの運動を誘導して、登山を優しく誘導するはえの生得的な負の走傾向を生かしたされてと呼ばれるマシンを開発しました。これにより、代謝健康に及ぼす運動の基礎となる遺伝子型-環境の相互作用を理解する遺伝的多様なハエの大規模コホートで実験を行う研究者。
幼年期および大人の肥満は、高カロリーの食事を消費し、インスリン抵抗性、慢性炎症、変形性関節症など、深刻な長期的な結果につながることができる時間の長時間のアイドル文化の流行を成長しています。1,2,3,4. これらの疾患の有病率は、カロリー摂取量、脂肪、糖、および主に坐った生活様式5の高消費に起因する支出の成長の不均衡が原因上昇し続けています。同様に、このエネルギーの不均衡は、タイプ 2 糖尿病 (2 型糖尿病) と心血管疾患 (CVD)5の場合の増加につながっています。個人は、彼らは、メタボリック シンドローム (MetS) 症状が、腹部の肥満と高脂血症の2疾患と診断されている場合の両方の疾患の発症リスクが高い。メッツが遺伝子とダイエットなど様々 な環境要因の複雑な相互作用によって形作られて練習6.したがって、この複雑な病気の基になるメカニズムの完全な理解を得るためにこれらすべての要因見なす必要があります。
メッツとの闘いになると、医師はまず食べて健康的なバランスのとれた食事と身体活動2,7、8を含むライフ スタイルの変化をお勧め。薬理学的、外科的介入、重症および3 これらのライフ スタイルの変化との組み合わせでのみ推奨のみ有効な薬物が限られている胃のバイパス手術は高価な生涯医療監視が必要ですので ,7,8。ような運動やダイエット、生活習慣介入することができます生成し、長期的な減量の目標を維持、これらの是正措置し、メッツに関連付けられている負の影響を完全に改善するかどうか必要がありますさらに勉強を7、 8。
マウス モデルは年の運動の代謝性疾患に及ぼす影響を調べるに使用されています。しかし、メッツの研究を飛ぶ運動の導入は比較的最近の努力9,10、11,12です。ハエ管理されたラボ設定で運動を勉強する最適な手段を提供するので、簡単に操作することが、寿命が短い、安価を維持するため、エネルギー関連の代謝経路は高度にショウジョウバエの間保存と人間13。キイロショウジョウバエのゲノムがよく特徴付けられる、および様々 な遺伝子と調節することができる遺伝子型-環境の相互作用に洞察力を提供できるショウジョウバエで使用可能な豊富な遺伝学のツールがある、個体の健康14に対する運動の効果。
ショウジョウバエの行使の現在のメソッドを呼び出すはえの生得的な負の走傾向、行動の本能に登っていく、そのエンクロージャ11,12,15 内大人で登山を刺激するには.力タワー、ハエ、運動を刺激する 1 つの方法体系的に垂直方向に飛ぶエンクロージャを発生させ、それらバック ベンチ表面に効果的にバイアルの底にハエをたたくこうして彼らの本能的な負の走を誘導12,16. このマシンを使用しての実験, 運動は cvd 法と、2 型糖尿病などを含む多くの年齢関連の病気に対する強力な防御因子と健康加齢12,17,18 を促進します。.具体的には、彼らは運動することができますハエの移動性の加齢に伴う低下の発症を減らすと心機能などの複数の加齢に伴う症状を改善し、ストレス応答17,18ことを示した。ただし、コントロールよりこれらの体験マシン、反復的な滴の力は、ハエを傷つける可能性があります示唆とモビリティ12に影響を与える登山得点は高かった塔に決して飛ぶ。より少なく説得力がある、物理的な外傷の原因を回避する運動を誘導する方法が力タワー プロトコル16に役に立つ、相補的な方法であることが示唆されました。
ショウジョウバエでは、運動を優しく誘導する我々 はされて. (図 1) と呼ばれる運動マシンを開発しました。(今後 TW と略すの) されて回転運動は常に順番に、ハエで登山を刺激する、バイアルの重力のトップの再定義によってハエの生得的な負の走傾向をトリガーします。他のメソッドとは異なり、TW の回転運動は本質的に穏やかな発生して、結果に影響を与える可能性があります追加のストレスを最小限に。したがって、マシンはメタボリック健康 (図 2)、加齢、睡眠、および他の多くのトピック11の運動の効果を研究する研究者を可能にするストレスを誘発することがなく大量のハエの運動を誘導するための手段を提供します。
私たちのメソッド、次の逆ピラミッド型、インターバル トレーニングのプロトコル、いくつかの持久力訓練 (AIT) 好気性の間隔の側面を大きく取り入れたトレーニングします。標準の AIT 政権は、このプロトコルの持久力を促進するために 5 日間にわたって各間隔の時間を徐々 に増やすことで変更されます。AIT では、メッツの他の介入方法を基準にして予防に特に有用されている、連続運動19,20よりメタボリック シンドロームの共通のリスク要因を逆転させることでより効果的であった。ただし、発電塔の相対的な TW の不利な点はハエより迅速に回転運動に慣らす、ハエの中で慣らす先天的な傾向の変化、運動の利点の解釈が複雑に従って。11渡辺と謎の15との相補的な記事21はこの制限をエレガントなソリューションについて説明します。
ここで詳細な運動プロトコルはショウジョウバエの穏やかな運動を正常に刺激することが示されているし、11の設定に制御室における耐久性運動をシミュレートするために使用することができます。最初されて概念を開発するとき我々 は同様に実行する変更可能性がある商品を考慮することに注意してください (例えば、研究室ロティサリー)。しかし、我々 最終的に拒否このアプローチは、業務用機器が十分に低い回転速度 (4 回転) を持っていなかったし、高スループット サンプルの生成のための十分なバイアル容量に欠けていたので特注デザインの選択。
TW のプロトコル自体は、研究のトピックの広い範囲を網羅する調整できます。たとえば、頻度とハエの運動体制の期間の調整を受けるワークアウトの強度を変更できます。長い 1 週間以上または他の年齢層のプロトコルを拡張すると、高齢化と様々 な加齢に伴う疾患の運動の効果を研究することが可能なります。拡張運動アプローチが実装されている場合、週に少なくとも 1 つの残りの日する必要がありますに追加することにより回復するをお勧めします。連続して毎日運動12を使用するそれらの政体より回復日が含まれて政権で増加するパフォーマンスと改善が示されました。また、回転運動に慣れ、長時間連続の練習問題11後に発生するので練習試合の長さ過去 30 分の延長に反対注意して欲しい。我々 はまた、TW11の活動レベルを維持するためにハエのモチベーションの遺伝の変化を観察しました。したがって、長い発作が必要な場合は、TW の概念の彼らの変更を記述する渡辺と謎の15,21によって表されるハエの活動レベルを監視することを検討してください。様々 なことができる他の要因で、温度と睡眠・覚醒パターンも飛ぶ動きの26,27に影響する示されています。
中と運動の後成的変化を解明する可能性と同様、生理学的な行動、および分子レベルでの運動の効果に対処するためのプロトコル完了後利用可能な解析の茄多があります。さらに運動効果を探索するメジャーを使用できます追加代謝アッセイ (例えばブドウ糖、グリコーゲン、蛋白質)、心機能、炎症反応は、飛ぶ生理・体組成12,14 ,24,28。カフェ アッセイ29またはアクティビティ監視デバイス12,15 のようなツールを使用して、運動の誘導、食行動、自発運動と睡眠の変化などに関連付けられているさまざまな行動の変化を測定できます。 ,30。における遺伝子発現と細胞呼吸運動に起因する変更はまた qRT PCR11と呼吸の31のようなメソッドを使用して定量化することができます。最後に、ショウジョウバエはあるショウジョウバエ遺伝学参照パネル 2 と研究者を実行するプラットフォームを提供するショウジョウバエの合成人口リソースなどの貴重な遺伝資源量的な遺伝学研究25,32。これらのツールは、運動と食事に関連する候補遺伝子を識別するために、ゲノムワイド関連研究と量的形質遺伝子座のマッピングなどのマッピング実験を有効にします。
されてを使用して完了の研究は、平均して、運動減少する体重、合計トリグリセリドのストレージ、およびグリコーゲン、蛋白質含有量の増加とパフォーマンス11を登山中を示した。さらに、性別や体重と同様、トリグリセリド、タンパク質、グリコーゲン、グルコースおよび活動レベル11,15遺伝子型間で行使する変数の回答でした。運動し、食事の遺伝子型と性別間での応答の変動を解釈するために挑戦できるし、時、直感的、それを反映している自然集団で観測された実際の生体変化の源。モデル有機体のこれらの要因をテストすることによって様々 な貢献の要因の相対的な役割を disentangling を容易にするツールを我々 の能力に重要になります、メッツの率が高いに貢献する要因の多様性を理解することを目指していきますパーソナライズされた予防と治療介入を開発。運動の効果を評価するには、これらの要素とやり取りする方法の各は、実験を行うとの結論を導き考慮されなければなりません。
TW は、他のほとんどのフライ運動マシンのようなフライの動きを数値化する能力が制限されます。最近では、渡辺と謎は、回転運動の定量化システム (リクエスト)、監視ユニット (LAM25H) ショウジョウバエ監視システム シリーズ15,21からアクティビティに変更 TW バックボーンを開発しました。TW のようなこのシステムは、LAM25H アームを使用して追跡し、飛ぶ活動を定量化しながら運動を優しく誘導する回転運動を使用しますが、TW15よりバイアル (32 本) のより小さい数を保持しています。高スループット運動研究活動定量化が必要か、必要でない場合、TW は大きいサンプル番号に対してできます。TW のデザインは、バイアルの大きい数を収容する、現在のフォームから変更でした。運動はショウジョウバエの達成だけでなく生理・分子反応の様々 な身体活動の効果を決定する研究もできる、確立を助けた他の既存の行使の方法と共に、このシステム11,12,15。したがって、TW、ハエ、穏やかな運動を誘導する実績のあるメソッドとして使用できます多種多様な生物の質問を調査します。
The authors have nothing to disclose.
ジュリー Jarnigan、メレディス ・ オーエンス、レイチェルの丘、ブランドン ・ モイエ ・、ローラ Mafla、オリビア魚とフライの飼育および画像処理のリード ラボの残りの部分に感謝したいと思います。ショーン ・ メンデスは、UAB のマシン ショップからの支援を受けて元されてを構築しました。この研究のための資金は、スリランカ ルピーと学部創造ケルと bjw 認定するアラバマの大学で研究院 NIH R01 GM 098856 によって提供されました。
Materials for TreadWheel Construction: | |||
Heavy Duty Vibration-Damping leveling Mount | McMaster-Carr | 60855K71 | Quantity: 4 |
Stainless Steel Ball Bearing | McMaster-Carr | 57155K306 | Quantity: 8 |
Plug-in Voltage Transformer (500MA, 120VAC input, 24 VAC output) | McMaster-Carr | 70235K16 | Quantity: 1 |
Compact Square-Face DC Gear motor | McMaster-Carr | 6409K23 | Quantity: 1 |
Tool Holder (clamps) | McMaster-Carr | 1723A22 | Quantity: 5 (10x) |
12L14 Carbon Steel Tight-Tolerance Rod | McMaster-Carr | 5227T24 | Quantity: 1 |
Set Screw Shaft Collar | McMaster-Carr | 6432K13 | Quantity: 8 |
Round-Belt Pulley | McMaster-Carr | 6284K51 | Quantity: 5 |
Dart Controls – 25 Max RPM, Electric AC DC Motor | McMaster-Carr | 13DV 1A | Quantity: 1 |
Materials for Fly Maintenace and Husbandry | |||
6 oz Square Bottom Bottles (polypropylene) | Genesee Scientific | 32-130 | Quantity: 1 |
35x10mm Petri Dishes | VWR | 82050-536 | Quantity: 1 |
Narrow Drosophila vials | Genesee Scientific | 32-116 | Quantity: 1 |
Flystuff Flypad | Genesee Scientific | 59-114 | Quantity: 1 |
Blowgun, Mini | Genesee Scientific | 54-104 | Quantity: 1 |
Materials for RING-like Assay: | |||
ImageJ software | NIH | https://imagej.nih.gov/ij/ | Quantity: 1 |
1 cM graph paper or drawn grid (at least 20 cM by 30 cM) | various | Quantity: 1 | |
digital camera with timer or smart phone with camera timer app | various | Quantity: 1 | |
Materials for Triglyceride Assay: | |||
Dewar Flask | VWR | 14200-960 | Quantity: 1 |
Serum Triglyceride Determination Kit | Sigma Aldrich | TRO100 | Quantity: 1 |
Cordless Pestle Motor | VWR | 47747-370 | Quantity: 1 |
Pestles | VWR | 47747-358 | Quantity: 1 |