מדידת רמות פעילות גופנית ב- דרוזופילה melanogaster באמצעות מערכת כימות בתרגיל סיבוב (REQS)

לאחרונה, חוקרים החלו להשתמש זבוב הפירות דרוזופילה melanogaster ללמוד תרגיל ביולוגיה. Melanogaster ד כבר מערכת מודל גנטי שנים מעל 100^1,2. עם זאת, מחקר דרוזופילה הפך התרומה לא רק גנטיקה, אלא גם ממגוון של דיסציפלינות אחרות לרבות הנוירו-ביולוגיה, ביולוגיה התנהגותית פיזיולוגיה³. בשנת 2009, מגדל כוח, המכשיר התרגיל הראשון עבור דרוזופילה היה מתואר⁴. המגדל כוח מנצל תגובה שלילית geotaxis של החיות. כאשר דרוזופילה נוטים לעבור לחלק העליון של המתחם שלהם. תגובה זו מעוגנת היטב, הוא הבסיס של וזמינותו הפופולרי “טבעת” (מהירה Geotaxis שלילי איטרטיבי⁵) המשמש להערכת יכולת טיפוס ו/או כושר גופני ב דרוזופילה. המגדל חשמל משתמשת זרוע מכנית מחובר יחידה מוטורית להרים שוב ושוב את ערכה של חיות בתוך מתחמים שלהם על ידי מספר סנטימטרים ושחרורם חזרה לקרקע לזירוז התגובה geotaxis שליליות (Tinkerhess et al. . 2012⁶ לספק וידאו המדגימה את השימוש המגדל כוח). טיפול ממושך על המגדל כוח ובכך מגדיל את הסכום של פעילות גופנית (ריצה או טיסה) החיות לבצע בהשוואה לבעלי שליטה שאינו מטופל ומעל הזמן מוביל ביצועים משופרים ב וזמינותו הטבעת עבור כושר גופני⁴. לכן, עבודה זו הפגין את הכדאיות של שימוש דרוזופילה כמודל עבור תרגיל ביולוגיה.

כדי להרחיב את הרפרטואר של כלים למחקר דרוזופילה תרגיל, 2016, מנדז ועמיתיו תיאר מכונת דרוזופילה התרגיל השני, Treadwheel⁷. בדומה למגדל כוח, Treadwheel מנצלת את התגובה geotaxis שלילי של דרוזופילה. עם זאת, תגובה זו הנגרמת על ידי המשך הסיבוב של מתחמים בעלי חיים, ולא על-ידי הרמת ושחרורם כמו מגדל כוח. שיטה זו אינדוקציה עדינה ומאפשרת עבור משטר התרגול מונחה סיבולת נוסף זה מונע כל טראומה פיזית שעלולים להתרחש במהלך פעילות גופנית במגדל כוח (ראה Katzenberger, אר ג’יי. ואח 2013⁸ עבור השפעת חזר פיזית טראומה על בריאות דרוזופילה). בדומה מגדל כוח⁴, תרגיל היחס לבעלי חיים על Treadwheel מוביל למגוון של תגובות פיזיולוגיות, לרבות שינויים כושר גופני, רמות טריגליצרידים, משקל הגוף⁷. לכן, שתי שיטות משלימות זמינים עבור דרוזופילה ביולוגים ללמוד תרגיל.

מגבלה אחת של המגדל הכוח וגם את Treadwheel היא חוסר היכולת למדוד את כמות הפעילות הנגרמת על ידי טיפול פעילות גופנית. ניתוח של וידאו-הקלטות שנלקחו Treadwheel הדגים שהיו הבדלים משמעותיים בין זנים שונים דרוזופילה איך הם מגיבים הטיפול תרגיל⁷. באופן ספציפי, הזנים למד differed ב עד כמה פעילות נוספים שבעלי החיים לבצע כאשר גירוי⁷. התבוננות זו בקשה אותנו לפתח מערכת התרגיל השלישי, סיבוב תרגיל כימות מערכת (REQS), המאפשרת לנו למדוד רמות פעילות בעלי חיים במהלך הסיבוב-induced תרגיל⁹. REQS משתמשת פעילות זמינים מסחרית ניטור יחידת המותקנת על זרוע מסתובבת כדי לעורר פעילות גופנית דרך סיבוב כמו Treadwheel. עבודה ראשונית עם REQS. מאשרות את זה מבחינה גנטית זנים דרוזופילה — המינים – יכול לקבל תגובות שונות באופן משמעותי גירוי המסתובבת ואת ובכך כמות תרגיל המושרה אינו זהה בין אחרים שונים⁹ . לפיכך, REQS עכשיו מאפשר דרוזופילה ביולוגים למדוד את כמות תרגיל המושרה על ידי הטיפול, פתיחת מגוון של השדרות מחקר חדש במגרש האימונים.

כאן נתאר בפירוט כיצד להשתמש את REQS על כימות של תרגיל סיבובי. REQS המניע את תרגיל הסיבוב, בעת ובעונה אחת מודדת את רמות פעילות של בעלי החיים מטופלים. REQS הוא מסוגל להכיל מגוון של תוכניות פעילות גופנית, החל התם 2 h רציף תרגיל המשטר המודגמות כאן על שיטות אימון מרווח יותר מורכב כפי שתואר על ידי מנדז, עמיתים⁷. גירוי יכול להיות מותאם ויה מהירות סיבוב (בין כ 1-13 סיבובים כל דקות). בהתאם צג פעילות היחידה להשתמש בהם כדי לייצר את REQS, שיטה זו היא יכולת הסתגלות הניתוח של זבובים יחיד או אוכלוסיות גדולות של בעלי חיים. הודות צדדיות הזה, REQS מספקת דרוזופילה חוקרים עם מערך של הזדמנויות ללמוד, למשל, משטרים שונים פעילות גופנית, תזונה התערבויות או השפעת צפיפות אוכלוסין.