Измерение уровня осуществления в Drosophila melanogaster , с использованием системы количественной оценки вращающихся упражнения (REQS)

Недавно исследователи начали использовать плодовой мушки Drosophila melanogaster для изучения биологии упражнения. D. melanogaster был генетической модели системы для более чем 100 лет^1,2. Однако исследования дрозофилы внесла вклад не только генетике, но и целый ряд других дисциплин, включая нейробиологии, поведенческой биологии и физиологии³. В 2009 году, власти башня, первый тренажер для дрозофилы было описано⁴. Башня власти использует ответ отрицательный geotaxis животных. Когда нарушается, дрозофилы, как правило, перейти к верхней части их корпуса. Этот ответ хорошо отлажена и является основой assay популярные «кольцо» (⁵быстрого итеративного негативные Geotaxis), который используется для оценки восхождение способности и/или физической у дрозофилы. Башня власти использует механическая рука, подключенными к блоку электродвигателя неоднократно поднять набор животных в пределах их корпуса на несколько дюймов и снижается их обратно на землю в ответ отрицательный geotaxis (Tinkerhess et al. 2012⁶ предоставить видео, иллюстрирующие использование Power Tower). Длительное лечение на башне власти таким образом увеличивает объем физической активности (бег или полет) животные выполняют по сравнению необработанных контроля животных и течение времени приводит к улучшению производительности в assay кольцо для физической⁴. Таким образом эта работа продемонстрировала целесообразность использования дрозофилы как модель для осуществления биологии.

Чтобы расширить репертуар инструменты для исследований упражнения дрозофилы, в 2016 году, Мендес и коллеги описал второй дрозофилы тренажер, Treadwheel⁷. Подобно к башне власти, Treadwheel эксплуатирует ответ отрицательный geotaxis дрозофила. Однако этот ответ индуцируется продолжение вращения вольеры для животных, а не путем отмены и снижается их как Power Tower. Этот метод индукции мягче и позволяет более выносливость ориентированных на осуществление режима, который избегает любой физической травмы, которые могут возникнуть во время учений в башне власти (см. Katzenberger, R. J. et al. 2013⁸ для воздействия повторяются физической травмы на дрозофилы здоровья). Подобно Power Tower⁴, упражнения лечение животных на Treadwheel приводит к различных физиологических реакций, включая изменения в физической пригодности, триглицеридов и тела вес⁷. Таким образом два взаимодополняющих методы доступны для биологов дрозофилы, изучая упражнения.

Одно ограничение мощности башня и Treadwheel является невозможность измерить объем деятельности, вызванных лечения упражнения. Анализ видео записей взяты из Treadwheel продемонстрировал, что имеются существенные различия среди различных штаммов дрозофилы в как они реагируют на лечение упражнение⁷. В частности штаммы изучал отличается в сколько дополнительной деятельности животных когда стимулировали⁷. Это наблюдение побудило нас, чтобы разработать систему третьей упражнения, вращающихся осуществлять количественную оценку системы (REQS), что позволяет нам оценить уровни активности животных во время вращения индуцированной упражнение⁹. REQS использует коммерчески доступных деятельности, мониторинга, установленный на вращающейся рукоятки для стимулирования осуществления путем вращения как Treadwheel. Первоначальная работа с REQS подтверждает, что генетически различных штаммов дрозофилы — и полов – могут иметь существенно различные ответы на вращения стимуляции и таким образом количество упражнений, индуцированной не идентичен среди различных генотипов⁹ . Таким образом REQS теперь позволяет дрозофилы биологи измерить количество упражнений, вызванных лечения, открыв целый ряд новых направлений исследований в области осуществления.

Здесь мы подробно описать как пользоваться REQS для количественного определения вращательные упражнения. REQS индуцирует вращательные упражнения и одновременно измеряет уровни активности животных лечат. REQS возможность размещения различных программ упражнений, начиная от простого 2 h непрерывного осуществления режима продемонстрировали здесь для более сложных методов обучения интервал как описано Мендес и коллеги⁷и стимуляции может быть скорректирована посредством скорость вращения (между приблизительно 1-13 оборотов в минуту). В зависимости от активности монитор используется для производства REQS этот метод адаптируется для анализа одного мух или больших популяций животных. Благодаря этой гибкости REQS обеспечивает дрозофилы исследователей с массивом возможностей для изучения, например, различные упражнения режимы, диетические вмешательства или влияния плотности населения.