Medición de los niveles de ejercicio de Drosophila melanogaster utilizando la rotación ejercicio cuantificación sistema (requisitos)

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 años^1,2. 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.