A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
דו"ח זה מתאר שיטה למדידת זמן Drosophila melanogaster בוגר להפלה באמצעות מוניטור פעילות דרוזופילה (DAM2) בתגובה ללחץ חום בהולכת אוויר בתוך תא אינקובטור. DAM2 מודד פעילות על ידי רישום תנועות זבוב בודדות כאשר הן חוצות קרן אינפרא אדום. ניתוח הנתונים מקל על ידי קובץ הפעלה חדשני שנוצר על ידי המחברים.
המחקר של עמידות לחום ב- Drosophila melanogaster היה מעניין במיוחד לחוקרים במשך עשרות שנים, עם גישה נפוצה להערכת סובלנות לחום היא לפקח על הזמן להפיל (TKD) לאחר חשיפה לטמפרטורה גבוהה. באופן קלאסי, זבובים שוכנים בבקבוקונים בודדים וממוקמים בתוך אמבט מים מחומם. לאחר מכן TKD מנוטר באופן ידני על ידי חוקרים. בעוד מבוסס היטב, נותרו בעיות של סובייקטיביות ויישום עקבי של הגדרה מוחשית של הפסקת כל תנועה, כולל התכווצויות שרירים, בעת יישום בדיקות ידניות אלה. פיתחנו שיטה בעלת תפוקה גבוהה לאוטומציה של בדיקות עמידות לחום באמצעות TriKinetics Drosophila Activity Monitors (DAM2). כדי ללוות את מערכת DAM2, כתבנו תוכנית ויצרנו קובץ הפעלה קל לשימוש כדי לקרוא באופן אוטומטי את הזמן האחרון של התנועה מנתוני הפעילות שנוצרו. סקריפט זה כותב לקובץ .csv את הזמן לשיתוק חום (TKD) עבור כל זבוב. הנתונים שלנו מראים ששיטת DAM2 אוטומטית זו עקבית ואמינה. בינתיים, פרופילי פעילות שנוצרו מנתוני ספירת הפעילות מעניינים. פרופילי פעילות אלה ניתנים להידור ויש להם פוטנציאל להרחיב את מבחני סבילות החום כך שיכללו את המרכיבים ההתנהגותיים שלא נחקרו יחסית של עמידות לחום. פרוטוקול זה יתאר בפירוט כיצד להשתמש במערכת DAM2 וב- HoTDAM! תוכנה להערכת עמידות לחום ב- D. melanogaster.
אקטותרמים מגיבים בדרך כלל ללחץ חום עם פעילות מוטורית מוגברת. תופעה זו הייתה ברורה לחוקרים במשך עשרות שנים, עם התגובה ההתנהגותית האופיינית שתוארה על ידי קאולס ובוגרט בשנת 19441. הם תיארו כיצד אורגניזם תחת לחץ חום יראה תחילה תנועה מוטורית מוגברת. ככל שעומס החום מצטבר, התפרצויות קצרות של פעילות משולבות בתקופות של חוסר פעילות. הטמפרטורה שבה האורגניזם אינו יכול עוד להראות תנועה מתואמת היא המקסימום התרמי הקריטי (CTmax). ספאם שרירי עוקב, ובסופו של דבר האורגניזם קורס 1,2. קשה להגדיר קריסה זו והיא מייצגת משהו הדומה ל"קפדנות חום, תרדמת או מוות"2. כאן נשתמש במונח קריסה פיזיולוגית כדי להתייחס באופן תיאורטי לנקודת קצה מטושטשת זו של עקת חום.
דרוזופילה מלנוגסטר וחרקים קטנים אחרים היו מודלים חשובים לחקר עקת חום. כדי להעריך לפחות חלק מהאוסף המורכב של תכונות המהוות עמידות לחום, חוקרים רבים צפו ידנית בזמן ובטמפרטורה שבהם מתרחשת קריסה פיזיולוגית, המייצגת את הזמן להפלה (TKD) ו- CTmax, בהתאמה. למרות שהן מבוססות היטב, שיטות בדיקה ידניות אלה סובלות מכמה חסרונות. הגדרה אופרטיבית של קריסה פיזיולוגית יכולה להיות קשה להגדרה ויישום הולם לכל המקרים, במיוחד כאשר הצופים מנוסים פחות. לדוגמה, באיזו נקודה האורגניזם עובר מהתכווצויות שרירים להתמוטטות? דפוס התכווצויות השרירים ופעילות ההתקפים לפני ההתמוטטות יכול להיות בלתי צפוי ויכול לסבך תצפית מדויקת 2,3, מאיימת על דיוק ודיוק. בינתיים, הקושי בתצפית גם מגביל את מספר האורגניזמים שניתן לבחון בו זמנית, מה שמגביל את יכולת ההרחבה.
מכיוון שעלייה בפעילות היא תגובה עקבית לחום ו-TKD ו-CTmax הם בסופו של דבר הנקודה שבה הפעילות נפסקת, ביקשנו להשתמש ב-Drosophila Activity Monitors (DAM2) מבית TriKinetics כדי להפוך את בדיקות הסבילות לחום לאוטומטיות. לאחרונה פרסמנו שיטה לבדיקה אוטומטית, יחד עם תוכנה קלה לשימוש, באמצעות מערכת DAM24. הבדיקה אומתה על ידי השוואת מדדים של עמידות לחום במונחים של TKD לבדיקת TKD ידנית קלאסית המבוססת על תצפית על פני מספר גורמים. חקרנו גם את מרכיב הפעילות המוטורית של מבחני TKD כדי לאפיין עוד יותר את פנוטיפ התרמו-סבילות המושרה. קראנו לבדיקה ולתוכנה הנלווית HoTDAM! (בדיקות עמידות לחום באמצעות מערכת ניטור פעילות דרוזופילה). כאן אנו מספקים תיאור מפורט של שיטת בדיקת סובלנות החום האוטומטית באמצעות מערכת DAM2 ו- HoTDAM! תוכנה. הבדיקה קלה לשימוש וניתן להרחבה בקלות כדי לאפשר מדידה של אורגניזמים רבים בו זמנית.
בכתב היד הזה ביצענו מבחני TKD על זבובים מוטנטיים תרמו-חושיים (פוטנציאל קולטן חולף אנקירין 1; TRPA1) והבקרות הגנטיות שלהם (לבן1118; w1118). אורגניזמים אלה נבחרו כדי להדגיש את חשיבות הפעילות המוגברת האופיינית שנצפתה במהלך עקת חום עבור הבדיקה. כלומר, אורגניזמים TRPA1 אינם מראים התנהגות בריחה זו, מה שממחיש את הקשר הפנימי בין תגובות התנהגותיות שמורות לבין הערכות של סובלנות לחום, כגון TKD. ביצענו את הבדיקה הן עבור נקבות והן עבור זכרים, יחד עם יישום טיפול מקדים להקשחת חום. התוצאות המייצגות המוצגות כאן הן נתונים מבדיקות חדשות לחלוטין מאלה ששימשו במבחני האימות המקוריים שפורסמו בעבר.
1. גידול זבובים
2. טיפול מקדים
3. הגדרת מערכת DAM2
4. בדיקת סובלנות חום
5. ארגון וניתוח נתונים
הערה: ראה וידאו משלים S1 לקבלת הדרכה כיצד להוריד את יישום ההפעלה מ- GitHub, כמו גם פונקציונליות בסיסית של התוכנה.
6. סטטיסטיקה
הערה: ניתן להשתמש בבדיקות רבות ושונות כדי לנתח את נתוני TKD, בהתאם לפרטים של מערך הניסוי.
הניתוחים עבור מניות TRPA1 ו - w1118 בוצעו בנפרד. זמני TKD אחוזון ותיאורים אחרים ניתן למצוא בטבלה 1.
אחוזוניםא | ||||||||
מין | טיפול |
שיטת בדיקת עמידות החום שאנו מתארים כאן היא רב-תכליתית וניתנת להרחבה. פרסמנו בעבר מחקר תיקוף שבו השווינו את HoTDAM! שיטה לבדיקת TKD קלאסית, מבוססת תצפית, ומצאתי שהבדיקה האוטומטית נותנת מראה את אותה מגמה כללית על פני מספר גורמים4 (איור 3). במילים אחרו...
המחברים מצהירים כי אין להם ניגודי עניינים.
הפרויקט המתואר נתמך על ידי מענקי פרס הפיתוח המוסדי (IDeA) מהמכון הלאומי למדעי הרפואה הכלליים של המכונים הלאומיים לבריאות (5P20GM103427 ו- 1U54GM115458). תוכנית עמיתי המחקר לתואר ראשון של UNK ותוכנית מחקר הקיץ של הסטודנטים לרפואה של UNMC.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
14 mL polystyrene test tubes | Falcon | 352057 | |
30 gallon fish tank | Wal-mart | ||
8 oz bottles | Genesee | 32-129F | |
Constant Climate Chamber | Memmert | HPP750eco | |
cornmeal | Lab Scientific | FLY801010 | |
DAM2 Drosophila Activity Monitor | TriKinetics | DAM2 | (DAMSystem3 Data Sheet) https://www.trikinetics.com/Downloads/DAMSystem%20Price%20List%202024.7.pdf |
DAMSystem data acquisition software | TriKinetics | free download | |
Drosophila agar | Lab Scientific | FLY80201 | |
ethanol | Fisher Scientific | BP82011 | |
Ether | Fisher Scientific | E134-4 | |
FileScan software | TriKinetics | for scanning for text errors, binning data, and output | |
FlyStuff Flugs for bottles | Genesee | 49-100 | |
FlyStuff Flugs for vials | Genesee | 49-102 | |
FlyStuff vials | Genesee | 32-113RL | |
HoTDAM software | Github or Trikinetics | https://github.com/MatthewR47/HoTDAM | |
Immersion circulating heater | PolyScience | MX-CA11B | |
molasses | Lab Scientific | FLY80084 | |
propionic acid | Fisher Scientific | A258-500 | |
Pyrex Glass tubes 5 x 65 mm for DAM2 | TriKinetics | PGT 5x65 | https://www.trikinetics.com/Downloads/DAMSystem%20Price%20List%202024.7.pdf |
small paint brush | Wal-mart | ||
SPSS Statistics | IBM | ||
tegosept | Lab Scientific | FLY55015 | |
torula yeast | MP Biomedicals | 290308505 | |
TRPA1 mutant stock | Bloomington Stock center | 26504 | w[1118]; TI{w[+mW.hs]=TI}TrpA1[1] |
w1118 stock | Bloomington Stock center | 3605 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved