Name: obtaining specimens with slowed, accelerated and reversed aging in the honey bee model
Uploaded: 2013-08-29T16:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Obtaining Specimens with Slowed, Accelerated and Reversed Aging in the Honey Bee Model at JoVE.com

Nous remercions Osman Kaftanoglu pour obtenir des conseils utiles et d&#39;assistance pendant le tournage. Nous tenons à remercier les relecteurs anonymes pour les commentaires perspicaces. Ce travail a été soutenu par le Conseil norvégien de la recherche (accorde 180504, 191699, 213976 et), Marie Curie/FP7 (projet ref. 238665), le National Institute on Aging (NIA subvention P01 AG22500), et les Pew Charitable Trusts.

Une. Le découplage de la sénescence âge chronologique Cette section décrit la configuration des colonies de la double cohorte, qui consistent d&#39;une cohorte d&#39;individus identifiés qui partagent le même âge chronologique («cohorte d&#39;âge unique&quot;) et une cohorte d&#39;abeilles nid. Les personnes âgées de même de la cohorte d&#39;âge unique finiront par se séparer en différents types de travailleurs ayant des dynamiques du vieillissement - ce sont les nourrices avec ...

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	<li>Munch, D., Amdam, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+curious+case+of+aging+plasticity+in+honey+bees.">The curious case of aging plasticity in honey bees.</a> FEBS Lett. 584, 2496-2503 (2010).</li><li>Buffenstein, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Negligible+senescence+in+the+longest+living+rodent,+the+naked+mole-rat:+insights+from+a+successfully+aging+species.">Negligible senescence in the longest living rodent, the naked mole-rat: insights from a successfully aging species.</a> J Comp Physiol B. 178, 439-445 (2008).</li><li>Parker, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+are+social+insects+telling+us+about+aging?.">What are social insects telling us about aging?.</a> Myrmecological News. 13, 103-110 (2010).</li><li>Seeley, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Wisdom of the Hive. , (1995).</li><li>Amdam, G. V., Omholt, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+regulatory+anatomy+of+honeybee+lifespan.">The regulatory anatomy of honeybee lifespan.</a> J Theor Biol. 216, 209-228 (2002).</li><li>Amdam, G. V., Norberg, K., Hagen, A., Omholt, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+exploitation+of+vitellogenin.">Social exploitation of vitellogenin.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 100, 1799-1802 (2003).</li><li>Guidugli, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vitellogenin+regulates+hormonal+dynamics+in+the+worker+caste+of+a+eusocial+insect.">Vitellogenin regulates hormonal dynamics in the worker caste of a eusocial insect.</a> FEBS Lett. 579, 4961-4965 (2005).</li><li>Amdam, G. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Social+reversal+of+immunosenescence+in+honey+bee+workers.">Social reversal of immunosenescence in honey bee workers.</a> Exp Gerontol. 40, 939-947 (2005).</li><li>Seehuus, S. C., Norberg, K., Gimsa, U., Krekling, T., Amdam, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reproductive+protein+protects+functionally+sterile+honey+bee+workers+from+oxidative+stress.">Reproductive protein protects functionally sterile honey bee workers from oxidative stress.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 103, 962-967 (2006).</li><li>Scheiner, R., Amdam, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+tactile+learning+is+related+to+social+role+in+honeybees.">Impaired tactile learning is related to social role in honeybees.</a> J Exp Biol. 212, 994-1002 (2009).</li><li>Behrends, A., Scheiner, R., Baker, N., Amdam, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cognitive+aging+is+linked+to+social+role+in+honey+bees+(Apis+mellifera.">Cognitive aging is linked to social role in honey bees (Apis mellifera.</a> Exp Gerontol. 42, 1146-1153 (2007).</li><li>M&#252;nch, D., Baker, N., Kreibich, C. D., Braten, A. T., Amdam, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+the+laboratory+and+during+free-flight:+old+honey+bees+reveal+learning+and+extinction+deficits+that+mirror+mammalian+functional+decline.">In the laboratory and during free-flight: old honey bees reveal learning and extinction deficits that mirror mammalian functional decline.</a> PLoS One. 5, e13504 (2010).</li><li>Vance, J. T., Williams, J. B., Elekonich, M. M., Roberts, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+age+and+behavioral+development+on+honey+bee+(Apis+mellifera)+flight+performance.">The effects of age and behavioral development on honey bee (Apis mellifera) flight performance.</a> J Exp Biol. 212, 2604-2611 (2009).</li><li>Dukas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mortality+rates+of+honey+bees+in+the+wild.">Mortality rates of honey bees in the wild.</a> Insect Soc. 55, (2008).</li><li>Behrends, A., Scheiner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+at+old+age:+a+study+on+winter+bees.">Learning at old age: a study on winter bees.</a> Front Behav Neurosci. 4, 15 (2010).</li><li>Huang, Z. -. Y., Robinson, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Honeybee+colony+integration:+Worker-worker+interactions+mediate+hormonally+regulated+plasticity+in+division+of+labor.">Honeybee colony integration: Worker-worker interactions mediate hormonally regulated plasticity in division of labor.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 89, 11726-11729 (1992).</li><li>Huang, Z. Y., Robinson, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+honey+bee+division+of+labor+by+colony+age+demography.">Regulation of honey bee division of labor by colony age demography.</a> Behavioral Ecology and Sociobiology. 39, 147-158 (1996).</li><li>Double, K. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+comparative+biology+of+neuromelanin+and+lipofuscin+in+the+human+brain.">The comparative biology of neuromelanin and lipofuscin in the human brain.</a> Cell Mol Life Sci. 65, 1669-1682 (2008).</li><li>Fonseca, D. B., Brancato, C. L., Prior, A. E., Shelton, P. M., Sheehy, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Death+rates+reflect+accumulating+brain+damage+in+arthropods.">Death rates reflect accumulating brain damage in arthropods.</a> Proc Biol Sci. 272, 1941-1947 (2005).</li><li>Baker, N., Wolschin, F., Amdam, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+learning+deficits+can+be+reversible+in+honeybees+Apis+mellifera.">Age-related learning deficits can be reversible in honeybees Apis mellifera.</a> Exp Gerontol. 47, 764-772 (2012).</li><li>Capaldi, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ontogeny+of+orientation+flight+in+the+honeybee+revealed+by+harmonic+radar.">Ontogeny of orientation flight in the honeybee revealed by harmonic radar.</a> Nature. 403, 537-540 (2000).</li><li>Marco Antonio, D. S., Guidugli-Lazzarini, K. R., do Nascimento, A. M., Simoes, Z. L., Hartfelder, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RNAi-mediated+silencing+of+vitellogenin+gene+function+turns+honeybee+(Apis+mellifera)+workers+into+extremely+precocious+foragers.">RNAi-mediated silencing of vitellogenin gene function turns honeybee (Apis mellifera) workers into extremely precocious foragers.</a> Naturwissenschaften. 95, 953-961 (2008).</li><li>Whitfield, C. W., Cziko, A. -. M., Robinson, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+expression+profiles+in+the+brain+predict+behavior+in+individual+honey+bees.">Gene expression profiles in the brain predict behavior in individual honey bees.</a> Science. 302, 296-299 (2003).</li><li>Schmidt, J. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attraction+of+reproductive+honey+bee+swarms+to+artificial+nests+by+Nasonov+pheromone.">Attraction of reproductive honey bee swarms to artificial nests by Nasonov pheromone.</a> Journal of Chemical Ecology. 20, 1053-1056 (1994).</li><li>De Moraes, R., Bowen, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modes+of+cell+death+in+the+hypopharyngeal+gland+of+the+honey+bee+(Apis+mellifera+L).">Modes of cell death in the hypopharyngeal gland of the honey bee (Apis mellifera L).</a> Cell Biol Internat. 24, 737-743 (2000).</li><li>Sheehy, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+flow-cytometric+method+for+quantification+of+neurolipofuscin+and+comparison+with+existing+histological+and+biochemical+approaches.">A flow-cytometric method for quantification of neurolipofuscin and comparison with existing histological and biochemical approaches.</a> Arch Gerontol Geriatr. 34, 233-248 (2002).</li><li>Hsieh, Y. S., Hsu, C. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Honeybee+trophocytes+and+fat+cells+as+target+cells+for+cellular+senescence+studies.">Honeybee trophocytes and fat cells as target cells for cellular senescence studies.</a> Exp Gerontol. 46, 233-240 (2011).</li><li>Wolschin, F., Munch, D., Amdam, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+proteomic+analyses+reveal+regional+brain+differences+during+honeybee+aging.">Structural and proteomic analyses reveal regional brain differences during honeybee aging.</a> J Exp Biol. 212, 4027-4032 (2009).</li></ol>

Nous adoptons ici approches décrites précédemment 8,16,17,19,20, et les intégrer dans un seul flux de travail qui facilitera l&#39;étude de vieillissement souple chez les abeilles. Notre objectif est de fournir aux scientifiques qui sont novices dans ce domaine avec un outil normalisé fixé pour obtenir du matériel de l&#39;échantillon concerné, et à améliorer la reproductibilité expérimentale entre différentes équipes de recherche. Bien que nos procédures sont simplifiées et ne nécessitent ...

Les structures de la colonie complexes des animaux très sociaux sont maintenus grâce à l&#39;interaction d&#39;une caste de reproduction, et une caste d&#39;aide de typiquement travailleurs non-croisements avec des comportements différents de la tâche sociale. Dans les différentes catégories de travailleurs, des adaptations physiologiques spécifiques permettent des comportements de soins de sib distinctes, et sont également liés à des différences de durée de vie extrêmes. Les abeilles et les rats-taupes représentent modèles animaux les mieux développés pour étudier comment la socialité est liée à des motifs de l&#39;accélération, négligeable ou inversé vieillissement 1-3. Dans les colonies d&#39;abeilles, une seule reine de ponte est assisté par des milliers de travailleurs qui tendent le couvain, le fourrage pour la nourriture, et de s&#39;engager dans la garde, la thermorégulation ou comportements d&#39;hygiène 4. Parmi ces travailleurs sont les butineuses très courte durée de vie, nourrices avec intermédiaire, et l&#39;hiver (diutinus) abeilles avec une durée de vie plus longue. Les individus, cependant, ne sont pas liées de façon permanente à une certaine wode type rker, mais afficher une ontogenèse du comportement souple: ils changent de comportement de la tâche sociale à l&#39;autre («castes temporelles»). Abeilles Callow peuvent changer à couvain tendant nourrices, qui a finalement peut changer à la recherche de nourriture à l&#39;extérieur. Cependant, les abeilles inexpérimenté de nidification peuvent aussi se transformer en abeilles d&#39;hiver la plus longue durée de vie, et les butineuses de courte durée peuvent même revenir en infirmières généralement de plus longue durée. Les travailleurs avec une extrême (abeilles d&#39;hiver) et intermédiaire (nourrices) durée de vie ont bien développé production et de stockage organes alimentaires avec des ressources abondantes - par opposition à butineuses de courte durée (examinés dans 1,5). Cependant, que la réglementation de la durée de vie individuelle va au-delà de simples changements dans l&#39;équilibre d&#39;une personne ressource est suggéré par les recherches sur une protéine de jaune, qui a des fonctions adaptées divers dans la non-reproduction travailleur caste, comme la production de gelée 6, contrôle hormonal 7, immunitaire 8 et anti-oxydant défense 9. Les modèles de fbaisse unctional (sénescence) des disparités miroir de la durée de vie chez les travailleurs, établie pour olfactif, et aussi pour d&#39;autres fonctions cérébrales ou motrices 10-13. Plus précisément, la baisse significative de la fonction d&#39;apprentissage après seulement deux semaines de recherche de nourriture correspond à une progression de la mortalité similaire dans butineuses 14, par opposition à l&#39;absence de baisse détectable (sénescence négligeable) des abeilles 15 hiver longue durée de vie. Pour identifier les empreintes moléculaires du vieillissement souple, nous avons adapté paradigmes expérimentaux établis qui permettent de surveiller et de manipuler des transitions de type vieillissement 8,16,17. Expérience 1 détails la façon d&#39;obtenir des échantillons dans lesquels les effets de l&#39;âge chronologique et comportements sociaux spécifiques de type travailleur sur le vieillissement peuvent être séparés. Expérience 2 décrit le renversement des butineuses avec accélérées dans les nourrices avec la dynamique de vieillissement ralentis. Expérience 3 propose une approche pour sonder les effets de la sénescence cellulaire par anatomical quantification d&#39;un biomarqueur établi pour le vieillissement cellulaire (lipofuscine) 18.

<table border="1">
 <tbody>
 <tr>
 <td>Name of reagent</td>
 <td>Company</td>
 <td>Catalogue number</td>
 <td>Comments</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Apifonda</td>
 <td>S&uuml;dzucker AG, Mannheim/Ochsenfurt, Germany</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>paraformaldehyde</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>158127</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>phosphate-buffered saline</td>
 <td>Sigma-Aldrich</td>
 <td>P4417</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Glycerol</td>
 <td>Merck</td>
 <td>1.04094.1000</td>
 <td></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

obtaining specimens with slowed, accelerated and reversed aging in the honey bee model

Sociétés d&#39;animaux très sociaux disposent de grandes différences de durée de vie entre les individus étroitement liés. Chez les insectes sociaux, l&#39;abeille est le meilleur modèle créé pour étudier la façon dont la plasticité dans la durée de vie et le vieillissement s&#39;explique par des facteurs sociaux. La caste des travailleurs des abeilles comprend nourrices, qui tendent le couvain et les abeilles butineuses, qui recueillent le nectar et le pollen. Des travaux antérieurs ont montré que les fonctions du cerveau et de la performance de vol sénescence plus rapidement dans les butineuses que chez les infirmières. Toutefois, les fonctions du cerveau peuvent récupérer, lorsque les butineuses reviennent à des tâches de soins infirmiers. Ces modèles de sénescence accélérée fonctionnelle et inversée sont liés aux niveaux de ressources métaboliques modifiées, à des altérations de la protéine abondance et de la fonction immunitaire. Vitellogénine, une protéine de jaune avec des fonctions adaptées à contrôle hormonal et de défense cellulaire, peut servir d&#39;élément de régulation important dans un réseau qui contrôle les différentes dynamiques du vieillissement chez les travailleurs. Ici, nous décrivons comment l&#39;émergence d&#39;infirmières et de butineuses peut être surveillé et manipulé, y compris la reprise de butineuses généralement de courte durée dans les infirmières de plus longue durée. Nos résultats représentatifs montrent comment les individus avec un âge chronologique se différencient en butineuses et nourrices dans des conditions expérimentales. Nous illustrons comment inversion comportementale de butineuses dos des infirmières peut être validé. Enfin, nous montrons comment les différents sénescence cellulaire peut être évaluée en mesurant l&#39;accumulation de lipofuscine, un biomarqueur universel de la sénescence. Pour étudier les mécanismes qui peuvent lier les influences sociales et vieillissement plasticité, ce protocole fournit un outil standardisé mis d&#39;acquérir du matériel de l&#39;échantillon concerné, et d&#39;améliorer la comparabilité des données entre les études futures.

sections 1 et 2 du Protocole détail comment les groupes de tests peuvent être obtenus à étudier les attributs de l&#39;accélération, ralenti et inversés vieillissement dans les colonies avec une seule cohorte d&#39;âge. Pour contrôler la différenciation de type travailleur qui accompagne l&#39;ontogenèse normale, nous avons évalué les chiffres butineuses («dénombrements d&#39;entrée») pour 6 colonies (figure 1, comparer section 1). Les graphiques montrent que le changement considérable...

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Obtaining Specimens with Slowed, Accelerated and Reversed Aging in the Honey Bee Model

Obtenir des échantillons avec ralenti accéléré et inversé vieillissement dans le Honey Bee Modèle

Chez les travailleurs d&#39;abeilles, le vieillissement dépend de comportements sociaux plutôt que sur l&#39;âge chronologique. Ici, nous montrons comment les travailleurs-types avec des modèles très différents de vieillissement peuvent être obtenues et analysées pour la sénescence cellulaire.

Societies of highly social animals feature vast lifespan differences between closely related individuals. Among social insects, the honey bee is the best ...

Research

JoVE Journal

Biology

In vivo Ca2+- Imaging of Mushroom Body Neurons During Olfactory Learning in the Honey Bee

In vivo Ca2+- Imaging of Mushroom Body Neurons During Olfactory Learning in the Honey Bee

In vivo Ca 2 + - Imagerie des neurones du corps champignons Pendant l&#39;apprentissage olfactif dans le Honey Bee

The in vivo and semi-in vivo preparation for Calcium imaging has been developed in our lab by Joerges, K&uuml;ttner and Galizia over ten years ago, to ...

Recherche

Biologie

Visualizing the Beating Heart in Drosophila

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Visualiser le cœur battant Drosophile</em

The Drosophila heart has recently emerged as a good model system for examining the genetic, cellular, and molecular mechanisms underlying function in ...

Methods for Comparing Nutrients in Beebread Made by Africanized and European Honey Bees and the Effects on Hemolymph Protein Titers

Méthodes de comparaison des éléments nutritifs dans gelée royale faites par africanisées et Honey Bees européenne et les effets sur hémolymphe Les titres de protéines

Honey bees obtain nutrients from pollen they collect and store in the hive as beebread. We developed methods to control the pollen source that bees ...

Dissection and Observation of Honey Bee Dorsal Vessel for Studies of Cardiac Function

Dissection et observation de Honey Bee Dorsale Navire d&#39;études de la fonction cardiaque

The European honey bee, Apis mellifera L., is a valuable agricultural and commercial resource noted for producing honey and providing crop pollination ...

Monitoring Colony-level Effects of Sublethal Pesticide Exposure on Honey Bees

Surveiller les effets de la colonie-niveau d’exposition aux pesticides sublétale sur les abeilles à miel

The effects of sublethal pesticide exposure to honey bee colonies may be significant but difficult to detect in the field using standard visual assessment ...

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Méthodes d’étude des changements dans l’agrégation des protéines inhérente avec l’âge chez Caenorhabditis elegans

In the last decades, the prevalence of neurodegenerative disorders, such as Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's disease (PD), has grown. These ...

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