Name: the treadwheel: interval training protocol for gently induced exercise in drosophila melanogaster
Uploaded: 2018-06-08T15:00:00
Duration: 7 min 21 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about The TreadWheel: Interval Training Protocol for Gently Induced Exercise in Drosophila melanogaster at JoVE.com

Мы хотели бы поблагодарить Джули Jarnigan, Meredith Owens, Рэйчел Хилл, Брэндон Moye, Лаура Mafla, Оливия рыбы и остальная часть Reed лаборатории за их помощь с лету животноводства и обработки изображений. Шон Mendez построен оригинальный TreadWheel при содействии ЗАО механический цех. Для этого исследования финансировались НИЗ-R01 GM 098856 LKR и творчества студентов и научных исследований Академии в университете Алабамы КЕЛЬ и BJW.

<ol>
	<li>Yanovski, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pediatric+obesity.+An+introduction.">Pediatric obesity. An introduction.</a> Appetite. 93, 3-12 (2015).</li><li>Alberti, K. G. M. M., Zimmet, P., Shaw, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metabolic+syndrome-a+new+world-wide+definition.+A+Consensus+Statement+from+the+International+Diabetes+Federation.">Metabolic syndrome-a new world-wide definition. A Consensus Statement from the International Diabetes Federation.</a> Diabetic Medicine. 23, 469-480 (2006).</li><li>American Diabetes Association. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=6.+Obesity+Management+for+the+Treatment+of+Type+2+Diabetes.">6. Obesity Management for the Treatment of Type 2 Diabetes.</a> Diabetes Care. 39, 47-51 (2016).</li><li>Bliddal, H., Leeds, A. R., Christensen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteoarthritis,+obesity+and+weight+loss:+evidence,+hypotheses+and+horizons+-+a+scoping+review.">Osteoarthritis, obesity and weight loss: evidence, hypotheses and horizons - a scoping review.</a> Obesity Reviews. 15, 578-586 (2014).</li><li>Bray, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+epidemic+of+obesity+and+changes+in+food+intake:+the+Fluoride+Hypothesis.">The epidemic of obesity and changes in food intake: the Fluoride Hypothesis.</a> Physiol. Behav. 82, 115-121 (2004).</li><li>O'Rahilly, S., Farooqi, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetics+of+obesity.">Genetics of obesity.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 361, 1095-1105 (2006).</li><li>Kenkre, J., Tan, T., Bloom, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Treating+the+obese+diabetic.">Treating the obese diabetic.</a> Expert Rev Clin Pharmacol. 6, 171-183 (2013).</li><li>Fiuza-Luces, C., Garatachea, N., Berger, N. A., Lucia, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise+is+the+Real+Polypill.">Exercise is the Real Polypill.</a> Physiology. 28, 330-358 (2013).</li><li>Matos, 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=Acute+exercise+reverses+TRB3+expression+in+the+skeletal+muscle+and+ameliorates+whole+body+insulin+sensitivity+in+diabetic+mice.">Acute exercise reverses TRB3 expression in the skeletal muscle and ameliorates whole body insulin sensitivity in diabetic mice.</a> Acta Physiologica. 198, 61-69 (2010).</li><li>Mercken, E. M., Carboneau, B. A., Krzysik-Walker, S. M., de Cabo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Of+mice+and+men:+The+benefits+of+caloric+restriction,+exercise,+and+mimetics.">Of mice and men: The benefits of caloric restriction, exercise, and mimetics.</a> Ageing Research Reviews. 11, 390-398 (2012).</li><li>Mendez, S., 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+TreadWheel:+A+Novel+Apparatus+to+Measure+Genetic+Variation+in+Response+to+Gently+Induced+Exercise+for+Drosophila.">The TreadWheel: A Novel Apparatus to Measure Genetic Variation in Response to Gently Induced Exercise for Drosophila.</a> PLoS ONE. 11, 0164706 (2016).</li><li>Piazza, N., Gosangi, B., Devilla, S., Arking, R., Wessells, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise-Training+in+Young+Drosophila+melanogaster+Reduces+Age-Related+Decline+in+Mobility+and+Cardiac+Performance.">Exercise-Training in Young Drosophila melanogaster Reduces Age-Related Decline in Mobility and Cardiac Performance.</a> PLoS ONE. 4, 5886-5911 (2009).</li><li>Graham, P., Pick, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila+as+a+Model+for+Diabetes+and+Diseases+of+Insulin+Resistance.">Drosophila as a Model for Diabetes and Diseases of Insulin Resistance.</a> Fly Models of Human Diseases. 121, 397-419 (2017).</li><li>Reed, L. K., 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=Genotype-by-Diet+Interactions+Drive+Metabolic+Phenotype+Variation+in+Drosophila+melanogaster.">Genotype-by-Diet Interactions Drive Metabolic Phenotype Variation in Drosophila melanogaster.</a> Genetics. 185, 1009-1019 (2010).</li><li>Watanabe, L. P., Riddle, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+Rotating+Exercise+Quantification+System+(REQS),+a+novel+Drosophila+exercise+quantification+apparatus.">Characterization of the Rotating Exercise Quantification System (REQS), a novel Drosophila exercise quantification apparatus.</a> PLoS ONE. 12, 0185090 (2017).</li><li>Tinkerhess, M. J., Ginzberg, S., Piazza, N., Wessells, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endurance+training+protocol+and+longitudinal+performance+assays+for+Drosophila+melanogaster.">Endurance training protocol and longitudinal performance assays for Drosophila melanogaster.</a> J Vis Exp. , (2012).</li><li>Tinkerhess, M. J., 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+Drosophila+PGC-1&#945;+Homolog+spargel+Modulates+the+Physiological+Effects+of+Endurance+Exercise.">The Drosophila PGC-1&#945; Homolog spargel Modulates the Physiological Effects of Endurance Exercise.</a> PLoS ONE. 7, 31633 (2012).</li><li>Sujkowski, A., Bazzell, B., Carpenter, K., Arking, R., Wessells, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endurance+exercise+and+selective+breeding+for+longevity+extend+Drosophila+healthspan+by+overlapping+mechanisms.">Endurance exercise and selective breeding for longevity extend Drosophila healthspan by overlapping mechanisms.</a> Aging. 7, 535-552 (2015).</li><li>Tj&#248;nna, A. E., 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=Aerobic+Interval+Training+Versus+Continuous+Moderate+Exercise+as+a+Treatment+for+the+Metabolic+Syndrome:+A+Pilot+Study.">Aerobic Interval Training Versus Continuous Moderate Exercise as a Treatment for the Metabolic Syndrome: A Pilot Study.</a> Circulation. 118, 346-354 (2008).</li><li>Ciolac, E. G., 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=Effects+of+high-intensity+aerobic+interval+training+vs.+moderate+exercise+on+hemodynamic,+metabolic+and+neuro-humoral+abnormalities+of+young+normotensive+women+at+high+familial+risk+for+hypertension.">Effects of high-intensity aerobic interval training vs. moderate exercise on hemodynamic, metabolic and neuro-humoral abnormalities of young normotensive women at high familial risk for hypertension.</a> Hypertension Research 2010 33:8. 33, 836-843 (2010).</li><li>Watanabe, L. P., Riddle, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+exercise+levels+in+Drosophila+melanogaster+using+the+Rotating+Exercise+Quantification+System+(REQS).">Measuring exercise levels in Drosophila melanogaster using the Rotating Exercise Quantification System (REQS).</a> J Vis Exp. , (2018).</li><li>Gargano, J., Martin, I., Bhandari, P., Grotewiel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+iterative+negative+geotaxis+(RING):+a+new+method+for+assessing+age-related+locomotor+decline+in+Drosophila.">Rapid iterative negative geotaxis (RING): a new method for assessing age-related locomotor decline in Drosophila.</a> Experimental Gerontology. 40, 386-395 (2005).</li><li>Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIH+Image+to+ImageJ:+25+years+of+image+analysis.">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nature Methods 2012 9:7. 9, 671-675 (2012).</li><li>Hammond, J. B. W., Kruger, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> New Protein Techniques. 3, 25-32 (1988).</li><li>Mackay, T. F. C., 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+Drosophila+melanogaster+Genetic+Reference+Panel.">The Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel.</a> Nature. 482, 173-178 (2012).</li><li>Miquel, J., Lundgren, P. R., Bensch, K. G., Atlan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+temperature+on+the+life+span,+vitality+and+fine+structure+of+Drosophila+melanogaster.">Effects of temperature on the life span, vitality and fine structure of Drosophila melanogaster.</a> Mechanisms of Ageing and Development. 5, 347-370 (1975).</li><li>Berlandi, J., 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=Swing+Boat:+Inducing+and+Recording+Locomotor+Activity+in+a+Drosophila+melanogaster+Model+of+Alzheimer's+Disease.">Swing Boat: Inducing and Recording Locomotor Activity in a Drosophila melanogaster Model of Alzheimer's Disease.</a> Front Behav Neurosci. 11, 159 (2017).</li><li>Leng, S. X., 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=ELISA+and+Multiplex+Technologies+for+Cytokine+Measurement+in+Inflammation+and+Aging+Research.">ELISA and Multiplex Technologies for Cytokine Measurement in Inflammation and Aging Research.</a> The Journals of Gerontology Series A: Biological Sciences and Medical Sciences. 63, 879-884 (2008).</li><li>Ja, W. W., 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=Prandiology+of+Drosophila+and+the+CAFE+assay.">Prandiology of Drosophila and the CAFE assay.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 104, 8253-8256 (2007).</li><li>Chiu, J. C., Low, K. H., Pike, D. H., Yildirim, E., Edery, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assaying+locomotor+activity+to+study+circadian+rhythms+and+sleep+parameters+in+Drosophila.">Assaying locomotor activity to study circadian rhythms and sleep parameters in Drosophila.</a> J Vis Exp. , (2010).</li><li>M&#214;lich, A. B., F&#214;rster, T. D., Lighton, J. R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperthermic+Overdrive:+Oxygen+Delivery+does+Not+Limit+Thermal+Tolerance+in+Drosophila+melanogaster.">Hyperthermic Overdrive: Oxygen Delivery does Not Limit Thermal Tolerance in Drosophila melanogaster.</a> Journal of Insect Science. 12, 1-7 (2012).</li><li>Long, A. D., Macdonald, S. J., King, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissecting+complex+traits+using+the+Drosophila+Synthetic+Population+Resource.">Dissecting complex traits using the Drosophila Synthetic Population Resource.</a> Trends in Genetics. 30, 488-495 (2014).</li></ol>

Авторы не имеют ничего сообщать.

Протокол упражнения, описанные здесь было показано, что успешно стимулировать нежный упражнения в дрозофилы и может использоваться для имитации выносливость упражнения в управляемой лаборатории, установив11. Следует отметить, что, когда первоначально разработка концепции TreadWheel, мы рассматривали коммерческих продуктов, которые могут быть изменены аналогичным образом выполнять (например, лаборатории вертел). Однако мы в конечном итоге отверг этот подход, выбор заказных дизайн, потому что торговое оборудование не имеет достаточно низкий вращения (4 мин) и не хватало достаточного потенциала флакон для поколения высок объём образца.
Сам протокол TW может корректироваться охватывают широкий спектр тем научных исследований. Например регулируя частоту и продолжительность мух Упражнение режимов может изменить интенсивность работы аутов, которые они получают. Путем расширения протокола, больше, чем за одну неделю или на другие возрастные группы, можно было бы изучить последствия осуществления на старение и различных заболеваний, связанных с возрастом. Мы рекомендуем, что если реализован расширенный упражнения подход, по крайней мере один выходной день в неделю следует добавить для восстановления. Производительности и улучшение было показано выше в режимах, которые включены в день восстановления чем те режимы, используемые подряд ежедневных упражнений12. Кроме того мы хотели бы предостеречь против расширения упражнения схватки длины последние 30 мин после привыкания к вращательное движение может произойти после длительного непрерывного осуществления11. Мы также отмечаем генетические вариации в мух мотивация для поддержания их уровня активности на TW11. Таким образом если больше приступов, рассмотрим мониторинг уровней активности мух, представленный Ватанабэ и загадка15,21 описанием их модификация TW концепции. Другие факторы, которые могут быть изменены включают температуры и сна бодрствования моделей, которые показываются также влияют на лету движения26,27.
Существует множество доступных анализов во время и после завершения протокола по борьбе с последствиями упражнения на физиологические, поведенческие и молекулярном уровне, а также потенциал для разгадать эпигенетические последствия упражнения. Дополнительные метаболической анализов (например, глюкоза, гликоген и белков), сердечной деятельности и воспалительной реакции меры могут быть использованы для дальнейшего изучения эффект упражнения имеет на лету физиологии и телом композиция12,14 ,24,28. Различные поведенческие изменения, связанные с индукции упражнения, такие как изменения в питании поведение, двигательной активности и сна, также может быть измерена с помощью инструментов, как кафе пробирного29 или деятельности, мониторинга устройств12,15 ,30. Изменения в экспрессии генов и клеточного дыхания, приписываемых осуществление также могут быть количественно с помощью методов как qRT-PCR11 и respirometry31. Наконец дрозофилы имеют ценные генетические доступных ресурсов, например панели ссылки генетики дрозофилы 2 и дрозофилы синтетических населения ресурсов, обеспечить исследователей платформу для выполнения количественные исследования генетических25,32. Эти инструменты позволяют сопоставления экспериментов, включая картирование генома всей ассоциации исследований и количественная черта локусов, для выявления кандидат локусов, связанные с упражнения и диета.
Исследования, выполненного с помощью TreadWheel продемонстрировал, что, в среднем, упражнение уменьшается вес тела, Общая триглицеридов хранения и гликогена, при одновременном повышении содержания белка и восхождение производительность11. Кроме того были переменной ответы на осуществление различных полов и генотипов для веса тела, а также триглицеридов, белка, гликогена, глюкозы и уровни активности11,15. В то время как изменчивость реагирования проявлять и диета разных генотипов и секс может быть сложно интерпретировать, и, порой, нелогичным, он отражает источники реальных биологических изменения, наблюдаемые в природных популяциях. Поскольку мы стремимся понять разнообразие базовых факторов, способствующих высокой ставки Мец, инструменты, которые облегчают распутывание относительную роль различных факторов путем тестирования этих факторов в модельных организмов будет иметь решающее значение для нашей способности Разработка персональной мероприятий по профилактике и лечению. Чтобы полностью оценить эффективность упражнений, каждый из этих факторов и их взаимодействия должны рассматриваться при проведении экспериментов и формулирования выводов.
TW, как большинство других летать тренажеры, ограничен в его способность количественно лету движение. Недавно Ватанабэ и загадка разработали вращающихся упражнения количественной системы (REQS), TW позвоночника, изменение с активностью мониторинга (LAM25H) от системы мониторинга дрозофилы серии15,21. Как TW эта система использует вращательного движения нежно побудить упражнения при использовании LAM25H руку, чтобы отслеживать и количественно летать деятельности, но он имеет меньшее количество флаконов (32 флаконов) чем TW15. Для высокой пропускной способности осуществлять исследования если деятельность количественная оценка не является необходимым или желаемого, TW позволяет для большего числа образцов. TW дизайн также могут быть изменены из его текущей формы, чтобы вместить большее количество флаконов. Эта система, наряду с другими существующими методами упражнения, помогли установить, что упражнения не только достижимые в дрозофилы , но также могут быть изучены для определения воздействия физической активности на различные физиологические и молекулярных реакций 11,12,15. Таким образом TW, как проверенный метод вызывая нежный упражнения в мух, может использоваться для зонда большое разнообразие биологических вопросов.

Детство и взрослых ожирения растет эпидемий в культурах, которые потребляют высокой калорийности диеты и простаивать в течение продолжительных периодов времени, что может привести к серьезные долгосрочные последствия, включая сопротивление инсулина, хроническое воспаление и артроз 1 , 2 , 3 , 4. распространенность этих расстройств продолжает расти из-за растущего дисбаланса в калорийности и расходов обусловлено повышенным потреблением жиров и сахара и преимущественно сидячий образ жизни5. Соответственно этот дисбаланс энергии привела к увеличению числа случаев сахарный диабет типа 2 (T2DM) и сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ)5. Люди находятся на более высокий риск развития обоих расстройств, если они были диагностированы с расстройством метаболический синдром (Мец), чьи симптомы включают абдоминальное ожирение и дислипидемия2. Мец формируется сложного взаимодействия генотипа и различные экологические факторы, такие как диета и осуществлять6. Таким образом чтобы получить полное понимание основных механизмов этого сложного заболевания, все эти факторы должны рассматриваться.
Когда дело доходит до борьбы с Мец, врачи рекомендуют сначала, претерпевает изменения образа жизни, которые включают едят здоровую, хорошо сбалансированную диету и физической активности2,,78. Поскольку эффективные препараты ограничены и желудочного шунтирования является дорогостоящим и требует непрерывного медицинского контроля, фармакологические и хирургические вмешательства рекомендуется только для тяжелых случаях и только в сочетании с этими изменениями образа жизни3 ,,78. В то время как образ жизни мероприятий, таких как упражнения и диеты, создавать и поддерживать долгосрочные цели потери веса, ли эти меры по исправлению положения могут полностью смягчить негативные последствия, связанные с Мец требует дальнейшего изучения7, 8.
Мышь модели были использованы для изучения последствий осуществления метаболических заболеваний лет; Однако введение упражнения летать исследований на Мец является сравнительно недавно стремиться9,10,,1112. Мухи обеспечивают идеальный автомобиль для изучения упражнения в контролируемых лабораторных условиях, так как они легко манипулировать, имеют короткий срок действия, являются недорогой для поддержания и связанные с энергетикой метаболических высоко сохраняются между дрозофила и люди13. D. melanogaster геномов характеризуются хорошо, и есть богатство генетики инструменты доступны для использования в дрозофилы , который может обеспечить понимание различных генотипов и взаимодействия генотипа, окружающей среды, которые могут модулировать влияние физических упражнений на научные здоровье14.
Нынешние методы осуществления дрозофилы ссылаться на лету врожденное, негативные geotaxis тенденция, поведенческих инстинкт подниматься вверх, чтобы стимулировать восхождение в взрослых в пределах их корпуса11,12,15 . Башня власти, одним из методов стимулирования упражнения в мух, систематически повышает летать корпуса вертикально и затем падает их обратно к поверхности скамьи, эффективно стучать мух в нижней части флакона, таким образом вызывая их инстинктивная отрицательный geotaxis 12 , 16. эксперименты с помощью этой машины показали, что упражнения — это мощный защитный фактор против многих заболеваний, связанных с возрастом, в том числе CVD и T2DM и способствует здоровой старости12,17,18 . В частности они продемонстрировали, что упражнение может снизить начала возрастных мобильности снижение мух и повысить несколько связанных с возрастом симптомы, такие как сердечной деятельности и подчеркнуть ответ17,18. Однако управления мухи, никогда не помещается на башне, показали высокие восхождение баллы, чем те, которые испытывают машины, предполагая, что силы повторяющихся капель может быть ранив мух и затрагивающих мобильность12. Это свидетельствует о том, что альтернативный способ заставить упражнение, которое является менее сильный и избегает, причиняя физические травмы будет полезным, взаимодополняющих метода Power Tower протокола16.
Аккуратно побудить упражнения у дрозофилы, мы разработали осуществлять машины под названием TreadWheel (рис. 1). В (далее сокращенно TW) TreadWheel вращательное движение вызывает мух врожденное, негативные geotaxis тенденция, постоянно переосмысление гравитационного верхней части флаконов, который, в свою очередь, стимулирует восхождение в мух. В отличие от других методов вращательное движение TW изначально нежный, которая минимизирует количество дополнительных раздражители, которые могут возникнуть и влияют на результаты. Таким образом машина обеспечивает средства, чтобы побудить упражнения в большое количество мух не вызывая стресс, который позволит исследователей для изучения последствий осуществления метаболических здравоохранения (рис. 2), старение, сна и многие другие темы11.
Наш метод следует обратное пирамидальной, интервал подготовки протокола, который главным образом включает в себя аспекты аэробных интервал подготовки (AIT) с некоторыми выносливость осуществлять обучение. Стандартный режим МТА изменяется в этом протоколе постепенно увеличивать продолжительность каждого интервала в течение пяти дней для содействия выносливость. МТА был особенно полезным в предотвращении Мец по сравнению с другими методами вмешательства и был более эффективным в деле обращения вспять метаболический синдром общих факторов риска, чем непрерывное умеренные упражнения19,20. Однако недостаток TW относительно мощности башня, что летит быстрее приучать к вращая движение, таким образом различия в врожденная склонность к приучать среди мухи может усложнить толкование преимуществ упражнений. 11 элегантное решение это ограничение описано Ватанабэ и загадка15 и их дополнительной статьи21.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:844px;" width="844">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:395px;">Materials for TreadWheel Construction:</td>
			<td style="width:112px;"></td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Heavy Duty Vibration-Damping leveling Mount</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>60855K71</td>
			<td>Quantity: 4</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Stainless Steel Ball Bearing</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>57155K306</td>
			<td>Quantity: 8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Plug-in Voltage Transformer (500MA, 120VAC input, 24 VAC output)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>70235K16</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Compact Square-Face DC Gear motor</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>6409K23</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tool Holder (clamps)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>1723A22</td>
			<td>Quantity: 5 (10x)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">12L14 Carbon Steel Tight-Tolerance Rod</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5227T24</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Set Screw Shaft Collar</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>6432K13</td>
			<td>Quantity: 8</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Round-Belt Pulley</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>6284K51</td>
			<td>Quantity: 5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dart Controls &#8211; 25 Max RPM, Electric AC DC Motor</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>13DV 1A</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Materials for Fly Maintenace and Husbandry</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">6 oz Square Bottom Bottles (polypropylene)</td>
			<td>Genesee Scientific</td>
			<td>32-130</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">35x10mm Petri Dishes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>82050-536</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Narrow Drosophila vials</td>
			<td>Genesee Scientific</td>
			<td>32-116</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:395px;">Flystuff Flypad</td>
			<td style="width:112px;">Genesee Scientific</td>
			<td style="width:171px;">59-114</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:395px;">Blowgun, Mini</td>
			<td style="width:112px;">Genesee Scientific</td>
			<td style="width:171px;">54-104</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:395px;">Materials for RING-like Assay:</td>
			<td style="width:112px;"></td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:395px;">ImageJ software</td>
			<td style="width:112px;">NIH</td>
			<td style="width:171px;">https://imagej.nih.gov/ij/</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:395px;">1 cM graph paper or drawn grid (at least 20 cM by 30 cM)</td>
			<td style="width:112px;">various</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:395px;">digital camera with timer or smart phone with camera timer app</td>
			<td style="width:112px;">various</td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:395px;">Materials for Triglyceride Assay:</td>
			<td style="width:112px;"></td>
			<td style="width:171px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dewar Flask</td>
			<td style="width:112px;">VWR</td>
			<td>14200-960</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Serum Triglyceride Determination Kit</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>TRO100</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cordless Pestle Motor</td>
			<td>VWR</td>
			<td>47747-370</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:395px;">Pestles</td>
			<td>VWR</td>
			<td>47747-358</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the treadwheel: interval training protocol for gently induced exercise in drosophila melanogaster

Комплекс метаболических заболеваний возросло в результате широко переход к жизни увеличение потребления калорий и уровни пониженной активности. Эти многофакторных заболеваний обусловлены сочетанием генетических, экологические и поведенческие факторы. Один из таких сложных заболеваний является метаболически синдром (Мец), который является кластер метаболических расстройств, в том числе гипертонией, гипергликемией и абдоминальное ожирение. Упражнения и диетического вмешательства являются первичного лечения рекомендуется врачами для смягчения последствий ожирения и его последующее метаболических заболеваний. Осуществлять вмешательство, в частности аэробных интервал подготовки, стимулирует благоприятные изменения в общих факторов риска для сахарный диабет типа 2 (T2DM), сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и других условий. С притоком доказательств описывая терапевтический эффект упражнения имеет на метаболические здравоохранения, создания системы, которая модели осуществлять в контролируемых условиях обеспечивает ценный инструмент для оценки последствий осуществления в контексте экспериментальных. Дрозофилы является отличным инструментом для изучения физиологических и молекулярных изменений, которые в результате осуществления вмешательства. Мухи имеют короткой продолжительности и аналогичные механизмы метаболизировать питательных веществ по сравнению с людьми. Чтобы побудить упражнения у дрозофилы, мы разработали машина называется TreadWheel, который использует мухи врожденное, негативные geotaxis тенденция нежно побудить восхождение. Это позволяет исследователям проводить эксперименты на большой когорты лучше понять взаимодействие генотип, окружающей среды, лежащие в основе воздействия упражнений на метаболические здоровья генетически разнообразны мух.

Мы особенно заинтересованы в выявлении факторов, которые способствуют общей метаболической здоровья индивидуума. Ранее было установлено, что взаимодействия генотипа, диета существенно способствовать населения уровня различия в метаболических черты14. Это означает, что каждый генотипа реагирует на экологические различия на основе уникальных и сложных. Чтобы расширить нашу работу по воздействию генотип по окружающей среде включить физические упражнения, мы разработали TreadWheel, которая способна к подвергая большое количество генотипов в аэробных интервал подготовки (АТИ) в духе высокой пропускной способности.
Чтобы установить, влияет ли упражнения на TW на метаболические черты, мы измерили триглицеридов хранения в Орегон-R (Орер) и y1w1 мухи, общей wildtype мух (рис. 2B-C) и нормализации этих ценностей против мух концентрация белка, как первоначально сообщили в Мендес и др. 11. Мы проанализировали данные на многомерный дисперсионный анализ (MANOVA) учета генотипа, секс, осуществлять лечение (и их взаимодействия), и экспериментальной блок эффектов, таких как время реплицирует и продовольствия флакон и обнаружил, что существует значительный генотип, осуществлять взаимодействие (p = 0,0017) затрагивающих триглицеридов хранения. Существовал значительный эффект сексуальной диморфных между мужчинами и женщинами, с самцами, хранение более триглицеридов, чем женщины (p < 0.0001). Мы увидели, что у женщин, осуществляется мух были значительно ниже уровня триглицеридов, чем их коллеги-неосуществленный (рис. 2B, p < 0.0001). В мужчины в то время как снижение триглицеридов хранения наблюдается в Орегон-R осуществили мух (по сравнению с элементов управления) не была статистически значимой, было отмечено существенное различие в триглицеридов хранения между две отдельные линии (Рисунок 2C, p < 0.0001). Обратите внимание, что хотя стандартизации концентрации триглицеридов против концентрации протеина дает представление о целом летать тела состав коэффициенты, сравнение прямых концентрации триглицеридов или белка между различными группами мух может также предоставить конкретную информацию о влиянии тренировки на эти фенотипы индивидуально.
Так как переменные, как взрослый упражнения, секс, и показано, что генотип влияет на триглицеридов хранения, ожидалось, что эти факторы также влияют другие фенотипы и взаимодействовать с диеты. Мы подняли личинок от представителя wildtype дрозофила генетических ссылку панели линии (DGRP 153)25 высоким содержанием жира или нормальной диете и индуцированных упражнения в взрослых мух на одну неделю (рисA). Впоследствии мы провели пробирного кольцо как отрицательный geotaxis для измерения восхождение способности. Альпинистские assay используется отличается от стандартного анализа кольцо; Вместо того, чтобы кольцо аппарата флаконы с парафином пленку отверстия были использованы для дома мух assay. Другие аспекты оригинальной assay кольцо, такие как время между выстукивать мух в нижней части флакона и принимая Фото, были сохранить22.
Все процедуры были повторены три отдельных раз с минимальными 59 отдельных летит за время репликации и лечения. Данные были проанализированы путем учета MANOVA для диеты, генотип, секс, осуществлять лечение (и их взаимодействия), а также экспериментальных блок эффектов время репликации, пробирного флакона и флакон пробирного реплицировать. Мы обнаружили, что осуществляется самок поднялся значительно выше (p < 0,005) когда выращенные на высоких жиров, чем любой из других женщин лечения (рис. 2D). Для мужчины было замечено, что упражнения только улучшилось, восхождение, когда мужчины были подняты на нормальной диете, и те подняли на высоких жиров, показал никаких существенных изменений (рис. 2E). Мы также обнаружили значительные сексуально диморфных эффектов (p < 0,0001) в восхождение с самцами, поднимаясь выше, чем среди женщин. Неожиданный результат снижение восхождение производительности, после тренировки для женщин от линии DGRP 153 (Рисунок 2D) для женщин, потребляющих нормальной диете (p < 0.0001) является примером того, как этот тип тренировки не может быть равномерно позитивного вмешательства для всех генотипов и могут зависеть от других факторов окружающей среды. В Мендес и др. 11, женщины из четырех других генетических линий, проверены на их восхождение производительности после подняв на нормальной диеты все показали расширенной восхождение способность осуществлять подготовку. Это говорит о том, что ответ, наблюдается в DGRP 153 генотип конкретные и не общие свойства лечения упражнения TW. Изменчивость в ответ через секс, диета и упражнения лечение групп показывает, что значимых взаимодействий секс, диеты, упражнения, которые влияет на восхождение способность линии (p < 0.0001).
Взятые вместе, результаты показывают, что влияние физических упражнений на здоровье взрослых летать метаболических может быть функцией его пола, генотипа и личинок диеты. Фенотипические различия наблюдаются в ответ на генотип, переменные среды (например, диета и физические упражнения) и секс также наблюдается в других исследованиях11,12,14,15. Таким образом TW и дрозофилы может быть мощной стратегией для выяснения генетические и экологические факторы, формирующие метаболически здоровье.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57788/57788fig1.jpg"> Рисунок 1 : Машина тренировки TreadWheel. (A) машина держит 48 ампул и имеет функцию регулируемой скоростью. Здесь были проведены эксперименты на 4 об/мин. (B) индивидуального продовольственного флаконах, содержащих экспериментальной мух были дал осечку в скобки, прилагается к вращающейся оси. (C) расстояние между флакон plug и еда был 6 см для упражнения флаконов и 1 см для контроля ампул. Флаконы были затем размещены на машину для упражнения. (D) осуществление обратной пирамиды 5 день режим был использован для осуществления взрослых мух. Каждый день, еще пять минут было добавлено к одному из приступы упражнения для наращивания интенсивности упражнений, постепенно, который моделирует выносливость, интервал подготовки. Эта цифра была изменена от Мендес и др. 11. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57788/57788fig1large.jpg" target="_blank">пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57788/57788fig2.jpg"> Рисунок 2 : Визуальные методы и представитель результаты. (A) методы для тестирования личиночной диеты и эффектов взаимодействия взрослого упражнения. Личинки были подняты на диете высокого жира или нормальной лабораторной и переключился на нормальную еду на eclosion. Взрослых мух были разделены по признаку пола, помещены в экспериментальной группы и осуществили пять дней подряд. Впоследствии кольцо как отрицательный geotaxis восхождение пробирного был проведен, и мухи были заморожены для измерения триглицеридов. Представитель триглицеридов данные приведены для двух генетических линий, Орегон R и y1w1 для мужчины (C) и (B). Все мухи были выращены на нормальную диету и в зрелом возрасте. Уровни с разными буквами значительно отличаются (p < 0,05) с помощью студентом пост Специального t-теста. Эта цифра содержит подмножество данных, сообщаемых в Мендес и др. 11. Представитель восхождение данные приведены для линии DGRP 153 для мужчины (E) и (D). Каждая точка представляет усредненной восхождение производительность 232 или более лиц через три независимых время точки. Планки погрешностей указывают одна стандартная ошибка. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57788/57788fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Supplemental Figure 1" src="/files/ftp_upload/57788/57788supfig1.jpg"> Дополнительные рисунок 1: Подробная схема TreadWheel. (A) схема структуры двойной флакон зажим используется для присоединения флаконов на машину. (B) внутренний вид машины вращения привода системы. (C) Параллельная проекция из передней панели компьютера. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57788/57788supfig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
Дополнительного кода файл: TreadWheel.skp <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57788/TreadWheel.skp" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.</a>

Watch this Scientific Journal Video about The TreadWheel: Interval Training Protocol for Gently Induced Exercise in Drosophila melanogaster at JoVE.com

The TreadWheel: Interval Training Protocol for Gently Induced Exercise in Drosophila melanogaster

TreadWheel использует вращательное движение нежно побудить упражнения в взрослых Drosophila melanogaster эксплуатируя мухи врожденный, негативные geotaxis. Это позволяет для анализа взаимодействия между упражнения и такие факторы, как генотип, секс и диеты и их воздействие на физиологические и молекулярные анализы оценить метаболически здоровье.

TreadWheel: Интервал подготовки протокола для нежно индуцированной упражнения в Drosophila melanogaster

The incidence of complex metabolic diseases has increased as a result of a widespread transition towards lifestyles of increased caloric intake and ...

Research

JoVE Journal

Genetics

The TreadWheel: Interval Training Protocol for Gently Induced Exercise in Drosophila melanogaster

Analysis of the Ambient Particulate Matter-induced Chromosomal Aberrations Using an In Vitro System

Analysis of the Ambient Particulate Matter-induced Chromosomal Aberrations Using an In Vitro System

Анализ окружающей среды твердые частицы-индуцированных хромосомных аберраций Использование номера<em&gt; In Vitro</em&gt; система

Exposure to particulate matter (PM) is a major world health concern, which may damage various cellular components, including the nuclear genetic material. ...

Quantifying Abdominal Pigmentation in Drosophila melanogaster

Quantifying Abdominal Pigmentation in Drosophila melanogaster

Количественное определение пигментации брюшной полости в<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Pigmentation is a morphologically simple but highly variable trait that often has adaptive significance. It has served extensively as a model for ...

High Fat Diet Feeding and High Throughput Triacylglyceride Assay in Drosophila Melanogaster

High Fat Diet Feeding and High Throughput Triacylglyceride Assay in Drosophila Melanogaster

Высоким содержанием жиров питание и высокая пропускная способность Triacylglyceride Assay в Drosophila Melanogaster

Heart disease is the number one cause of human death worldwide. Numerous studies have shown strong connections between obesity and cardiac malfunction in ...

Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) Protocol for Low-abundance Embryonic Samples

Chromatin Immunoprecipitation ChIP Protocol for Low-abundance Embryonic Samples

Протокол иммунопреципитации (чип) Chromatin для Low изобилие эмбриональных образцов

Chromatin immunoprecipitation (ChIP) is a widely-used technique for mapping the localization of post-translationally modified histones, histone variants, ...

High Resolution Fluorescent In Situ Hybridization in Drosophila Embryos and Tissues Using Tyramide Signal Amplification

High Resolution Fluorescent In Situ Hybridization in Drosophila Embryos and Tissues Using Tyramide Signal Amplification

Высокое разрешение флуоресцентные в Situ гибридизация дрозофилы эмбрионов и тканей с помощью усиления сигнала Tyramide

In our efforts to determine the patterns of expression and subcellular localization of Drosophila RNAs on a genome-wide basis, and in a variety of ...

Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System (REQS)

Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System REQS

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

Drosophila melanogaster is a new model organism for studies in exercise biology. To date, two main exercise systems, the Power Tower and the Treadwheel ...

Purification of Low-abundant Cells in the Drosophila Visual System

Очистка низким обильные клеток в зрительной системе дрозофилы

Recent improvements in the sensitivity of next generation sequencing have facilitated the application of transcriptomic and genomic analyses to small ...

Using In Vitro and In-cell SHAPE to Investigate Small Molecule Induced Pre-mRNA Structural Changes

Использование в пробирке и в клеток форму расследовать малые молекулы индуцированной пре мРНК структурные изменения

In the process of drug development of RNA-targeting small molecules, elucidating the structural changes upon their interactions with target RNA sequences ...

In Vivo Forward Genetic Screen to Identify Novel Neuroprotective Genes in Drosophila melanogaster

In Vivo Forward Genetic Screen to Identify Novel Neuroprotective Genes in Drosophila melanogaster

В Vivo Вперед генетический экран для выявления новых нейропротекторных генов в Drosophila меланогастер

There is much to understand about the onset and progression of neurodegenerative diseases, including the underlying genes responsible. Forward genetic ...

A FACS-based Protocol to Isolate RNA from the Secondary Cells of Drosophila Male Accessory Glands

A FACS-based Protocol to Isolate RNA from the Secondary Cells of Drosophila Male Accessory Glands

Протокол на основе FACS для изоляции РНК из вторичных клеток Дрозофилы Мужской Аксессуар Glands

To understand the function of an organ, it is often useful to understand the role of its constituent cell populations. Unfortunately, the rarity of ...