Name: the treadwheel: interval training protocol for gently induced exercise in drosophila melanogaster
Uploaded: 2018-06-08T15:00:00.000+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

ברצוננו להודות Jarnigan ג'ולי, מרדית אוונס, רחל היל, ברנדון Moye, לורה מאפיה? הם פה, אוליביה דגים, וכל השאר של המעבדה ריד על עזרתם עם זבוב גידול ועיבוד תמונה. שון מנדז בנה את TreadWheel המקורי עם סיוע מהמוסך UAB. מימון למחקר זה סופק על ידי NIH-R01 GM 098856 כדי LKR ואת היצירתיות לתואר ראשון האקדמיה מחקר ב אוניברסיטת אלבמה קל, 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>

המחברים אין לחשוף.

פרוטוקול תרגיל מפורט כאן הוכח לעורר בהצלחה תרגיל עדין דרוזופילה והוא יכול לשמש כדי לדמות סיבולת תרגיל במעבדה מבוקרת הגדרת11. יודגש כי כאשר בתחילה בפיתוח הרעיון TreadWheel, שקלנו מוצרים מסחריים עשוי להיות שונה כדי לבצע באופן דומה (למשל, לירג מעבדה). עם זאת, אנחנו בסופו של דבר דחה גישה זו, בחירה בעיצוב לפי הזמנה כי ציוד מסחרי לא היה מהירות כשעוצמת נמוכה מספיק (4 סל ד) ולא חסרה קיבולת מספיקה מבחנה לדור מדגם תפוקה גבוהה.
פרוטוקול ה-TW עצמו יכול להיות מותאם כדי להקיף מגוון רחב של נושאי מחקר. לדוגמה, התאמת את התדירות והמשך של הזבובים תרגיל משטרים יכול לשנות עוצמות אימונים שהם מקבלים. על-ידי הרחבת פרוטוקול ארוך יותר מאשר שבוע אחד או בקבוצות גיל אחרות, אפשר היה לחקור את ההשפעות של פעילות גופנית על הזדקנות, מחלות שונות הקשורות לגיל. אנו ממליצים כי אם גישה מורחבת תרגיל מיושם, יתווספו לאחר מכן יום מנוחה אחד לפחות בשבוע צריך לאפשר התאוששות. ביצועים ושיפור הוצגה להיות גדול תחת משטרים שכלל יום התאוששות יותר לאותם משטרים שהיו רצופים התרגיל היומי12. כמו כן, אנו מזהיר נגד הרחבת פעילות גופנית לגבי אורך 30 דקות האחרונות מאז habituation כדי תנועה סיבובית עלולה להתרחש לאחר תקופות ארוכות של רציף תרגיל11. הבחנו גם וריאציות גנטיות מוטיבציה של הזבובים לשמור על רמות הפעילות שלהם על ה TW11. לפיכך, אם התקפי יותר הם הרצויה, לשקול ניטור הזבובים רמות הפעילות, כפי שהוצגו על ידי וואטאנאבה, החידה15,21 המתאר את השינוי של הקונספט שנ. גורמים אחרים יכול להיות מגוון כוללים חום, שינה-התעוררות דפוסים, אשר מוצגים גם להשפיע על תנועות לטוס26,27.
יש שפע של ניתוחים זמין במהלך ולאחר השלמת פרוטוקול לפנות את ההשפעות של פעילות גופנית על רמת, התנהגותית, הפיזיולוגית, כמו גם את היכולת לפענח תופעות epigenetic של פעילות גופנית. מבחני מטבוליים נוספים (למשל, גלוקוז גליקוגן, חלבון), ביצועים לב, תגובה דלקתית אמצעי יכול לשמש על מנת לחקור את התרגיל אפקט יש לטוס פיזיולוגיה וגוף הרכב12,14 24, ,28. שינויים התנהגותיים שונים הקשורים עם פעילות גופנית אינדוקציה, כגון שינויים האכלה התנהגות פעילות גינקולוגיות, שינה, גם ניתן למדוד באמצעות כלים כמו assay CAFE29 או פעילות פיקוח על התקנים12,15 ,30. ניתן לכמת שינויים ביטוי גנים וכן נשימה תאית לייחס להתאמן גם בשיטות PCR לרביעיית11 ו- respirometry31. לבסוף, דרוזופילה יש ערך גנטי משאבים זמינים, כגון החלונית Reference גנטיקה דרוזופילה 2 והמשאב דרוזופילה סינתטי האוכלוסייה המספקות חוקרים את הפלטפורמה לביצוע מחקרים גנטיים כמותיים25,32. כלים אלה מאפשרים מיפוי ניסויים, כגון מיפוי הגנום כולו האגודה מחקרים ו לוקוסים תכונה כמותית, לזהות המועמד לוקוסים הקשורים עם פעילות גופנית ותזונה.
מחקרים שהושלמו באמצעות TreadWheel את הדגים, בממוצע, פעילות גופנית מפחיתה במשקל הגוף, הטריגליצרידים הכולל אחסון גליקוגן, תוך הגדלת תכולת החלבון וטיפוס ביצועים11. בנוסף, היו תגובות משתנה לממש בכל המינים ואת אחרים במשקל הגוף, כמו גם רמות טריגליצרידים, חלבון, גליקוגן, גלוקוז של פעילות רמות11,15. בעוד ההשתנות של תגובה תרגיל ו דיאט על פני אחרים, מין עשויה להיות מאתגרת לפרש, לעיתים, שלא נראית מציאותית, הוא משקף מקורות וריאציה ביולוגי אמיתי נצפתה באוכלוסיות טבעיות. אנו משתדלים להבין את הגיוון של הגורמים הבסיסיים התורמים שיעור גבוה של המטס, כלים המאפשרים disentangling את התפקיד היחסי של הגורמים התורמים שונים על-ידי בדיקת גורמים אלה היצורים מודל יהיה קריטי ליכולת שלנו לפתח התערבויות מניעה וטיפול אישי. באופן מלא, כדי להעריך את האפקטיביות של פעילות גופנית כל הגורמים הללו, כיצד הם פועלים הדדית יש לקחת בחשבון בעת עריכת ניסויים, גיבוש מסקנות.
TW, כמו שאר מכשירי כושר לעוף, היא מוגבלת ביכולתה לכמת תנועה לעוף. לאחרונה, וואטאנאבה, החידה פיתח את סיבוב תרגיל כימות מערכת (REQS), שדרה TW ששינה עם פעילות ניטור יחידת (LAM25H) של מערכת ניטור דרוזופילה סדרה15,21. כמו TW, מערכת זו משתמשת לאופקית לזירוז בעדינות את התרגיל תוך שימוש בזרוע LAM25H כדי לעקוב אחר לכמת פעילות לטוס, אבל היא מחזיקה מספר קטן יותר של צלוחיות (32 בקבוקונים) מאשר ה TW15. ללימודים תפוקה גבוהה פעילות גופנית, אם פעילות כימות אינו נחוץ או הרצוי, TW מאפשר למספר מדגם גדול יותר. העיצוב TW יכול גם להיות שונה מן במתכונתה הנוכחית כדי להכיל מספר רב יותר של בקבוקונים. מערכת זו, יחד עם שיטות אחרות קיימת פעילות גופנית, עזר להקים פעילות גופנית אינה רק בהגעה דרוזופילה , אבל גם ניתן יהיה ללמוד כדי לקבוע את ההשפעה של פעילות גופנית על מגוון רחב של תגובות פיזיולוגיות ומולקולרית 11,12,15. לפיכך, TW, כשיטה מוכחת של גרימת תרגיל עדין זבובים, יכול לשמש כדי לחקור מגוון גדול של השאלות הביולוגיות.

ילדות והשמנה למבוגרים גדלים מגיפות התרבויות צורכים תזונה קלורי גבוה, בבטלה לתקופות ממושכות של זמן, אשר יכול להוביל השלכות לטווח ארוך חמורות, לרבות תנגודת לאינסולין, דלקת כרונית, דלקת מפרקים ניוונית 1 , 2 , 3 , 4. השכיחות של הפרעות אלה ממשיך לעלות בשל חוסר איזון הגוברת של צריכת הקלוריות וההוצאות מיוחסות הצריכה גבוהות של שומנים, סוכרים, בעיקר ולנהל אורח חיים5. בהתאמה, חוסר איזון אנרגיה הוביל עלייה במקרים של סוכרת סוג 2 (T2DM), מחלות לב וכלי דם (CVD)5. אנשים נמצאים בסיכון גבוה יותר לפתח הפרעות שני אם הם אובחנו עם הפרעה תסמונת מטבולית (גרורות), אשר התסמינים כוללים השמנה של הבטן, dyslipidemia2. המטס מעוצב על ידי מורכבות האינטראקציות בין גנוטיפ וגורמים סביבתיים שונים, כגון דיאטה ופעילות גופנית6. לכן, כדי להשיג הבנה מלאה של המנגנון הבסיסי של מחלה מורכבת זו, כל הגורמים הללו יש לשקול.
כאשר מדובר במאבק נגד המטס, הרופאים ממליצים קודם שעברו שינויים באורח החיים הכוללות אכילה תזונה בריאה, מאוזנת, פעילות גופנית-2,-7,-8. מאז תרופות יעילות מוגבלת, ולא ניתוח מעקף קיבה יקר ומצריך מעקב רפואי לכל החיים, תרופתי וכירורגי התערבות זו מומלצת רק במקרים חמורים ולא רק בשילוב עם אלה שינויים באורח החיים3 7, ,8. בעוד התערבויות באורח החיים, כגון פעילות גופנית ודיאטה, ניתן לייצר ולשמור על המטרות ארוכות הטווח של אובדן משקל, או לא אלה צעדים מתקנת ניתן באופן מלא להפחיתם ההשפעות השליליות הקשורות המטס צריך המשך מחקר7, 8.
העכבר הדגמים השתמשו כדי לבחון את ההשפעה של פעילות גופנית על מחלות מטבוליות במשך שנים; אולם, כניסתה של תרגיל לטוס מחקר על הגרורות הוא יחסית לאחרונה העשייה9,10,11,12. זבובים לספק את הרכב המושלם ללמוד התעמלות בסביבה מעבדתית מבוקרת, מאז הם בקלות הם מניפולציה, יש אורך חיים קצר, הם זולים לשמור על, ואין מסלולים מטבוליים הקשורה לאנרגיה מאוד נשמרים בין דרוזופילה בני13. הגנום melanogaster ד מאופיינים היטב, ויש שפע של כלים גנטיקה זמין לשימוש ב דרוזופילה שיכול לספק תובנה שונים אחרים, אינטראקציות גנוטיפ-מאת-הסביבה יכול לווסת השפעת פעילות גופנית על בריאות organismal14.
שיטות הנוכחי של פעילות גופנית דרוזופילה להפעיל את הנטייה geotaxis מולדת, שלילי של הזבוב, האינסטינקט התנהגותית לטפס כלפי מעלה, כדי לעורר טיפוס אצל מבוגרים בתוך שלהם מתחמים11,12,15 . מגדל כוח, שיטה אחת כדי לעורר פעילות גופנית בזבובים, באופן שיטתי מעלה מתחמים לטוס אנכית ומוריד ואז אותם בחזרה אל פני השטח ספסל, יעיל דפיקות הזבובים לתחתית המבחנה, ובכך גרימת geotaxis שלילי האינסטינקטיבית שלהם 12 , 16. ניסויים שנערכו באמצעות מכונה זו הראו כי פעילות גופנית היא גורם מגן מפני מחלות רבות הקשורות לגיל, כולל CVD ו- T2DM, ומקדם את הזדקנות בריאה12,17,18 . באופן ספציפי, הם הראו כי פעילות גופנית יכולה להפחית את התחלתה של ירידה ניידות הקשורות לגיל זבובים לשפר מרובות הקשורות לגיל סימפטומים, כמו הלב ביצועים, להדגיש תגובה17,18. עם זאת, שליטה זבובים מעולם לא הניח על המגדל הראה טיפוס ציונים גבוהים יותר מאשר אלה חווים את המכונה, רומז שבכוח הטיפות חוזרות עשויים להיות ופצעו את הזבובים ומשפיע ניידות12. הדבר מצביע על כי שיטה חלופית של גרימת פעילות מצומצמת יותר, ימנע גרימת טראומה פיזית תהיה שיטה שימושית, משלימים פרוטוקול מגדל כוח16.
לזירוז בעדינות תרגיל דרוזופילה, פיתחנו מכונת תרגיל שנקרא את TreadWheel (איור 1). TreadWheel של (מעתה ואילך באופן מקוצר כ- TW) תנועה סיבובית מעורר נטייה מולדת, שלילי geotaxis הזבובים על ידי כל הזמן הגדרה מחדש בראש כוח הכבידה הבקבוקונים, אשר, בתורו, מעוררת טיפוס עם הזבובים. בניגוד לשיטות אחרות, תנועת הסיבוב TW הוא מטבעו עדין, אשר תצמצם את מספר לחצים נוספים אשר עשויים להיווצר, להשפיע על התוצאות. לפיכך, המכונה מספק את האמצעים לזירוז תרגיל במספרים גדולים של הזבובים ללא גרימת לחץ, אשר יאפשר לחוקרים לחקור את ההשפעות של פעילות גופנית על בריאות מטבולית (איור 2), הזדקנות, שינה רבים אחרים נושאים11.
השיטה שלנו עוקב אחר של ההופכי כפירמידה, פרוטוקול אימונים מרווח, אשר במידה רבה משלבת היבטים של אירובי מרווח אימון (AIT) עם קצת התמדה תרגיל אימונים. המשטר AIT סטנדרטית היא שונה ב פרוטוקול זה כדי להגדיל בהדרגה את משך כל מרווח במשך חמישה ימים כדי לקדם את הסיבולת. AIT כבר יעילה במיוחד במניעת המטס ביחס שיטות התערבות אחרות, היה יעיל יותר היפוך של תסמונת מטבולית גורמי סיכון מאשר פעילות גופנית מתונה רציף19,20. עם זאת, חיסרון של TW ביחס למגדל כוח היא זבובים habituate מהר יותר את התנועה מסתובב, ובכך וריאציה של נטייה מולדת habituate בין הזבובים יכול לסבך את הפרשנות של היתרונות של פעילות גופנית. 11 פתרון אלגנטי על מגבלה זו מתוארת על ידי וואטאנאבה, החידה15 שלהם משלימים סעיף21.

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

השכיחות של מחלות מטבוליות מורכבת גדל עקב מעבר נרחבת לקראת אורח חיים של צריכת הקלוריות מוגבר, רמות פעילות הוריד. מחלות multifactorial אלו נובעים משילוב של גורמים גנטיים, סביבתיים התנהגותית. מחלה מורכבת אחד כזה הוא תסמונת מטבולית (גרורות), אשר יש מקבץ של הפרעות מטבוליות, כולל יתר לחץ דם, היפרגליקמיה, השמנה של הבטן. תרגיל התערבות תזונתיים העיקרי הטיפולים המומלץ על ידי רופאים כדי להמתיק השמנת יתר ומחלות מטבוליות העוקבים שלה בקרב אנשי עסקים ותיירים כאחד. תרגיל התערבות, בפרט אירובי מרווח אימון, מעורר שינויים חיוביים גורמי הסיכון הנפוצים עבור סוכרת סוג 2 (T2DM), מחלות לב וכלי דם (CVD) תנאים אחרים. בשטף של ראיות המתאר את התרגיל האפקט הטיפולי יש על בריאות מטבולית, הקמת מערכת מודלים להתאמן באווירה מבוקרת מספק כלי חשוב להערכת ההשפעות של פעילות גופנית בהקשר ניסיוני. דרוזופילה melanogaster הוא כלי נהדר עבור חוקרים את השינויים הפיזיולוגיים ומולקולרית שנוצרו כתוצאה מהתערבות תרגיל. הזבובים לכלבים קצר ויש מנגנונים דומים של חילוף חומרים מזינים לעומת בני אדם. כדי ליצור תרגיל דרוזופילה, פיתחנו מכונה בשם TreadWheel, אשר מנצל נטייה של הזבוב מולדת, שלילי geotaxis לזירוז בעדינות טיפוס. דבר זה מאפשר לחוקרים לבצע ניסויים על קוהורטות גדולות של הזבובים מגוונת מבחינה גנטית כדי להבין טוב יותר את האינטראקציות גנוטיפ-מאת-הסביבה שבבסיס את ההשפעות של פעילות גופנית על בריאות מטבולית.

אנו מעוניינים במיוחד בזיהוי הגורמים התורמים לבריאות הכללית מטבולית של הפרט. בעבר נמצאו כי אינטראקציות גנוטיפ-מאת-דיאטה לתרום באופן משמעותי וריאציה ברמת האוכלוסייה תכונות מטבוליות14. משמעות הדבר היא כי כל גנוטיפ מגיב ההבדלים הסביבתיים בצורה ייחודית ומורכבת. כדי להרחיב את העבודה שלנו על אפקטים גנוטיפ-מאת-הסביבה לכלול פעילות גופנית, פיתחנו את TreadWheel, אשר הוא מסוגל לחשוף מספרים גדולים של אחרים כדי אירובי מרווח אימון (AIT) באופן תפוקה גבוהה.
כדי לקבוע אם פעילות גופנית על TW השפיעו על תכונות מטבוליות, מדדנו אחסון הטריגליצרידים ב אורגון-R (OreR) ו- y1w1 טס, wildtype נפוצה זבובים (איור 2B – C), ו מנורמל ערכים אלה נגד הזבובים ריכוז חלבון, כמו במקור דיווח מנדז. et al. 11. ניתחנו את הנתונים על-ידי ניתוח רב משתני השונות (MANOVA) חשבונאות עבור גנוטיפ, סקס, תרגיל טיפול (ואת האינטראקציות שלהם), בלוק ניסיוני אפקטים כגון זמן משכפל ומזון בקבוקון ומצא כי היה משמעותי גנוטיפ-מאת-תרגיל אינטראקציה (p = 0.0017) המשפיעים על אחסון הטריגליצרידים. היה אפקט משמעותי dimorphic מינית בין זכרים ונקבות, עם זכרים אחסון טריגליצרידים יותר מאשר נקבות (p < 0.0001). ראינו כי אצל נקבות, זבובים ממניעים היו רמות טריגליצרידים נמוך משמעותית מאשר מקביליהם unexercised (איור 2B, p < 0.0001). בקרב הזכרים, בזמן הירידה אחסון הטריגליצרידים שנצפתה אורגון-R ממניעים זבובים (לעומת פקדים) לא היה משמעותי סטטיסטית, הבדל משמעותי באחסון הטריגליצרידים נצפתה בין שני הקווים נפרד (איור 2C, p < 0.0001). שים לב כי בעוד האחדת ריכוז הטריגליצרידים כנגד ריכוז חלבון מספק תובנה על הגוף באופן כללי לעוף קומפוזיציה יחסי, השוואה של ריכוז הטריגליצרידים או חלבון ישיר בין קבוצות שונות של זבובים יכולים גם לספק מידע ספציפי על ההשפעה של פעילות גופנית על אלה פנוטיפים בנפרד.
כיוון משתנים כמו פעילות גופנית למבוגרים, סקס, גנוטיפ מוצגים להשפיע על אחסון הטריגליצרידים, זה היה צפוי כי גורמים אלה גם להשפיע על אחרים פנוטיפים ולקיים אינטראקציה עם דיאטה. גידלנו את הזחלים נציג wildtype דרוזופילה בלוח הפניה גנטי קו (DGRP 153)25 או שומן גבוהה או תזונה נורמלית ולא תרגיל המושרה הזבוב הבוגר למשך שבוע (איור 2א). לאחר מכן, ביצענו assay geotaxis שלילי טבעתי כדי למדוד את יכולת טיפוס. טיפוס וזמינותו בשימוש שונה מזו assay סטנדרטי הטבעת; במקום מנגנון הטבעת, צלוחיות עם סרט פרפין כיסוי הפתחים שימשו בית זבובים במהלך וזמינותו. היבטים אחרים של וזמינותו הטבעת המקורית, כגון זמן בין הקשה הזבובים לתחתית המבחנה לוקח את התמונה, היו יתרת22.
כל הטיפולים היו חוזר על עצמו שלוש פעמים נפרדות עם מינימום של 59 זבובים בודדים לכל זמן שכפול וטיפול. נתונים נותחה על ידי MANOVA להתווכח על דיאטה, גנוטיפ, יחסי מין, פעילות גופנית לטיפול (ואת האינטראקציות שלהם), כמו גם בלוק ניסיוני השפעות הזמן שכפול assay המבחנה, בקבוקון assay שכפול. מצאנו כי הנקבות exercised טיפס גבוה יותר באופן משמעותי (p < 0.005) כאשר גדלו על הדיאטה השמן גבוהה יותר מכל הטיפולים האחרים הנשי (איור 2D). לזכרים, זה היה לראות כי פעילות גופנית רק שיפרה טיפוס כאשר זכרים גדלו על תזונה נורמלית, אלו שהועלו על הדיאטה שומן גבוה לא הראה שום שינוי משמעותי (איור 2E). מצאנו גם תופעות מינית dimorphic משמעותיות (p < 0.0001) לעלות עם זכרים לטפס גבוה יותר מאשר נקבות. התוצאה מפתיעה של ירידה טיפוס ביצועי בעקבות פעילות גופנית לנשים מן השורה DGRP 153 (איור 2D) לנשים לצרוך דיאטה רגילה (p < 0.0001) דוגמה של איך זה סוג של פעילות גופנית לא להיות התערבות חיובי בצורה אחידה על כל אחרים יכול להיות מכסה על גורמים סביבתיים אחרים. ב. מנדז et al. 11, הנקבות של ארבע שורות גנטיים אחרים שנבדקו עבור הביצועים שלהם טיפוס לאחר הועלה נורמאלי דיאטה כל יכולת טיפוס הראה משופרת עם תרגיל אימון. הדבר מצביע על כי התגובה שנצפתה DGRP 153 הוא גנוטיפ ספציפיים, לא מאפיין כללי של הטיפול תרגיל TW. ההשתנות בתגובה על פני סקס, דיאטה וקבוצות טיפול תרגיל מציין כי קיימים אינטראקציות סקס-מאת-דיאטה-מאת-פעילות גופנית משמעותית המשפיעה על היכולת טיפוס של הקו (p < 0.0001).
התוצאות מצביעות יחדיו, על כי ההשפעה של פעילות גופנית על בריאות מטבולית של הזבוב למבוגרים יכול להיות פונקציה של סקס, גנוטיפ, ושל הדיאט זחל. וריאציית פנוטיפי ציין בתגובה גנוטיפ, משתני סביבה (למשל, תזונה ופעילות גופנית), ומין גם נצפתה אחרים מחקרים11,12,14,15. לפיכך, TW ו דרוזופילה יכול להיות אסטרטגיה רב עוצמה להסבר של גורמים גנטיים וסביבתיים בעיצוב הבריאות המטבולית.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57788/57788fig1.jpg"> איור 1 : TreadWheel התרגיל מכונת. (א) המכונה מחזיקה בקבוקונים 48 ויש לו תכונה מהירות מתכווננת. כאן בוצעו ניסויים ב סל ד 4. (B) מזון בודדים מבחנות שמכילות את הזבובים ניסיוני היו בזעף לתוך סוגריים המצורפת של הציר מסתובב. (ג) המרחק בין המבחנה הכנס מזון היה 6 ס מ עבור תרגיל בקבוקונים, 1 ס מ עבור פקד בקבוקונים. הבקבוקונים הונחו אז במחשב עבור פעילות גופנית. (D) התרגיל הפירמידה הופכי יום 5 המשטר שימש לממש את הזבוב הבוגר. בכל יום נוספים חמש דקות נוספה באחד הקרבות פעילות גופנית להשתולל עצימות באופן מצטבר, אשר מודלים סיבולת, מרווח אימון. דמות זו שונתה מ מנדז. et al. 11. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/57788/57788fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57788/57788fig2.jpg"> איור 2 : שיטות חזותי ותוצאות נציג. (א) שיטות לבדיקת דיאטה זחל ואפקטים אינטראקציה גופנית למבוגרים. הזחלים היו הרים בדיאטה גבוהה מעבדה שמנה או נורמלי, החליפו אוכל רגיל על וגיחתו. הזבוב הבוגר היו מופרדים באמצעות סקס, להציב לתוך קבוצות ניסיוני ועבר במשך חמישה ימים רצופים. לאחר מכן, geotaxis שלילי טבעתי, טיפוס assay נערך, זבובים קפאו למדידות הטריגליצרידים. טריגליצרידים נציג נתונים מוצגים עבור שני קווים גנטיים, אורגון R ו- y1w1 עבור (B) נקבות וזכרים (C). מכל הזבובים היו גדלו על דיאטה רגילה ועבר בבגרות. רמות עם אותיות שונות הם שונים באופן משמעותי (p < 0.05) באמצעות פוסט הוק של תלמיד t-מבחן. איור זה מכיל קבוצת משנה של הנתונים המדווחים ב מנדז. et al. 11. נציג טיפוס נתונים מוצגים עבור קו DGRP 153 (D) נקבות וזכרים (E). כל נקודה מייצגת את הביצועים טיפוס בממוצע של 232 או יותר אנשים על פני שלוש נקודות זמן עצמאי. קווי שגיאה מצביעים על שגיאת תקן אחד. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/57788/57788fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Supplemental Figure 1" src="/files/ftp_upload/57788/57788supfig1.jpg"> משלימה איור 1: שרטוט מפורט של TreadWheel. (א) תרשים של מבנה קלאמפ המבחנה כפול להצמדה בקבוקונים למכונה. (B) מבט פנים מערכת כונן המסתובבת של המכונה. (ג) הקרנה מקבילים של הפנים הקדמי של המכונה. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/57788/57788supfig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
קובץ קוד משלים: TreadWheel.skp <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/57788/TreadWheel.skp" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להוריד את הקובץ.</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 משתמשת תנועה סיבובית לזירוז תרגיל למבוגרים דרוזופילה melanogaster בעדינות על ידי ניצול geotaxis של הזבובים מולדת, שלילי. היא מאפשרת ניתוח של אינטראקציות בין פעילות גופנית לבין גורמים, כגון גנוטיפ, סקס, תזונה, ועל השפעתם על מבחני מולקולרית, פיזיולוגיים להערכת הבריאות המטבולית.

TreadWheel: מרווח אימון פרוטוקול בעדינות המושרה תרגיל דרוזופילה melanogaster

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

the-treadwheel-interval-training-protocol-for-gently-induced-exercise

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Genetics

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

11.6K Views.  University of Alabama. TreadWheel משתמשת תנועה סיבובית לזירוז תרגיל למבוגרים דרוזופילה melanogaster בעדינות על ידי ניצול geotaxis של הזבובים מולדת, שלילי. היא מאפשרת ניתוח של אינטראקציות בין פעילות גופנית לבין גורמים, כגון גנוטיפ, סקס, תזונה, ועל השפעתם על מבחני מולקולרית, פיזיולוגיים להערכת ה?...

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

Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System (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 have been described. However, a method to measure the amount of additional animal activity induced through the exercise treatment has been lacking. The Rotating Exercise Quantification System (REQS) fills this need, providing a measure of animal activity for animals experiencing rotational exercise. This protocol details how to use the REQS to assess animal activity during rotational exercise and illustrates the type of data that can be generated. Here, we demonstrate how the REQS is used to measure sex- and strain-specific differences in exercise induced activity. The REQS can also be used to evaluate the impact of various other experimental parameters such as age, diet, or population size on exercise induced activity. In addition, it can be used to compare the efficacy of different exercise training protocols. Importantly, it provides an opportunity to standardize exercise treatments between strains, allowing the researcher to achieve equal amounts of activity between groups if needed. Thus, the REQS is a notable new resource for exercise biologists working with the Drosophila model system and complements existing exercise systems.

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

The Rotating Exercise Quantification System (REQS) can induce exercise in Drosophila melanogaster through rotation while simultaneously measuring the amount of activity performed by the animals. Here, we present a point-by-point protocol detailing how to measure activity levels of animals experiencing rotational exercise treatments using the REQS.

מדידת רמות פעילות גופנית ב- דרוזופילה melanogaster באמצעות מערכת כימות בתרגיל סיבוב (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 ...

High-Resolution Video Tracking of Locomotion in Adult Drosophila Melanogaster

Flies provide an important model for studying complex behavior due to the plethora of genetic tools available to researchers in this field. Studying locomotor behavior in Drosophila melanogaster relies on the ability to be able to quantify changes in motion during or in response to a given task. For this reason, a high-resolution video tracking system, such as the one we describe in this paper, is a valuable tool for measuring locomotion in real-time. Our protocol involves the use of an initial air pulse to break the flies momentum, followed by a thirty second filming period in a square chamber. A tracking program is then used to calculate the instantaneous speed of each fly within the chamber in 10 msec increments. Analysis software then compiles this data, and outputs a variety of parameters such as average speed, max speed, time spent in motion, acceleration, etc. This protocol will discuss proper feeding and management of flies for behavioral tasks, handling flies without anesthetization or immobilization, setting up a controlled environment, and running the assay from start to finish.

The study of complex locomotor behavior in Drosophila melanogaster is dependent upon the ability to quantify changes in a given fly's movement. This article demonstrates how to do this using a high-resolution tracking system.

וידאו ברזולוציה גבוהה של מעקב אחר תנועה של מבוגרים תסיסנית melanogaster

Flies provide an important model for studying complex behavior due to the plethora of genetic tools available to researchers in this field.  Studying ...

Biology

An Affordable and Efficient "Homemade" Platform for Drosophila Behavioral Studies, and an Accompanying Protocol for Larval Mitochondrial Respirometry

The usefulness of Drosophila as a model organism for the study of human diseases, behaviors and basic biology is unquestionable. Although practical, Drosophila research lacks popularity in developing countries, possibly due to the misinformed idea that establishing a lab and performing relevant experiments with such tiny insects is difficult and requires expensive, specialized apparatuses. Here, we describe how to build an affordable flylab to quantitatively analyze a myriad of behavioral parameters in D. melanogaster, by 3D-printing many of the necessary pieces of equipment. We provide protocols to build in-house vial racks, courtship arenas, apparatuses for locomotor assays, etc., to be used for general fly maintenance and to perform behavioral experiments using adult flies and larvae. We also provide protocols on how to use more sophisticated systems, such as a high resolution oxygraph, to measure mitochondrial oxygen consumption in larval samples, and show its association with behavioral changes in the larvae upon the xenotopic expression of the mitochondrial alternative oxidase (AOX). AOX increases larval activity and mitochondrial leak respiration, and accelerates development at low temperatures, which is consistent with a thermogenic role for the enzyme. We hope these protocols will inspire researchers, especially from developing countries, to use Drosophila to easily combine behavior and mitochondrial metabolism data, which may lead to information on genes and/or environmental conditions that may also regulate human physiology and disease states.

An Affordable and Efficient "Homemade" Platform for Drosophila Behavioral Studies, and an Accompanying Protocol for Larval Mitochondrial Respirometry

We provide protocols for anyone with a "maker culture" mind to start building a flylab for quantitative analysis of a myriad of behavioral parameters in Drosophila melanogaster, by 3D-printing many of the necessary pieces of equipment. We also describe a high resolution respirometry protocol using larvae to combine behavioral and mitochondrial metabolism data.

The usefulness of Drosophila as a model organism for the study of human diseases, behaviors and basic biology is unquestionable. Although practical, ...

Behavior

A Simple Technique to Assay Locomotor Activity in Drosophila

Drosophila melanogaster is an ideal model organism for studying various diseases due to its abundance of advanced genetic manipulation techniques and diverse behavioral features. Identifying behavioral deficiency in animal models is a crucial measure of disease severity, for example, in neurodegenerative diseases where patients often experience impairments in motor function. However, with the availability of various systems to track and assess motor deficits in fly models, such as drug-treated or transgenic individuals, an economical and user-friendly system for precise evaluation from multiple angles is still lacking. A method based on the AnimalTracker application programming interface (API) is developed here, which is compatible with the Fiji image processing program, to systematically evaluate the movement activities of both adult and larval individuals from recorded video, thus allowing for the analysis of their tracking behavior. This method requires only a high-definition camera and a computer peripheral hardware integration to record and analyze behavior, making it an affordable and effective approach for screening fly models with transgenic or environmental behavioral deficiencies. Examples of behavioral tests using pharmacologically treated flies are given to show how the techniques can detect behavioral changes in both adult flies and larvae in a highly repeatable manner.

A Simple Technique to Assay Locomotor Activity in Drosophila

The present protocol assesses the locomotor activity of Drosophila by tracking and analyzing the movement of flies in a hand-made arena using open-source software Fiji, compatible with plugins to segment pixels of each frame based on high-definition video recording to calculate parameters of speed, distance, etc.

טכניקה פשוטה להערכת פעילות לוקומוטורית בדרוזופילה

Drosophila melanogaster is an ideal model organism for studying various diseases due to its abundance of advanced genetic manipulation techniques and ...

Foraging Path-length Protocol for Drosophila melanogaster Larvae

The Drosophila melanogaster larval path-length phenotype is an established measure used to study the genetic and environmental contributions to behavioral variation. The larval path-length assay was developed to measure individual differences in foraging behavior that were later linked to the foraging gene. Larval path-length is an easily scored trait that facilitates the collection of large sample sizes, at minimal cost, for genetic screens. Here we provide a detailed description of the current protocol for the larval path-length assay first used by Sokolowski. The protocol details how to reproducibly handle test animals, perform the behavioral assay and analyze the data. An example of how the assay can be used to measure behavioral plasticity in response to environmental change, by manipulating feeding environment prior to performing the assay, is also provided. Finally, appropriate test design as well as environmental factors that can modify larval path-length such as food quality, developmental age and day effects are discussed.

Foraging Path-length Protocol for Drosophila melanogaster Larvae

We provide a detailed protocol for a Drosophila melanogaster foraging path-length assay. We discuss the preparation and handling of test animals, how to perform the assay and analyze the data.

פרוטוקול נתיב באורך שארגן לעצמו<em&gt; תסיסנית</em&gt; זחלים

The Drosophila melanogaster larval path-length phenotype is an established measure used to study the genetic and environmental contributions to behavioral ...

Neuroscience

Endurance Training Protocol and Longitudinal Performance Assays for Drosophila melanogaster

One of the most pressing problems facing modern medical researchers is the surging levels of obesity, with the consequent increase in associated disorders such as diabetes and cardiovascular disease 1-3. An important topic of research into these associated health problems involves the role of endurance exercise as a beneficial intervention.
Exercise training is an inexpensive, non-invasive intervention with several beneficial results, including reduction in excess body fat 4, increased insulin sensitivity in skeletal muscle 5, increased anti-inflammatory and antioxidative responses 6, and improved contractile capacity in cardiomyocytes 7. Low intensity exercise is known to increase mitochondrial activity and biogenesis in humans 8 and mice, with the transcriptional coactivator PGC1-&alpha; as an important intermediate 9,10. 
Despite the importance of exercise as a tool for combating several important age-related diseases, extensive longitudinal genetic studies have been impeded by the lack of an endurance training protocol for a short-lived genetic model species. The variety of genetic tools available for use with Drosophila, together with its short lifespan and inexpensive maintenance, make it an appealing model for further study of these genetic mechanisms. With this in mind we have developed a novel apparatus, known as the Power Tower, for large scale exercise-training in Drosophila melanogaster 11. The Power Tower utilizes the flies' instinctive negative geotaxis behavior to repetitively induce rapid climbing. Each time the machine lifts, then drops, the platform of flies, the flies are induced to climb. Flies continue to respond as long as the machine is in operation or until they become too fatigued to respond. Thus, the researcher can use this machine to provide simultaneous training to large numbers of age-matched and genetically identical flies. Additionally, we describe associated assays useful to track longitudinal progress of fly cohorts during training.

Endurance Training Protocol and Longitudinal Performance Assays for Drosophila melanogaster

We describe the first endurance training protocol for an important genetic model species, Drosophila melanogaster, and outline several assays to chart improvements in mobility following training.

אימון סיבולת פרוטוקול מבחני ביצועים ארוכי טווח עבור תסיסנית melanogaster

One of the most pressing problems facing modern medical researchers is the surging levels of obesity, with the consequent increase in associated disorders ...

A Simple and Inexpensive Running Wheel Model for Progressive Resistance Training in Mice

Previously developed rodent resistance-based exercise models, including synergistic ablation, electrical stimulation, weighted-ladder climbing, and most recently, weighted-sled pulling, are highly effective at providing a hypertrophic stimulus to induce skeletal muscle adaptations. While these models have proven invaluable for skeletal muscle research, they are either invasive or involuntary and labor-intensive. Fortunately, many rodent strains voluntarily run long distances when given access to a running wheel. Loaded wheel running (LWR) models in rodents are capable of inducing adaptations commonly observed with resistance training in humans, such as increased muscle mass and fiber hypertrophy, as well as stimulation of muscle protein synthesis. However, the addition of moderate wheel load either fails to deter mice from running great distances, which is more reflective of an endurance/resistance training model, or the mice discontinue running nearly entirely due to the method of load application. Therefore, a novel high-load wheel running model (HLWR) has been developed for mice where external resistance is applied and progressively increased, enabling mice to continue running with much higher loads than previously utilized. Preliminary results from this novel HLWR model suggest it provides sufficient stimulus to induce hypertrophic adaptations over the 9 week training protocol. Herein, the specific procedures to execute this simple yet inexpensive progressive resistance-based exercise training model in mice are described.

This procedure describes a translatable progressive loaded running wheel resistance training model in mice. The primary advantage of this resistance training model is that it is entirely voluntary, thus reducing stress for the animals and the burden on the researcher.

דגם גלגל ריצה פשוט וזול לאימוני התנגדות פרוגרסיביים בעכברים

Previously developed rodent resistance-based exercise models, including synergistic ablation, electrical stimulation, weighted-ladder climbing, and most ...

Drosophila Maintenance

Drosophila melanogaster, commonly known as fruit flies, are a frequently used model organism for life science research. Although starting a collection of these critters may seem as easy as leaving a banana on your kitchen counter for too long, a productive fly colony in the lab requires careful husbandry and maintenance.
This video demonstrates the necessary steps for maintaining a healthy fly stock. The overview begins with the preparation and storage of the yeast and sugar-containing media on which flies feed. Next, the vessels most commonly used for housing Drosophila are shown, as well as how and when to move flies between these containers. Finally, the presentation also includes examples of the ways in which housing and feeding conditions are manipulated for biological experiments.

Maintenance and Husbandry of Drosophila melanogaster

דרוסופילים אחזקה

Drosophila melanogaster, commonly known as fruit flies, are a frequently used model organism for life science research. Although starting a collection of ...

Education

JoVE Science Education

Basic Biology

Biology I: yeast, Drosophila and C. elegans

Fly Climbing Assay: A Method to Test General Locomotion in Drosophila melanogaster

Source: Gevedon, O., et al. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/video/59720/in-vivo-forward-genetic-screen-to-identify-novel-neuroprotective">In Vivo Forward Genetic Screen to Identify Novel Neuroprotective Genes in Drosophila melanogaster</a>. J. Vis. Exp. (2019).
This video describes a simple method to quantify fly locomotion and shows the climbing assay performed.&#160; The fly climbing assay is a general test of motor function which relies on a negative geotaxis response.

בדיקת טיפוס זבובים: שיטה לבדיקת תנועה כללית בדרוזופילה מלנוגסטר

Source: Gevedon, O., et al. In Vivo Forward Genetic Screen to Identify Novel Neuroprotective Genes in Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (2019).
This ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

Drosophila melanogaster (fruit fly)

Adult

Tracking Freely Walking Flies: A Method to Assess Locomotion in Drosophila

Source: Sun, M. and Chen, L. L. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/video/55602/" target="_blank">A Novel Method to Model Chronic Traumatic Encephalopathy in Drosophila</a>. J. Vis. Exp. (2017).
This video describes how to track freely walking flies to assess their general locomotion ability. The featured protocol demonstrates the assay&#39;s setup and data analysis using video tracking software.

מעקב אחר זבובים מהלכים בחופשיות: שיטה להערכת תנועה בדרוזופילה

Source: Sun, M. and Chen, L. L. A Novel Method to Model Chronic Traumatic Encephalopathy in Drosophila. J. Vis. Exp. (2017).
This video describes how to ...

TreadWheel: מרווח אימון פרוטוקול בעדינות המושרה תרגיל דרוזופילה melanogaster

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

מדידת רמות פעילות גופנית ב- דרוזופילה melanogaster באמצעות מערכת כימות בתרגיל סיבוב (REQS)

וידאו ברזולוציה גבוהה של מעקב אחר תנועה של מבוגרים תסיסנית melanogaster

An Affordable and Efficient "Homemade" Platform for Drosophila Behavioral Studies, and an Accompanying Protocol for Larval Mitochondrial Respirometry

טכניקה פשוטה להערכת פעילות לוקומוטורית בדרוזופילה

פרוטוקול נתיב באורך שארגן לעצמו

אימון סיבולת פרוטוקול מבחני ביצועים ארוכי טווח עבור תסיסנית melanogaster

דגם גלגל ריצה פשוט וזול לאימוני התנגדות פרוגרסיביים בעכברים

דרוסופילים אחזקה

בדיקת טיפוס זבובים: שיטה לבדיקת תנועה כללית בדרוזופילה מלנוגסטר

מעקב אחר זבובים מהלכים בחופשיות: שיטה להערכת תנועה בדרוזופילה