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
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ジュリー Jarnigan、メレディス ・ オーエンス、レイチェルの丘、ブランドン ・ モイエ ・、ローラ Mafla、オリビア魚とフライの飼育および画像処理のリード ラボの残りの部分に感謝したいと思います。ショーン ・ メンデスは、UAB のマシン ショップからの支援を受けて元されてを構築しました。この研究のための資金は、スリランカ ルピーと学部創造ケルと bjw 認定するアラバマの大学で研究院 NIH R01 GM 098856 によって提供されました。

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著者が明らかに何もありません。

ここで詳細な運動プロトコルはショウジョウバエの穏やかな運動を正常に刺激することが示されているし、11の設定に制御室における耐久性運動をシミュレートするために使用することができます。最初されて概念を開発するとき我々 は同様に実行する変更可能性がある商品を考慮することに注意してください (例えば、研究室ロティサリー)。しかし、我々 最終的に拒否このアプローチは、業務用機器が十分に低い回転速度 (4 回転) を持っていなかったし、高スループット サンプルの生成のための十分なバイアル容量に欠けていたので特注デザインの選択。
TW のプロトコル自体は、研究のトピックの広い範囲を網羅する調整できます。たとえば、頻度とハエの運動体制の期間の調整を受けるワークアウトの強度を変更できます。長い 1 週間以上または他の年齢層のプロトコルを拡張すると、高齢化と様々 な加齢に伴う疾患の運動の効果を研究することが可能なります。拡張運動アプローチが実装されている場合、週に少なくとも 1 つの残りの日する必要がありますに追加することにより回復するをお勧めします。連続して毎日運動12を使用するそれらの政体より回復日が含まれて政権で増加するパフォーマンスと改善が示されました。また、回転運動に慣れ、長時間連続の練習問題11後に発生するので練習試合の長さ過去 30 分の延長に反対注意して欲しい。我々 はまた、TW11の活動レベルを維持するためにハエのモチベーションの遺伝の変化を観察しました。したがって、長い発作が必要な場合は、TW の概念の彼らの変更を記述する渡辺と謎の15,21によって表されるハエの活動レベルを監視することを検討してください。様々 なことができる他の要因で、温度と睡眠・覚醒パターンも飛ぶ動きの26,27に影響する示されています。
中と運動の後成的変化を解明する可能性と同様、生理学的な行動、および分子レベルでの運動の効果に対処するためのプロトコル完了後利用可能な解析の茄多があります。さらに運動効果を探索するメジャーを使用できます追加代謝アッセイ (例えばブドウ糖、グリコーゲン、蛋白質)、心機能、炎症反応は、飛ぶ生理・体組成12,14 ,24,28。カフェ アッセイ29またはアクティビティ監視デバイス12,15 のようなツールを使用して、運動の誘導、食行動、自発運動と睡眠の変化などに関連付けられているさまざまな行動の変化を測定できます。 ,30。における遺伝子発現と細胞呼吸運動に起因する変更はまた qRT PCR11と呼吸の31のようなメソッドを使用して定量化することができます。最後に、ショウジョウバエはあるショウジョウバエ遺伝学参照パネル 2 と研究者を実行するプラットフォームを提供するショウジョウバエの合成人口リソースなどの貴重な遺伝資源量的な遺伝学研究25,32。これらのツールは、運動と食事に関連する候補遺伝子を識別するために、ゲノムワイド関連研究と量的形質遺伝子座のマッピングなどのマッピング実験を有効にします。
されてを使用して完了の研究は、平均して、運動減少する体重、合計トリグリセリドのストレージ、およびグリコーゲン、蛋白質含有量の増加とパフォーマンス11を登山中を示した。さらに、性別や体重と同様、トリグリセリド、タンパク質、グリコーゲン、グルコースおよび活動レベル11,15遺伝子型間で行使する変数の回答でした。運動し、食事の遺伝子型と性別間での応答の変動を解釈するために挑戦できるし、時、直感的、それを反映している自然集団で観測された実際の生体変化の源。モデル有機体のこれらの要因をテストすることによって様々 な貢献の要因の相対的な役割を disentangling を容易にするツールを我々 の能力に重要になります、メッツの率が高いに貢献する要因の多様性を理解することを目指していきますパーソナライズされた予防と治療介入を開発。運動の効果を評価するには、これらの要素とやり取りする方法の各は、実験を行うとの結論を導き考慮されなければなりません。
TW は、他のほとんどのフライ運動マシンのようなフライの動きを数値化する能力が制限されます。最近では、渡辺と謎は、回転運動の定量化システム (リクエスト)、監視ユニット (LAM25H) ショウジョウバエ監視システム シリーズ15,21からアクティビティに変更 TW バックボーンを開発しました。TW のようなこのシステムは、LAM25H アームを使用して追跡し、飛ぶ活動を定量化しながら運動を優しく誘導する回転運動を使用しますが、TW15よりバイアル (32 本) のより小さい数を保持しています。高スループット運動研究活動定量化が必要か、必要でない場合、TW は大きいサンプル番号に対してできます。TW のデザインは、バイアルの大きい数を収容する、現在のフォームから変更でした。運動はショウジョウバエの達成だけでなく生理・分子反応の様々 な身体活動の効果を決定する研究もできる、確立を助けた他の既存の行使の方法と共に、このシステム11,12,15。したがって、TW、ハエ、穏やかな運動を誘導する実績のあるメソッドとして使用できます多種多様な生物の質問を調査します。

幼年期および大人の肥満は、高カロリーの食事を消費し、インスリン抵抗性、慢性炎症、変形性関節症など、深刻な長期的な結果につながることができる時間の長時間のアイドル文化の流行を成長しています。1,2,3,4. これらの疾患の有病率は、カロリー摂取量、脂肪、糖、および主に坐った生活様式5の高消費に起因する支出の成長の不均衡が原因上昇し続けています。同様に、このエネルギーの不均衡は、タイプ 2 糖尿病 (2 型糖尿病) と心血管疾患 (CVD)5の場合の増加につながっています。個人は、彼らは、メタボリック シンドローム (MetS) 症状が、腹部の肥満と高脂血症の2疾患と診断されている場合の両方の疾患の発症リスクが高い。メッツが遺伝子とダイエットなど様々 な環境要因の複雑な相互作用によって形作られて練習6.したがって、この複雑な病気の基になるメカニズムの完全な理解を得るためにこれらすべての要因見なす必要があります。
メッツとの闘いになると、医師はまず食べて健康的なバランスのとれた食事と身体活動2,7、8を含むライフ スタイルの変化をお勧め。薬理学的、外科的介入、重症および3 これらのライフ スタイルの変化との組み合わせでのみ推奨のみ有効な薬物が限られている胃のバイパス手術は高価な生涯医療監視が必要ですので ,7,8。ような運動やダイエット、生活習慣介入することができます生成し、長期的な減量の目標を維持、これらの是正措置し、メッツに関連付けられている負の影響を完全に改善するかどうか必要がありますさらに勉強を7、 8。
マウス モデルは年の運動の代謝性疾患に及ぼす影響を調べるに使用されています。しかし、メッツの研究を飛ぶ運動の導入は比較的最近の努力9,10、11,12です。ハエ管理されたラボ設定で運動を勉強する最適な手段を提供するので、簡単に操作することが、寿命が短い、安価を維持するため、エネルギー関連の代謝経路は高度にショウジョウバエの間保存と人間13。キイロショウジョウバエのゲノムがよく特徴付けられる、および様々 な遺伝子と調節することができる遺伝子型-環境の相互作用に洞察力を提供できるショウジョウバエで使用可能な豊富な遺伝学のツールがある、個体の健康14に対する運動の効果。
ショウジョウバエの行使の現在のメソッドを呼び出すはえの生得的な負の走傾向、行動の本能に登っていく、そのエンクロージャ11,12,15 内大人で登山を刺激するには.力タワー、ハエ、運動を刺激する 1 つの方法体系的に垂直方向に飛ぶエンクロージャを発生させ、それらバック ベンチ表面に効果的にバイアルの底にハエをたたくこうして彼らの本能的な負の走を誘導12,16. このマシンを使用しての実験, 運動は cvd 法と、2 型糖尿病などを含む多くの年齢関連の病気に対する強力な防御因子と健康加齢12,17,18 を促進します。.具体的には、彼らは運動することができますハエの移動性の加齢に伴う低下の発症を減らすと心機能などの複数の加齢に伴う症状を改善し、ストレス応答17,18ことを示した。ただし、コントロールよりこれらの体験マシン、反復的な滴の力は、ハエを傷つける可能性があります示唆とモビリティ12に影響を与える登山得点は高かった塔に決して飛ぶ。より少なく説得力がある、物理的な外傷の原因を回避する運動を誘導する方法が力タワー プロトコル16に役に立つ、相補的な方法であることが示唆されました。
ショウジョウバエでは、運動を優しく誘導する我々 はされて. (図 1) と呼ばれる運動マシンを開発しました。(今後 TW と略すの) されて回転運動は常に順番に、ハエで登山を刺激する、バイアルの重力のトップの再定義によってハエの生得的な負の走傾向をトリガーします。他のメソッドとは異なり、TW の回転運動は本質的に穏やかな発生して、結果に影響を与える可能性があります追加のストレスを最小限に。したがって、マシンはメタボリック健康 (図 2)、加齢、睡眠、および他の多くのトピック11の運動の効果を研究する研究者を可能にするストレスを誘発することがなく大量のハエの運動を誘導するための手段を提供します。
私たちのメソッド、次の逆ピラミッド型、インターバル トレーニングのプロトコル、いくつかの持久力訓練 (AIT) 好気性の間隔の側面を大きく取り入れたトレーニングします。標準の AIT 政権は、このプロトコルの持久力を促進するために 5 日間にわたって各間隔の時間を徐々 に増やすことで変更されます。AIT では、メッツの他の介入方法を基準にして予防に特に有用されている、連続運動19,20よりメタボリック シンドロームの共通のリスク要因を逆転させることでより効果的であった。ただし、発電塔の相対的な TW の不利な点はハエより迅速に回転運動に慣らす、ハエの中で慣らす先天的な傾向の変化、運動の利点の解釈が複雑に従って。11渡辺と謎の15との相補的な記事21はこの制限をエレガントなソリューションについて説明します。

<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

複雑な代謝性疾患の発生率が増加カロリー摂取量低下の活動レベルのライフ スタイルに向けて広範な転移の結果として増加しています。これらの多因子性の疾患は、遺伝・環境・行動の要因の組み合わせから生じる。1 つそのような複雑な病気、メタボリック シンドローム (メッツ)、代謝性疾患、高血圧、高血糖、腹部肥満などのクラスターであります。運動と食餌療法の介入は、肥満とその後続の代謝性疾患を軽減するために医師によって推奨されて主要な治療です。特に好気性のインターバル トレーニング、運動介入は、タイプ 2 糖尿病 (2 型糖尿病)、心血管疾患 (CVD)、およびその他の条件の共通のリスク要因に良好な変化を刺激します。証拠の流入とモデル運動制御の設定でシステム実験における運動の効果を評価するための貴重なツールを提供しています確立する代謝の健康は治療効果の運動を記述します。キイロショウジョウバエは、運動介入に起因する生理・分子の変化を調査するための素晴らしいツールです。ハエ短い寿命および人間と比較した場合の栄養素の代謝の同様のメカニズムがあります。ショウジョウバエの運動を誘導して、登山を優しく誘導するはえの生得的な負の走傾向を生かしたされてと呼ばれるマシンを開発しました。これにより、代謝健康に及ぼす運動の基礎となる遺伝子型-環境の相互作用を理解する遺伝的多様なハエの大規模コホートで実験を行う研究者。

個人の全体的な代謝の健康に寄与する要因を識別するに特に興味を持っております。以前、遺伝子型によって食の相互作用が代謝の特徴14の人口レベルの変動に大幅に貢献することが分かった。これは、各遺伝子型の応答ユニークで複雑な方法で環境の違いを意味します。物理的な練習を含めて遺伝子型と環境によって効果に私たちの仕事を拡張するため、されてを開発した、高スループット方法訓練 (AIT) 好気性の間隔に遺伝子型の大規模な番号を公開することが可能であります。
代謝の特徴かどうか、TW の運動に影響するには、トリグリセリドのストレージを測定したオレゴン-R (動体) と y1w1ハエ、一般的な野生型のハエ (図 2B-C) とハエのに対してこれらの値を正規化当初メンデスらに報告された蛋白質の集中11. 多変量分散分析 (実質的) 会計遺伝子型、セックス、運動治療 (とその相互作用) および時間の複製や食品など実験的ブロック効果バイアルおよび重要があったことが判明して、データ分析を行った遺伝子型によって運動の相互作用 (p = 0.0017) トリグリセリドのストレージに影響を与えます。男性と女性 (p < 0.0001) よりもより多くのトリグリセリドを格納する男性と女性の間に性的に二形の影響があった。私たちは女性で行使ハエでの未行使の同等より大幅に低いトリグリセリドのレベルがあったことを見た (図 2B、 p < 0.0001)。男性、オレゴン-R にみられるトリグリセリドのストレージの減少を行使 (コントロール) と比較するとハエはなかった統計的に有意な 2 つの別々 の行 (図間トリグリセリドのストレージに有意差は認め2C、 p < 0.0001)。組成比全体的なハエの体内の洞察力は、タンパク質濃度に対するトリグリセリド濃度を標準化、ハエの異なるグループ間で直接中性脂肪やタンパク質濃度の比較することができます提供も注意してください。これらの表現型の練習の効果について個別に。
セックス、アダルト運動のような変数およびトリグリセリドのストレージに影響を与える遺伝子が表示されます、ので、これらの要因はまた他の表現型に影響を与えるし、ダイエットとの対話が必要です。我々 は 1 週間 (図 2A) の代表的な野生型のショウジョウバエの遺伝的参照パネル ライン (DGRP 153)25が高脂肪または通常の食事と大人のハエの誘導運動から幼虫を発生します。その後、クライミング能力を計測するリングのような否定的な走アッセイを行った。登山のアッセイに使用異なっていたリングの標準的な試金;リング装置の代わりにバイアルの開口部を覆っているパラフィン フィルムは家のハエ分析中に使用されました。オリジナル リング アッセイ、バイアルの底にハエをタップし、写真を撮るまでの時間などの他の側面は、剰余金22でした。
すべての治療は時間の複製と治療につき 59 個々 のはえの最小値と別々 に 3 回を繰り返した。データ ダイエット、遺伝子型、セックスの実質的会計によって分析された、時間複製、試金瓶とバイアル アッセイ複製の実験的ブロック効果だけでなく、治療 (とその相互作用) を行使します。行使女性が有意に高く登ったことがわかった (p < 0.005) 女性治療 (図 2D) のどれよりも高脂肪食で飼育した場合。男性は、運動は、通常国会で提起された男性と有意に亢進 (図 2E) 高脂肪の食事で育った人を登山のみ改善された見られました。また重要な性的に二形の効果がわかった (p < 0.0001) で男性が女性よりも高い登山とクライミングします。登坂能力は、通常の食事を消費する女性のための DGRP 153 行 (図 2D) から次の女性のための運動の低下の意外な結果 (p < 0.0001) のこのタイプの練習ができない場合がありますどのように例です、すべての遺伝子型の一様に肯定的な介入および他の環境要因に依存することができます。メンデスらに11、通常提起されている後の上昇性能をテスト 4 の他の遺伝子のラインから女性はダイエット運動トレーニングで強化された登山能力を示したすべてです。これは DGRP 153 の観測は遺伝子多型と TW 運動治療の全般的なプロパティではなく、示唆しています。セックス、ダイエット、運動治療群、応答の可変性は、線の登坂力に影響を与えるセックスでダイエットで運動の交互作用が有意があることを示す (p < 0.0001)。
一緒に取られて、結果は大人のフライのメタボリック健康の運動の影響がセックス、遺伝子型、幼虫の食の機能をすることができますを示します。遺伝子への応答において表現型の変化を観測 (例えば食事と運動)、環境変数とセックスもで観察されている他研究11,12,14,15。したがって、TW とショウジョウバエはメタボリック健康を形成遺伝と環境の要因を解明するための強力な戦略をすることができます。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57788/57788fig1.jpg"> 図 1:、されてエクササイズ マシン。(A) 機械 48 バイアルを保持し、変速機能を持っています。ここで 4 回転で実験を行った。実験のハエを含む (B) 個々 の食品容器は回転車軸に取り付けブラケットにスナップされました。バイアルの間の距離 (C) プラグと食品運動バイアルおよび制御瓶用 1 cm 6 cm であった。バイアルは、運動のマシンに配置されました。(D) 5 日間逆ピラミッド運動政権は、成虫を行使する使用されました。毎日、追加 5 分追加されたモデルは持久力、運動強度を徐々 にランプに運動発作の 1 つにインターバル トレーニング。この図は、メンデスらから変更されています。11.<a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/57788/57788fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57788/57788fig2.jpg"> 図 2: 視覚的方法と代表的な結果。(A) 幼虫食事と大人の運動の相互作用をテストする方法。幼虫は高脂肪または通常所ダイエットで発生され、羽化時に通常の食品に切り替え。成虫がセックスで区切られ、実験グループに配置、5 日連続の行使。その後、アッセイを登ってリングのような否定的な走を行った、ハエが中性脂肪測定用凍結されました。代表的なトリグリセリドのデータが表示されます 2 つの遺伝子のライン、オレゴン州 R および y1w1 (B) と (C) の男性。すべてのハエは、普通の食事で飼育され、成人で行使。別の文字のレベルが大幅に異なる (p < 0.05)ホックを投稿スチューデントのtを使用して-をテストします。この図は、メンデスらで報告されるデータのサブセットを含む11. DGRP 153 行女性 (D) と (E) 男性の代表的な登山データが表示されます。各ポイントは、3 つの独立した時間点にわたって 232 以上の個人の平均登坂性能を表します。誤差範囲は、1 つの標準エラーを示しています。<a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/57788/57788fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Supplemental Figure 1" src="/files/ftp_upload/57788/57788supfig1.jpg"> 補足図 1: されての詳細な概略図。(A) 構造の図、デュアル バイアル クランプ バイアルをマシンに接続するために使用します。(B) 回転駆動装置の内部ビュー。(C) マシンの前面の平行投影。<a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/57788/57788supfig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
補足コード ファイル: TreadWheel.skp<a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/57788/TreadWheel.skp" target="_blank">このファイルをダウンロードするここをクリックしてください</a>。

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

されては、そっとハエの生得的な負の走を利用して大人のショウジョウバエの運動を誘導するために回転運動を使用します。代謝状態を評価する練習および遺伝子型、セックス、ダイエット、生理・分子アッセイへの影響などの要因間の相互作用の解析が可能です。

キイロショウジョウバエで優しく誘導運動されて: インターバル トレーニングのプロトコル

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 ビュー.  University of Alabama. されては、そっとハエの生得的な負の走を利用して大人のショウジョウバエの運動を誘導するために回転運動を使用します。代謝状態を評価する練習および遺伝子型、セックス、ダイエット、生理・分子アッセイへの影響などの要因間の相互作用の解析が可能です。

ビデオ: 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.

回転運動の定量化システム (リクエスト) を用いたキイロショウジョウバエの運動レベルの測定

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

遺伝学

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.

アダルトキイロショウジョウバエのロコモーションの高解像度のビデオトラッキング

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

生物学

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, ...

行動学

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.

ショウジョウバエの自発運動活性をアッセイする簡単な技術

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.

パスの長さのプロトコルを採餌<em&gt;キイロショウジョウバエ</em&gt;幼虫

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

神経科学

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.

キイロショウジョウバエのための持久力トレーニングのプロトコルと縦パフォーマンスアッセイ

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.

マウスの漸進的レジスタンストレーニングのためのシンプルで安価なランニングホイールモデル

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

ショウジョウバエのメンテナンスと飼育

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

基礎生物学

生物学Ⅰ：酵母、ショウジョウバエ、線虫

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.

フライクライミングアッセイ:Drosophila melanogasterの一般的な移動をテストする方法

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（ショウジョウバエ）

成虫

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.

自由に歩くハエの追跡:ショウジョウバエの移動を評価する方法

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 ...

キイロショウジョウバエで優しく誘導運動されて: インターバルトレーニングのプロトコル

要約

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回転運動の定量化システム (リクエスト) を用いたキイロショウジョウバエの運動レベルの測定

アダルトキイロショウジョウバエのロコモーションの高解像度のビデオトラッキング

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ショウジョウバエの自発運動活性をアッセイする簡単な技術

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