Протокол за обука со интервали на TreadWheel за нежно предизвикана вежба во Дрософила меланогастер

Резиме

TreadWheel користи ротационо движење за да предизвика нежно вежбање кај возрасна Дрософила меланогастер со искористување на летањето вродена, негативна геотакса. Овозможува анализа на интеракциите помеѓу вежбањето и факторите како што се генотипот, полот и исхраната и нивните ефекти врз физиолошките и молекуларните тестови за да се процени метаболичкото здравје.

Апстракт

Вовед

Детството и епидемиите на дебелина кај возрасните растат во култури кои консумираат висококалорична диета и остануваат неактивни подолго време, што може да доведе до сериозни долгорочни ефекти, вклучително и отпорност на инсулин, хронично воспаление и остеоартритис 1, 2, 3, 4. Преваленцата на овие болести продолжува да расте како резултат на растечката нерамнотежа во внесот на калории и трошоците што се припишуваат на зголемената потрошувачка на масти и шеќери и претежно седентарен начин на живот 5. Соодветно, оваа енергетска нерамнотежа доведе до зголемување на инциденцата на дијабетес мелитус тип 2 (T2DM) и кардиоваскуларни заболувања (ЦВД) 5. Поединци се изложени на поголем ризик од развој на обете нарушувања ако биле дијагностицирани со метаболички синдром (MetS), абдоминална дебелина и симптоми на дислипидемија 2. MetS е во форма на комплексни интеракции помеѓу генотипот и различните фактори на животната средина, како што се диета и вежбање 6. Значи, за да добиете целосно разбирање за основните механизми на оваа комплексна болест, разгледајте ги сите овие фактори.

Кога станува збор за борба против MetS, лекарите најпрво препорачуваат да се подложат на промени во животниот стил кои вклучуваат здрава, урамнотежена исхрана и физичка активност 2, 7, 8 Бидејќи ефективните лекови се ограничени, а операцијата на гастричен бајпас е скапа и бара доживотен медицински надзор, фармаколошките и хируршките интервенции се препорачуваат само во тешки случаи и само во врска со овие промени во животниот стил 3, 7, 8. За време на интервенциите во животниот стил, како на пр Б. Вежба и диета што може да произведе и одржува долгорочни цели за губење на тежината, без разлика дали овие корективни дејства можат целосно да ги ублажат негативните ефекти поврзани со MetS, потребна е дополнителна студија 7, 8 .

Со години се користеа модели на глувци за проучување на ефектите од вежбањето врз метаболичките нарушувања; сепак, воведувањето на истражувања за вежби за летање на MetS е релативно нов потфат 9, 10, 11, 12. Мувите обезбедуваат совршено возило за проучување на вежби во контролирана лабораториска средина бидејќи се лесни за манипулирање, имаат краток век на траење, не се ефтини за одржување, а енергичните метаболички патишта се многу зачувани помеѓу Дрософила и луѓето 13. Геномите на Меланогастер се добро карактеризирани и има изобилство на генетски алатки за употреба во Дрософила кои обезбедуваат увид во различните генотипови и меѓусебни интеракции помеѓу генотипови и опкружувања кои можат да го изменат ефектот на вежбање врз здравјето на организмот 14 .

За да предизвикаме нежно вежбање во Дрософила, развивме машина за вежбање наречена TreadWheel (Слика 1)) TreadWheel е (отсега скратено како TW) ротационо движење ја активира вродената, негативна тенденција на геотакса на мувата со гравитација над вијалата, што пак стимулира качување во мува за постојано редефинирање. За разлика од другите методи, движењето на извртувањето на TW е инхерентно нежно, што го минимизира бројот на дополнителни стресови што можат да се појават и да влијаат на резултатите. Така, вежбата предизвикана од машина во голем број муви без стрес овозможува проучување на ефектите од вежбањето врз метаболичкото здравје (Слика 2), Стареење, спиење и многу други теми 11 ќе ви овозможат.

Нашиот метод следи обратен пирамидален протокол за интервали за обука, кој главно вклучува аспекти на тренингот со аеробни интервали (AIT) со одредена физичка обука за издржливост. Стандардниот режим на AIT се менува во овој протокол, со што се зголемува времетраењето на секој интервал во период од пет дена за да се поттикне издржливоста. АИТ е особено корисен во спречувањето на MetS во споредба со другите модалитети на интервенција и беше поефикасен во враќањето на метаболичкиот синдром вообичаени фактори на ризик отколку континуираното умерено вежбање 19, 20. Недостаток на TW во однос на Power Tower е дека мувите се навикнуваат побрзо на ротационото движење, така што варијацијата во вродената тенденција да се навикне на земање муви може да го отежне толкувањето на придобивките од вежбата. 11 Елегантно решение за ова ограничување е опишано од Ватанабе и Ридл 15 и нивниот дополнителен член 21.

Протокол

1. Поставување и работење на TreadWheel

Белешка: Погледнете дополнителна слика 1 за дијаграми на коло на TW Maschinenbau. Потребните делови се наоѓаат во Табела на материјалинаведени. Фразите "TW", "TreadWheel", "уред за обука" и "машина" се користат наизменично во текот на протоколот.

1. Калибрирајте го моторот со прекинувач за вклучување/исклучување, така што целосното време на ротација е 15 секунди (4 вртежи во минута). Брзина на машината пред шишенцата за летање прикачени во обезбедени стеги за калибрирање на ротирачките краци.
   1. Прилагодете ја брзината со стандарден стоперка и недвижен предмет привремено прицврстен на машината, како мала четка со лента прикачена на капакот на моторот со четката да ја допира ротирачката заграда. Време на бројот на вртежи во една минута со недвижниот објект како референтна точка и прилагодете ја брзината за да постигнете период на ротација од 15 секунди (4 вртежи во минута).

2. Фаќање и одржување на мува

Забелешка: За сите мушички се грижи инкубатор од 25 ° C со влажност од 50% и светлосен/темен циклус од 12 часа помеѓу опишаните манипулации на клупа. Мувите се хранат со стандардна диета со меласа од пченкарно брашно, освен ако не е поинаку наведено.

1. Подгответе го секој генотип со комори за поставување агар сок од јаболко, една капка паста од квасец по чинија и 6 унци пластични шишиња соберете јајца што лачат ларви.
   1. Подгответе плочи со агар со сок од јаболко, наполнете 35 x 10 mm Петри садови ¾ полни, растворени со 3% агар во купениот сок од јаболко. Чувајте ги зацврстените плочи во фрижидер до употреба.
   2. Во 50 мл конусна центрифуга цевка, комбинирајте го купениот сув квасец со дестилирана вода во сооднос од 2 мл вода за секој грам квасец. Измешајте квасец со вода за да создадете паста со конзистентност на кечап со стаклена шипка за мешање. Прилагодете ги пропорциите на квасец и вода колку што е потребно за да се постигне посакуваната конзистентност.
   3. Чувајте паста од квасец во фрижидер помеѓу употребата. Олабавете ја цевката на капачето за да се овозможи дегазин.
   4. Користете остра игла или нож за да дупнете мали дупки во шишињата од 6 унци квадратно дно (полипропилен) како отвори за коморите за поставување.
   5. Намачкајте мало место од паста од квасец (

   После еден ден одмор по завршувањето на протоколот за вежбање, тестирајте општ тест за изведба на искачување со брза итеративна негативна геотакса (РИНГ) - како негативна анализа за искачување на геотакса 22 .
   Ставете групи од 10 мушички во празни ампули со анестезија на СО2 (или допрете директно од шишенцата со храна ако веќе се подредени) и запечатете со парафински филм за да спречите мувите да избегаат. Дајте муви на мувите најмалку 10 минути да се навикнат на новите ампули. За да не се преврти шишето, лента

   Белешка: Примероците, стандардите, стандардниот раствор на глицерол и работниот раствор на триглицерол што се користат за време на тестот треба да се чуваат на мраз за време на траењето на протоколот и да се чуваат во фрижидер кога не се користат.

   Резултати од репрезентацијата

   Ние сме особено заинтересирани да ги идентификуваме факторите кои придонесуваат за целокупното метаболичко здравје на поединецот. Претходно, беше откриено дека интеракцијата на генотипите преку диета значително придонесува за нивото на зголемување на популацијата во метаболичките својства 14. Ова значи дека секој генотип реагира на еколошките разлики на единствен и сложен начин. Со цел да ја прошириме нашата работа за ефектите од генотип-животна средина, да вклучиме физички вежби, развивме TreadWheel кој е способен да открие бројни генотипови за тренинг со аеробни интервали (AIT) на начин на голема пропусност.

   
   
   илустрација 1 : Велосипед за вежбање TreadWheel. (А.) машината има 48 ампули и има функција за прилагодување на брзината. Еве експерименти беа извршени во 4 вртежи во минута. (Б.) Индивидуалните ампули со храна со експерименталните мушички беа затегнати, ротирачкото вратило се прицврсти на своето место. (Ц.) Растојанието помеѓу приклучоците за вијали и храната беше 6 см за ампули за вежбање и 1 см за контролни ампули. Вијалите потоа беа ставени на компјутер за вежбање. (Д.) 5-дневниот режим на обратна пирамидална вежба беше искористен за обука на летање. Секој ден се додаваа дополнителни пет минути на една од борбите за вежбање за постепено зголемување на интензитетот на тренингот, модели на издржливост, тренинг во интервал. Оваа бројка е земена од Мендез и сор. изменета 11. Кликнете овде за поголема верзија на оваа бројка.
   
   
   Слика 2 : Оптички методи и репрезентативни резултати. (А.) Методи за тестирање на диета со ларви и интеракции на вежбање кај возрасни. Ларвите се одгледувале на високо ниво на маснотии или вообичаени лабораториски диети и се префрлувале на апарати за локомотива со нормална исхрана. Возрасните муви биле одделени по пол, сместени во експериментални групи и вежбани пет последователни дена. После тоа беше извршен тест за искачување на негативна геотакса во типот на прстенот, и мувите беа замрзнати за мерења на триглицеридите. Застапените податоци за триглицерид се појавуваат две генетски линии, Орегон Р и y 1 w 1 за (Б.) Andенки и мажи (Ц.) Сите муви биле воспитани на нормална исхрана и вежбале во зрелоста. Нивоата со различни букви значително се разликуваат (стр. 11. Репрезентативни податоци за искачување за линијата DGRP 153 за (Д.) Andенки и мажи (Е.) се прикажува. Секоја точка одговара на просечната изведба на искачување на 232 или повеќе луѓе над три независни точки на време. Лентите за грешки означуваат стандардна грешка. Кликнете овде за поголема верзија на оваа бројка.
   
   Дополнителна слика 1: детална шематска претстава на TreadWheel. (А.) Шема на вијали со структура на стегачи со двојно шишенце прикачени на машината. (Б.) Внатрешен поглед на ротирачкиот погон на машината. (Ц.) Паралелна проекција на предниот дел на машината. Кликнете овде за поголема верзија на оваа бројка.

   Дискусија

   Докажано е дека протоколот за вежба детално опишан овде успешно стимулира нежно движење во Дрософила и може да се користи за симулирање на обука за издржливост во контролирана лабораторија 11. Треба да се напомене дека при развивањето на концептот TreadWheel првично разгледувавме комерцијални производи што може да се модифицираат за да се изведуваат на сличен начин (на пр. Лабораториска ротарија). Сепак, ние на крајот го отфрливме овој пристап за да избереме сопствен дизајн, бидејќи комерцијалните уреди немаа доволно мала брзина (4 вртежи во минута) и немаа доволно можност за шишенце за производство на примерок со голема пропусност.

   Студиите со TreadWheel покажаа дека просечното вежбање ја намали телесната тежина, вкупното складирање на триглицерид и гликогенот, истовремено зголемувајќи ги нивоата на протеини и перформансите за искачување 11. Покрај тоа, имаше варијабилни одговори за полот и генотипите за телесната тежина, како и триглицеридите, протеините, гликогенот, гликозата и нивото на вежбање 11, 15. Иако варијабилноста како одговор на вежбање и диета помеѓу генотипите и полот може да биде тешко да се протолкува, а понекогаш, контраинтуитивно, ги рефлектира изворите на вистинска биолошка варијација забележана кај природните популации. Настојувајќи да ги разбереме различните фактори кои се во основата на високата стапка на MetS, ќе развиеме алатки кои ќе го олеснат отплеткувањето на релативната важност на различните фактори на влијание, тестирајќи го овој фактор во моделните организми за да развијат персонализирани интервенции за превенција и третман. Со цел да се процени ефикасноста на вежбата, секој од овие фактори и како тие комуницираат мора да се земат предвид при спроведување експерименти и извлекување заклучоци.

   Откривање

   Авторите не откриваат ништо.

   Признанија

   Би сакале да им се заблагодариме на Julули arnарниган, Мередит Овенс, Рејчел Хил, Брендон Мое, Лора Мафла, Оливија Фиш и останатата лабораторија на Рид за помошта во одгледувањето животни за мува и обработка на слики. Шон Мендез го изгради оригиналниот TreadWheel со помош на работилницата на UAB. Оваа студија е финансирана од NIH R01 GM 098856 LKR додипломска академија за креативност и истражување на Универзитетот во Алабама KEL и BJW.

   ---