الهدف من هذا البروتوكول هو توفير تمرين طيران لذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة. تظهر النتائج التمثيلية أن تدريب التمارين الجوية يؤدي إلى زيادة القدرة الهوائية ومقاومة النظام الغذائي الغني بالدهون.
مقالة منهجية
الهدف من هذا البروتوكول هو توفير تمرين طيران لذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة. تظهر النتائج التمثيلية أن تدريب التمارين الجوية يؤدي إلى زيادة القدرة الهوائية ومقاومة النظام الغذائي الغني بالدهون.
أصبحت ذبابة الفاكهة مؤخرا نموذجا شائعا لدراسة السمنة والاضطرابات ذات الصلة. في حين أنه من السهل نسبيا إحداث اضطرابات التمثيل الغذائي في ذبابة الفاكهة باستخدام أنظمة غذائية محددة ، فإن إنشاء نموذج تمرين للذباب يمثل تحديا أكبر. تستخدم الطرق الحالية ، مثل Power Tower و Treadwheel ، قوارير اهتزاز أو دوارة لحث الذباب على التسلق ، والاستفادة من استجابتها السلبية للجاذبية الأرضية. ومع ذلك ، فإن التسلق المستمر لفترات طويلة غير طبيعي بالنسبة للذباب ويمكن أن يؤدي إلى إصابات ووفيات مرتبطة بالتمارين الرياضية. تقدم هذه الورقة بروتوكولا جديدا للتمرين يستفيد من قدرة الذبابة الطبيعية على الطيران ، مما يوفر نهجا أكثر طبيعية وفسيولوجيا وخاليا من الإصابات. تظهر التجارب أن نظام تمرين الطيران لمدة 5 أيام يزيد من قدرة الذبابة على الطاقة الحيوية ويقاوم الآثار الضارة للنظام الغذائي الغربي (WD) ، ويحسن سلوك التسلق ويقلل من الوفيات المرتبطة بمرض WD. يتيح هذا البروتوكول التدريب المتزامن لعدد كبير من الذباب لدراسة التفاعل بين التمرين والعوامل المختلفة ، بما في ذلك النظام الغذائي والأدوية والشيخوخة وعلم الوراثة. معا ، يمكن أن تكمل هذه الطريقة الطرق الحالية لدراسة آثار التمرين على فسيولوجيا الذباب وسلوكه.
النشاط البدني والتمارين الرياضية هما محور البحث المكثف لفوائدهما الصحية الفورية والطويلة الأجل1. نظرا لتأثيره الجهازي القوي على التمثيل الغذائي ، يتم استخدام التمارين بشكل متزايد لمنع وعلاج الاضطرابات الأيضية والقلب والأوعية الدموية والعصبية2،3،4. على الرغم من الأدلة المتزايدة على الفوائد الصحية العديدة المرتبطة بالتمارين الرياضية بانتظام ، إلا أن الآليات الجزيئية الدقيقة التي تدعم هذه الفوائد لا تزال غير مفهومة بشكل جيد. لفهم هذه الآليات ، يعد استخدام نماذج حيوانية مبتكرة وعالية الإنتاجية أمرا ضروريا. في حين أن نماذج القوارض تستخدم بشكل شائع للتحقيق في تأثير التمرين على أمراض التمثيل الغذائي ، فإن مثل هذه الدراسات تتطلب تكاليف كبيرة وإشراف تنظيمي ومعدات متخصصة6،7.
في الآونة الأخيرة ، ظهرت ذبابة الفاكهة السوداء كنموذج جديد للبحث في بيولوجيا التمرين (تمت مراجعته8،9،10). مجهزة بمجموعة واسعة من الأدوات الوراثية القوية ، ودورة حياة قصيرة ، وذرية واسعة ، ومتطلبات صيانة اقتصادية ، تقدم ذبابة الفاكهة موردا قيما للتحقيق في الآليات الوراثية والوراثية وعبر الأجيال. عند نمذجة تمرين الذباب ، تعتمد الطرق الحالية عادة على المحور الأرضي السلبي ، رد الفعل السلوكي للصعود11،12.
استخدم أحد بروتوكولات التمرين الآلي الأولى جهاز تمرين خاص يسمى Power Tower11. يستخدم Power Tower وحدة محرك ترفع القوارير بشكل متكرر مع ثم تسقطها لأسفل للحث على استجابة الجاذب الأرضي السلبية11. تؤدي التمارين الرياضية المطولة في برج الطاقة إلى انخفاض كبير في الانخفاض المرتبط بالعمر في الحركة وأداء القلب13. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون نظام Power Tower مرهقا للذباب ، وقد تم الإبلاغ عن كثافة التدريب المفرطة للتسبب في الإصابة أو الوفيات11.
لمعالجة هذه المشكلة ، تم تطوير نموذج تمرين آخر يسمى عجلة العدل14. يستفيد دوارة المدرك أيضا من استجابة الجاذب الأرضي السلبية لذبابة الفاكهة ، ولكن بدلا من رفع الذباب وإسقاطه كما هو الحال في برج الطاقة ، فإنه يقلب القوارير مع. على عكس Power Tower ، فإن هذه الطريقة ألطف على الذباب وتمنع الإصابات والوفيات المرتبطة بالتمارينالرياضية 9. ومع ذلك ، يمكن أن يعتاد الذباب في دولاب العدل على الحركة الدوارة ، مما قد يعقد تفسير النتائج12. لمعالجة هذه المشكلة ، تمت إضافة مراقب النشاط الحركي (LAM25H ، Trikinetics) لقياس النشاط أثناء التمرين ، لتحديد نشاط ذبابة الفاكهة ، وحساب التعود. بعد ذلك ، تم تحديث اسم النظام إلى نظام القياس الكمي للتمارين الدورانية (REQS) 12.
ومن المثير للاهتمام أن عددا قليلا جدا من الدراسات استفادت من قدرات الطيران الطبيعية لذبابة الفاكهة لنمذجة التمرين. كان التركيز السائد لأبحاث الطيران على الديناميكا الهوائية والجوانب الميكانيكية الحيوية للتحليق والمناورة في الهواء15،16،17،18. لقد تعمقت العديد من الدراسات في الآليات الفسيولوجية والخلوية المتعلقة بالرحلة19،20. في هذه الدراسات ، تم تقييم قدرة الطيران من خلال مقايسة الطيران21،22 ، حيث تم إطلاق الذباب الفردي في صندوق أكريليك شفاف ولوحظ قدرتها على الحفاظ على ارتفاع ثابت وطيران23.
في إحدى الدراسات الخاصة ، فحص الباحثون آثار تمرين الطيران المستحث عن طريق وضع الذباب في زجاجات متصلة بشاكر من نوع الدوامة. هز شاكر الزجاجات برفق على فترات عشوائية تتراوح بين 5 دقائق و 10 دقائق ، باستخدام مؤقت قابل للبرمجة19. ذكرت هذه الدراسة أن سلوك الطيران المستحث أدى إلى تسريع الشيخوخة وفقدان القدرة المضادة للأكسدة المرتبط بالعمر في عضلات الطيران19. بناء على البحث السابق ، طور مختبرنا بروتوكولا جديدا للتمرين يسمى FLEX (تمرين الطيران) من خلال دمج نظام الجاذبية الأرضية السلبي الآلي مع الذباب في حاويات كبيرة24. بالنسبة لتدريب FLEX ، تم وضع الذباب في أوعية أسماك بلاستيكية شفافة سعة 1 جالون مربوطة بمنصة أفقية متصلة بمحرك. تم التحكم في المحرك بواسطة مؤقت ، والذي بدأ ثورات المحرك كل 5 دقائق. كل ثورة رفعت المنصة ثم أسقطتها ، مما أدى إلى طيران الذباب. تم إجراء FLEX يوميا لمدة 7 ساعات لمدة 5 أيام. لم يلاحظ أي وفيات أو إصابات مرتبطة بالتمارينالرياضية 24. علاوة على ذلك ، فإن نظام FLEX لمدة 5 أيام في الذباب على النظام الغذائي الغربي (WD) أبطل بشكل ملحوظ الآثار الضارة ل WD ، مما أدى إلى تحسين البقاء على قيد الحياة ، وسلوك التسلق ، وتنفس الميتوكوندريا24. تقدم هذه الورقة معا نموذجا جديدا للتمرين يعتمد على نشاط الطيران الطبيعي الذي لا يسبب إصابة. هذا إجراء عالي الإنتاجية يسمح بتدريب عدد كبير من الذباب في وقت واحد لدراسة التفاعل بين التمارين الرياضية والنظام الغذائي والأدوية والشيخوخة والبيئة و / أو علم الوراثة. يمكن استخدام البروتوكول لاستكمال طرق التمرين الحالية لدراسة آثار النشاط البدني على فسيولوجيا الذباب وسلوكه.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد وتشغيل آلة التمرين
2. بروتوكول FLEX
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم التحقق من صحة بروتوكول FLEX مسبقا في عمل منشور من مختبرنا. في دراسة نشرت ، أظهرنا أن تمارين الطيران تخفف من الآثار الأيضية السلبية للحمية الغربية (WD) 24. تم صنع هذا النظام الغذائي على أساس نظام Nutri-Fly Bloomington الغذائي القياسي مع الإضافات التالية من 15٪ من Nutiva USDA Certified Organic ، وغير الكائنات المعدلة وراثيا ، وزيت النخيل الأحمر ، و 15٪ سكروز ، و 0.1 M NaCl.
تم تخصيص ذباب الفاكهة الذكور البالغين الذين تتراوح أعمارهم بين...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوفر بروتوكول FLEX طريقة جديدة وذات صلة من الناحية الفسيولوجية لتحفيز التمارين الهوائية في ذبابة الفاكهة الصباغة من خلال الطيران. على عكس النماذج التقليدية مثل Power Tower و TreadWheel ، والتي تعتمد على المحور الأرضي السلبي والتحريض الميكانيكي ، يسخر FLEX سلوك الطيران الفطري للذبابة. يقلل هذا النهج من الإصابات الناجمة عن التمرين واستجابات الإجهاد ، مما يجعله نموذجا أكثر أمانا وملاءمة بيولوجيا لبيولوجيا التمرين.
تعتمد الحشرات على الطيران كواحدة من أكثر...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم دعم هذا البحث من قبل NIDDK R01DK129455 (AKM).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أنبوب زراعة بولي بروبيلين 17 × 100 مم 14 مل | VWR | 60818-689 | |
| أوعية سمك شفافة بسعة جالون واحد<بر/> بلاستيكية وطبلة وطبلة؛ | بيتكو | لا يوجد | متوفر من بيتكو |
| واقي ارتفاع التيار بثمانية مخارج مع مؤقت رقمي لمدة 7 أيام | BN-LINK | EGPH020028 | متوفر من أمازون |
| محرك تيار متردد/تيار مستمر | دايتون | الطراز 12W368 بعزم دوران 80 IN-LBS | |
| نظام بلومنغتون للتركيبة الغذائي | نوتري-فلاي | 66-112 | متوفر من شركة جينيسي العلمية، سان دييغو، كاليفورنيا |
| كيم-ويبس | فيشر ساينتيفك | 06-666 | كيمبرلي-كلارك بروفيشنال 34120 |
| مؤقت قابل للبرمجة متعدد الوظائف للمخرج مع العد التنازلي ودورة قصيرة لا نهائية | نيربو | SPM10188153502 | متوفر من أمازون |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن