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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
TreadWheel 회전 모션을 사용 하 여 부드럽게 파리 타고 난, 부정적인 geotaxis을 이용 하 여 성인 초파리 melanogaster 에서 운동 유도. 대사 상태를 평가 하기 위해 운동 유전자, 섹스, 다이어트, 생리 및 분자 분석에 미치는 영향 등의 요소 사이의 상호 작용의 분석에 대 한 수 있습니다.
복잡 한 대사 질환의 발병 률 증가 열 량 섭취 량 및 낮춘된 활동 레벨의 라이프 스타일을 향해 광범위 한 전환의 결과로 증가 했다. 이러한 multifactorial 질병 유전자, 환경, 그리고 행동 요인의 조합에서 발생 한다. 하나 같은 복잡 한 질병은 변화 증후군 (뉴욕 메츠), 대사 장애, 고혈압, 혈당, 복 부 비만 등의 클러스터입니다. 운동과 식이 중재는 비만 그 이후의 대사 질환을 완화 하기 위해 의사에 의해 권장 기본 치료법입니다. 운동 개입, 특히 에어로빅 간격 훈련, 유형 2 당뇨병 Mellitus (T2DM), 심장 혈관 질병 (CVD), 및 다른 조건에 대 한 일반적인 위험 요소에 유리한 변화를 자극. 증거의 유입과 함께 치료 효과 운동 설명 대사 건강, 실험에서 운동 효과 평가 하기 위한 유용한 도구를 제공 하는 모델 운동 제어 설정에서 시스템 구축에 있다. 초파리 melanogaster 운동 개입에 기인 하는 생리 및 분자 변화 조사를 위한 훌륭한 도구입니다. 파리 짧은 수명이 있고 인 간에 비해 영양소 물질 대사로 변화 시키기의 유사한 기계 장치. 초파리에 있는 운동 유도, 우리 라는 TreadWheel, 파리의 타고 난, 부정적인 geotaxis 경향이 부드럽게 등반 유도 이용 하는 기계를 개발 했다. 연구원을 대사 건강에 운동의 효과 기본 환경에 의해 유전자 상호 작용을 이해 하기 유전자 다양 한의 큰 동료에 실험을 수행할 수 있습니다.
유년기와 성인 비만 전염병 높은 칼로리 다이어트를 소비 하 고 심각한 장기 결과, 인슐린 저항, 관절염, 만성 염증 등으로 이어질 수 있는 시간의 연장된 기간 동안 유휴 상태로 유지 하는 문화권에서 성장 하 고 있다 1 , 2 , 3 , 4. 칼로리 섭취 량에 지방과 당 분은 주로 앉아있는 생활5의 높은 소비에 지출 성장 불균형으로 인해 상승 계속이 무질서의 보급. 대응 하 게,이 에너지 불균형 경우 유형 2 당뇨병 Mellitus (T2DM) 및 심장 혈관 질병 (CVD)5의 증가를 주도하 고 있다. 개인 변화 증후군 (뉴욕 메츠), 그 증상은 복 부 비만 dyslipidemia2장애 진단 되었습니다 두 질환을 개발의 높은 위험이 있습니다. 메츠는 유전자 형 및 다이어트 등 다양 한 환경 요인 사이의 복잡 한 상호 작용에 의해 형성 되 고 운동6. 따라서,이 복잡 한 질병의 근본적인 메커니즘의 완전 한 이해를 얻으려면, 이러한 요인을 모두 고려해 야 합니다.
그것에 올 때 메츠 퇴치, 의사 먼저 먹고 건강 한, 균형 잡힌 식이 요법과 신체 활동2,,78포함 하는 라이프 스타일 변화를 겪고 권장 합니다. 심한 경우와 함께 이러한 생활 습관의 변화3에만 약리학 및 외과 개입만 권장 있기 때문에 효과적인 약물은 제한 위장 수술은 비용이 많이 드는 하며 평생 의료 모니터링, ,,78. 동안 라이프 스타일 개입, 운동과 다이어트, 등의 생산 하 고, 장기적인 체중 감량 목표를 유지, 여부에 상관 없이 이러한 시정 조치 완전히 메츠와 관련 된 부정적인 효과 개량 해야 진학7, 8.
마우스 모델 년; 대사 질환에 운동의 효과 검사 하는 데 사용 되었습니다. 그러나, 운동 연구 메츠에 비행의 소개는 비교적 최근의 노력9,10,,1112이다. 파리 제공 운동 제어 된 실험실 설정에서 공부 하는 완벽 한 차량 때문에 그들은 쉽게 조작, 짧은 수명을, 유지, 저렴 하 고 에너지 관련 대사 경로 매우 초파리 사이 보존 인간13. D. melanogaster 게놈은 잘 특징 이다, 그리고 다양 한 유전학 도구 다양 한 genotypes 변조 수 있는 환경에 의해 유전자 상호 작용에 대 한 통찰력을 제공할 수 있는 초파리 에서 사용할 수 있는 organismal 건강14에 운동의 효과.
초파리 를 행사 하는 현재 방법 호출 파리의 타고 난, 부정적인 geotaxis 경향, 위쪽으로 올라, 그들의 인클로저11,12,15 내 성인 등반을 자극 하는 행동 본능 . 전력 타워, 파리, 운동을 자극 하는 방법은 체계적으로 수직 비행 인클로저를 제기 하 고 삭제 그들 다시 벤치 표면에 효과적으로 유리병의 바닥에 파리를 노크 따라서 그들의 본능적 인 부정적인 geotaxis 유도 12 , 16.이 기계를 사용 하 여 실시 하는 실험 했다 운동 T2DM, 증 착 등의 많은 나이-관련 질병에 대 한 강력한 보호 요소 이며, 건강 한 노화12,17,18 촉진 . 특히, 그들은 그 수 파리에서 나이 관련 이동성 감소의 발병을 줄일 수 및 심장 성능 등 여러 연령 관련 증상을 개선 운동과 스트레스 응답17,18시연. 그러나, 제어 파리 발생 하는 반복적인 방울의 힘 파리 부상 수 있습니다 제안에 영향을 미치는 이동성12기계 보다 더 높은 등반 점수를 보여주 타워에 배치 하지. 이 유도 하는 운동 이며 덜 강력한 물리적 외상 발생을 방지 하는 대체 방법을 전력 타워 프로토콜16에 유용, 보완 방법 될 것 이라고 제안 합니다.
초파리, 운동을 부드럽게 유도 하 우리 라는 TreadWheel (그림 1). 운동 기계 개발 (이제부터로 축약 TW) TreadWheel 회전 모션 끊임없이 재정의 중력 상단의 튜브, 차례 차례로, 파리에서 등반을 자극 하 여 파리 타고 난, 부정적인 geotaxis 추세를 트리거합니다. 다른 방법과 달리는 TW의 회전 움직임은 본질적으로 부드러운는 발생할 결과 영향을 줄 수 있는 추가적인 스트레스의 수를 최소화 한다. 따라서, 기계 연구원 대사 건강 (그림 2), 노화, 수 면, 그리고 다른 많은 주제11에 운동의 효과 연구 하면 스트레스를 유도 하지 않고 파리의 많은 수에 있는 운동 유도 하는 수단을 제공 합니다.
우리의 방법은 역 피라미드, 크게 통합 하는 일부 지구력 훈련 (AIT) 에어로빅 간격의 간격 훈련 프로토콜 훈련 운동. 표준 AIT 정권이 점차 증가 지구력 증진을 5 일 동안 각 간격의 기간에이 프로토콜에서 변경 됩니다. AIT 다른 개입 방법을 기준으로 메츠를 방지에 특히 유용 했습니다 고 반전 연속 적당 한 운동19,20보다 대사 증후군의 일반적인 위험 요소에 더 효과적 이었습니다. 그러나,는 전력 타워에 상대적인 TW의 단점은 파리 더 빨리 회전 동작에 길 들, 따라서 타고 난 경향이 파리 사이 길 들에서 운동의 장점의 해석을 복잡 하 게 수 있습니다. 11 와타나베와 수수께끼15 와 그들의 보완 제21이 제한에 우아한 해결책을 설명 합니다.
1. TreadWheel 설치 및 운영
참고: 기계 건설 운동 TW에 설계도 대 한 보충 그림 1 을 참조 하십시오. 부품 재료의 테이블에에서 나열 됩니다. 어구 "TW", "TreadWheel", "운동 기계", 및 "기계"는 프로토콜을 통해 같은 의미로 사용 됩니다.
2. 비행 수집 및 유지 보수
참고: 모든 파리 50% 습도 및 아래에서 설명 하는 벤치탑 조작 사이 12 h 명암 주기 25 ° C 인큐베이터에 유지 됩니다. 파리는 다른 설명이 없는 한 표준 cornmeal 당 밀 랩 다이어트를 먹인 다.
3. 운동 프로토콜
4. 등반 평가
5. 트리 글리세라이드 스토리지 분석 결과
참고: 샘플, 표준, 글리세롤 표준 솔루션 및 triglycerol 작업 솔루션 분석 결과 전체 사용 프로토콜의 동안 얼음에 보관 해야 하 고 때 사용 중인 냉장고에 저장 한다.
우리는 개인의 전반적인 신진 대사 건강에 영향을 주는 요소 식별에 특히 관심이 다입니다. 그것은 이전 상호 작용 유전자 형에 의해 다이어트 대사 특성14에 인구 수준의 변화에 실질적으로 기여 발견 되었다. 즉, 각 유전자는 독특하고 복잡 한 방식으로 환경 차이에 응답. 운동 포함 하도록 유전자 형에 의해 환경 효과에 우리의 작업을 확장, 우리 개발 TreadWheel, genotypes 에어로빅 간격 훈련 (AIT)는 높은 처리량 방법의 많은 노출 수입니다.
트리 글리세라이드 저장 측정 여부는 TW에 운동 영향 변화 특성을 설정 하기 위해 오 레 곤-R (OreR)와 y1에 w1 파리, 일반적인 wildtype 파리 (그림 2B-C), 그리고 파리에 대 한 해당 값을 정규화 단백질 농도, 멘데스 외 에 원래 보고 11. 우리 다변량 분산 분석 (MANOVA) 유전자 형, 섹스, 운동 치료 (와 그들의 상호 작용), 그리고 시간 복제 등 식품 실험 블록 효과 유리병 및 발견 했습니다 중요 한 회계 데이터 분석 운동에 의해 유전자 상호 작용 (p = 0.0017) 트리 글리세라이드 저장소에 영향을 미치는. 남성 및 여성 (p < 0.0001) 보다 더 많은 트리 글리세라이드를 저장 하는 남성과 여성 사이 중요 한 성적 동종이 형 효과 했다. 우리는 여성, 운동된 파리 하기 들 보다 상당히 낮은 triglyceride 레벨 했다 보았다 (그림 2B, p < 0.0001). 남성, 오 레 곤-R에서 트리 글리세라이드 스토리지에서 감소 운동 하는 동안 (컨트롤)에 비교 하 여 파리 아니었다 통계적, triglyceride 스토리지에 상당한 차이 사이 두 개의 별도 라인 (그림 관찰 되었다 2C, p < 0.0001). 그 동안 표준화 트리 글리세라이드 농도 단백질 농도 대 한 통찰력을 제공 합니다 전체 비행 신체에 구성 비율, 파리의 다른 그룹 사이에서 직접 중성 지방 또는 단백질 농도의 비교도 제공할 수 있습니다 note 이 고기에 운동의 효과 대 한 특정 정보 개별적으로.
변수 같은 성인 운동, 섹스, triglyceride 저장소에 영향을 미칠 유전자 형 표시 됩니다 때문에, 그것은이 요인 또한 영향을 다른 고기 및 다이어트와 상호 작용 하는으로 예상 했다. 우리는 1 주일 (그림 2A)에 대 한 애벌레는 대표적인 wildtype 초파리 유전자 참조 패널 라인 (DGRP 153)25 높은 지방 또는 정상적인 다이어트 및 성인 파리에서 유도 된 운동에서에서 발생합니다. 그 후, 우리는 등반 능력을 측정 하는 고리 모양의 부정적인 geotaxis 분석 결과 수행. 사용 하는 등반 시험 표준 반지 분석 결과;에서 달랐다 링 장치 대신 구멍을 덮고 파라핀 영화와 튜브는 분석 결과 중 집으로 날아 사용 되었다. 원래 반지 분석 결과, 유리병의 바닥에 파리 고, 사진을 복용 사이의 시간 등의 다른 측면은 유지22.
모든 치료 시간 복제 및 치료 당 59 개별 파리의 최소 3 개의 별도 시간을 반복 했다. 다이어트, 유전자 형, 섹스 MANOVA 고려 하 여 데이터 분석, 시간 복제, 분석 결과 유리병, 유리병 분석 결과 복제 실험 블록 효과 뿐만 아니라 치료 (와 그들의 상호 작용), 운동. 우리 운동된 여성 상당히 높은 상승 발견 (p < 0.005) 어떤 다른 여성 치료 (그림 2D) 보다 높은 지방 다이어트에 reared 때. 남성, 그것은 운동만 남성 정상적인 규정식에 제기 했다 고 그는 (그림 2E) 중요 한 변화가 나타났다 고 지방 규정식에 제기 등반 향상을 보였다. 우리는 또한 중요 한 성적으로 동종이 형 효과 발견 (p < 0.0001) 남성 여성 보다 높은 등반으로 등반. 정상적인 식사를 소비 하는 여성을 위한 DGRP 153 선 (그림 2D)에서 여성에 대 한 운동 다음 성능 등반에 감소의 놀라운 결과 (p < 0.0001)은 어떻게이 유형의 운동 되지 않을 수 있습니다의 예는 모든 genotypes에 대 한 균일 하 게 긍정적인 개입 및 다른 환경 요인에 파견 될 수 있습니다. 멘데스 외 에 11, 선에서 4 개의 다른 유전자는 정상에 제기 되었습니다 데 후 그들의 등반 성능에 대 한 테스트는 여성 다이어트 운동 훈련 모든 보였다 향상 된 등반 능력. 이 DGRP 153에서 관찰 하는 응답은 유전자 형 및 TW 운동 치료의 일반 속성이 아닌 것을 제안 합니다. 섹스, 다이어트, 그리고 운동 치료 그룹에 걸쳐 응답에서 가변성 나타냅니다 라인의 등반 능력에 영향을 미치는 중요 한 섹스-의해-다이어트-의해-운동 상호 작용 (p < 0.0001).
함께 찍은, 결과 성인 비행의 대사 건강에 운동의 충격의 섹스, 유전자 형, 애벌레 다이어트의 기능 수 나타냅니다. Phenotypic 변화 관찰에 유전자 형, 환경 변수 (예:다이어트, 운동), 그리고 섹스도 관찰 되었습니다 다른 연구11,12,,1415에. 따라서, TW와 초파리 대사 건강을 형성 하는 유전과 환경 요인을 명료 하 게 하는 강력한 전략을 수 있습니다.

그림 1 : The TreadWheel 운동 기계. (A) 기계 48 병을 보유 하 고 조정 가능한 속도 기능이. 여기 실험 4 rpm에서 수행 했다. (B) 개별 음식 튜브 실험 파리를 포함 하는 회전 차축에 연결 하는 괄호에 찍은 했다. (C) 유리병 사이의 거리 플러그 및 음식 운동 튜브 및 제어 튜브에 대 한 1 c m 6 c m 이었다. 튜브 운동에 대 한 컴퓨터에 배치 했다. (D) 5 일 역 피라미드 운동 정권 성인 파리 행사에 사용 되었다. 매일, 추가 5 분에 추가 되었습니다는 모델 지구력, 운동 강도를 점차적으로, 진입로 운동 복싱 중 하나 간격 훈련. 이 그림 멘데스 외 에서 수정 되었습니다. 11. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

그림 2 : 시각적 방법 및 대표 결과. (A) 애벌레 다이어트 및 성인 운동 상호 작용 효과 테스트 하기 위한 방법. 애벌레는 높은 지방 또는 일반 실험실 다이어트에 제기 하 고 일수로 시 일반 음식에 전환 했다. 성인 파리 섹스로 구분, 실험 그룹으로 배치 되었고 5 연속 일 행사. 이후에, 고리 모양의 부정적인 geotaxis 분석 결과 등반 실시 했다 고 파리 트리 글리세라이드 측정에 대 한 고정 했다. 두 유전자 라인, 오 레 곤 R과 y1에 대 한 대표적인 triglyceride 데이터 표시 됩니다 (B) 여성 및 남성 (C) w1 . 모든 파리 정상적인 규정식에 reared 되었고 성인에서 행사. 다른 글자와 레벨은 크게 다른 (p < 0.05) 임시 게시 학생의 t를 사용 하 여-테스트. 이 그림 멘데스 외 에 데이터의 하위 집합을 포함 11. 대표적인 등반 데이터 라인 DGRP 153 (D) 암컷과 수 컷 (E)에 대 한 표시 됩니다. 각 포인트 3 개의 독립적인 시간 지점에서 232 이상의 개인의 평균된 등반 성능을 나타냅니다. 오차 막대는 하나의 표준 오류를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

보충 그림 1:는 TreadWheel의 상세한 회로도. (A) 컴퓨터에 튜브를 연결 하는 데 사용 하는 듀얼 유리병 클램프 구조의 다이어그램. (B) 컴퓨터의 회전 드라이브 시스템의 실내 전망. (C) 컴퓨터의 정면 평행 투영 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
보충 코드 파일: TreadWheel.skp 이 파일을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.
저자는 공개 없다.
TreadWheel 회전 모션을 사용 하 여 부드럽게 파리 타고 난, 부정적인 geotaxis을 이용 하 여 성인 초파리 melanogaster 에서 운동 유도. 대사 상태를 평가 하기 위해 운동 유전자, 섹스, 다이어트, 생리 및 분자 분석에 미치는 영향 등의 요소 사이의 상호 작용의 분석에 대 한 수 있습니다.
우리는 줄리 Jarnigan, 메러디스 오웬스, 레이첼 힐, 브랜든 Moye로 라 Mafla, 올리비아, 생선과 비행 축산 및 이미지 처리와 함께 그들의 도움에 대 한 리드 연구소의 나머지 부분을 감사 하 고 싶습니다. 숀 멘데스 UAB 머신 샵의 도움으로 원래 TreadWheel 내장. 이 연구에 대 한 자금 LKR 학부 창의력과 켈리와 BJW 알라바 마의 대학에 연구 아카데미 NIH R01 GM 098856에 의해 제공 했다.
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