Ectothermen reageren doorgaans op hittestress met verhoogde locomotorische activiteit. Dit fenomeen is al tientallen jaren duidelijk voor onderzoekers, met de karakteristieke gedragsrespons beschreven door Cowles en Bogert in 19441. Ze beschreven hoe een organisme onder hittestress eerst een verhoogde locomotorische beweging zal vertonen. Naarmate de hittestress toeneemt, worden korte uitbarstingen van activiteit afgewisseld met perioden van inactiviteit. De temperatuur waarbij het organisme geen gecoördineerde beweging meer kan vertonen, is het kritische thermische maximum (CTmax). Gespierde spams volgen en uiteindelijk stort het organisme in 1,2. Deze ineenstorting is moeilijk te definiëren en vertegenwoordigt iets dat lijkt op "hitte, strengheid, coma of dood"2. Hier zullen we de term fysiologische ineenstorting gebruiken om theoretisch te verwijzen naar dit wazige eindpunt van hittestress.
Drosophila melanogaster en andere kleine insecten zijn waardevolle modellen geweest om hittestress te bestuderen. Om ten minste een deel van de complexe verzameling eigenschappen die warmtetolerantie vormen te schatten, hebben veel onderzoekers handmatig de tijd en de temperatuur waargenomen waarbij fysiologische ineenstorting optreedt, die respectievelijk de tijd tot knockdown (TKD) en CTmax vertegenwoordigen. Hoewel deze handmatige testmethoden zeer goed ingeburgerd zijn, hebben ze enkele nadelen. Een operationele definitie van fysiologische collaps kan moeilijk vast te stellen en op de juiste manier toe te passen op alle gevallen, vooral wanneer waarnemers minder ervaren zijn. Op welk punt gaat het organisme bijvoorbeeld van spierspasmen naar collaps? Het patroon van spierspasmen en aanvalsactiviteit voorafgaand aan collaps kan onvoorspelbaar zijn en kan nauwkeurige observatie bemoeilijken 2,3, waardoor de nauwkeurigheid en precisie in gevaar komen. Ondertussen beperkt de moeilijkheid bij observatie ook het aantal organismen dat tegelijk kan worden getest, waardoor de schaalbaarheid wordt beperkt.
Aangezien een toename van de activiteit een consistente reactie op hitte is en TKD en CTmax uiteindelijk het punt zijn waarop de activiteit stopt, hebben we geprobeerd de Drosophila Activity Monitors (DAM2) van TriKinetics te gebruiken om warmtetolerantietests te automatiseren. We hebben onlangs een methode gepubliceerd voor een geautomatiseerde test, samen met gebruiksvriendelijke software, met behulp van het DAM2-systeem4. De test werd gevalideerd door metingen van hittetolerantie in termen van TKD te vergelijken met een klassieke handmatige observatie-gebaseerde TKD-test op basis van verschillende factoren. We hebben ook de locomotorische activiteitscomponent van TKD-assays onderzocht om het induceerbare thermotolerantiefenotype verder te karakteriseren. We hebben de test en bijbehorende software HoTDAM genoemd! (Hittetolerantietesten met behulp van het Drosophila Activity Monitoring System). Hier geven we een gedetailleerde beschrijving van de geautomatiseerde hittetolerantietestmethode met behulp van het DAM2-systeem en de HoTDAM! software. De test is gemakkelijk te gebruiken en is gemakkelijk schaalbaar om veel organismen tegelijk te kunnen meten.
In dit manuscript hebben we TKD-testen uitgevoerd op thermosensorische mutante vliegen (transient receptor potential ankyrin 1; TRPA1) en hun genetische controles (White1118; w1118). Deze organismen werden gekozen om het belang te benadrukken van de karakteristieke verhoogde activiteit die wordt waargenomen tijdens hittestress voor de test. TRPA1-organismen vertonen dit ontsnappingsgedrag namelijk niet, wat het intrinsieke verband illustreert tussen geconserveerde gedragsreacties en schattingen van hittetolerantie, zoals TKD. We hebben de test uitgevoerd voor zowel vrouwen als mannen, samen met het implementeren van een warmtehardende voorbehandeling. De representatieve resultaten die hier worden gepresenteerd, zijn gegevens van geheel nieuwe tests dan die welke zijn gebruikt in de oorspronkelijke validatietests die eerder zijn gepubliceerd.