Uzyskiwanie próbek ze spowolnionym, przyspieszonym i odwróconym starzeniem w modelu pszczoły miodnej

Podsumowanie

U robotnic pszczół miodnych starzenie się zależy od zachowań społecznych, a nie od wieku chronologicznego. Tutaj pokazujemy, w jaki sposób można uzyskać i przeanalizować typy pracowników o bardzo różnych wzorcach starzenia się pod kątem starzenia się komórek.

Streszczenie

Społeczeństwa wysoce towarzyskich zwierząt charakteryzują się ogromnymi różnicami w długości życia między blisko spokrewnionymi osobnikami. Wśród owadów społecznych pszczoła miodna jest najlepiej ugruntowanym modelem do badania, w jaki sposób plastyczność długości życia i starzenie się tłumaczy się czynnikami społecznymi.

Kasta robotnic pszczół miodnych obejmuje pszczoły pielęgniarki, które opiekują się czerwiem, oraz pszczoły zbieraczki, które zbierają nektar i pyłek. Wcześniejsze prace wykazały, że funkcje mózgu i zdolność do lotu starzeją się szybciej u zbieraczek niż u pielęgniarek. Jednak funkcje mózgu mogą się zregenerować, gdy zbieracze powrócą do zadań pielęgnacyjnych. Takie wzorce przyspieszonego i odwróconego starzenia funkcjonalnego są związane ze zmienionym poziomem zasobów metabolicznych, zmianami w obfitości białek i funkcją immunologiczną. Witellogenina, białko żółtka o dostosowanych funkcjach w kontroli hormonalnej i obronie komórkowej, może służyć jako główny element regulacyjny w sieci, która kontroluje różną dynamikę starzenia się pracowników.

Tutaj opisujemy, jak można monitorować i manipulować wyłanianiem się pielęgniarek i zbieraczek, włączając w to odwrócenie od zazwyczaj krótko żyjących zbieraczy do pielęgniarek o dłuższym życiu. Nasze reprezentatywne wyniki pokazują, jak osobniki o podobnym wieku chronologicznym różnicują się w zbieraczki i pszczoły karmiące w warunkach eksperymentalnych. Pokazujemy, w jaki sposób można zweryfikować odwrócenie zachowania od zbieraczy z powrotem do pielęgniarek. Na koniec pokazujemy, jak różne procesy starzenia się komórek można ocenić, mierząc akumulację lipofuscyny, uniwersalnego biomarkera starzenia.

Do badania mechanizmów, które mogą łączyć wpływy społeczne i plastyczność starzenia, ten protokół dostarcza ustandaryzowany zestaw narzędzi do pozyskiwania odpowiedniego materiału próbnego i poprawy porównywalności danych między przyszłymi badaniami.

Wprowadzenie

Złożone struktury kolonii wysoce społecznych zwierząt są utrzymywane dzięki interakcji kasty reprodukcyjnej i kasty pomocników składającej się z zazwyczaj nierozmnażających się pracowników o różnych zachowaniach związanych z zadaniami społecznymi. U różnych pracowników określone adaptacje fizjologiczne umożliwiają różne zachowania związane z opieką nad rodzeństwem, a także są związane z ekstremalnymi różnicami w długości życia. Pszczoły miodne i kretoszczury reprezentują najlepiej rozwinięte modele zwierzęce do badania, w jaki sposób uspołecznienie jest powiązane z wzorcami przyspieszonego, nieistotnego lub odwróconego starzenia^{się 1-3}.

Protokół

1. Oddzielenie wieku starzenia się od wieku chronologicznego

Ta sekcja opisuje konfigurację kolonii podwójnej kohorty, która składa się z kohorty zidentyfikowanych osobników o tym samym wieku chronologicznym ("kohorta jednowiekowa") i kohorty pszczół gniazdowych. Osobniki w tym samym wieku z pojedynczej kohorty wiekowej ostatecznie rozdzielą się na różne typy robotnic o różnej dynamice starzenia się - są to pszczoły pielęgniarki ze spowolnionym spowolnieniem i pszczoły zbieraczki z przyspieszonym spadkiem funkcjonalnym. Wszystkie procedury są opisane dla jednej rodziny doświadczalnej. Zalecamy jednak przeprowadzenie eksperymentów na co najmni....

Wyniki

Sekcje 1 i 2 protokołu szczegółowo opisują sposób pozyskiwania grup testowych do badania cech starzenia przyspieszonego, spowolnionego i odwróconego w koloniach z pojedynczą kohortą wiekową. Aby monitorować dyferencjację typów robotnic towarzyszącą normalnej ontogenezie, ocenialiśmy liczbę żebraczek („liczenie przy wlocie”) dla 6 kolonii (Rysunek 1, por. sekcja 1). Wykresy pokazują, że znaczącej zmiany ze stanu pielęgniarek na stan żebraczek zazwyczaj nie obserwuje się, dopóki osobniki nie osiągną wieku .......

Dyskusja

Przyjmujemy tutaj wcześniej opisane podejścia^{8,16,17,19,20} i integrujemy je w jeden przepływ pracy, który ułatwi badanie elastycznego starzenia się pszczół miodnych. Naszym celem jest zapewnienie naukowcom, którzy są nowicjuszami w tej dziedzinie, ustandaryzowanego zestawu narzędzi do uzyskania odpowiedniego materiału próbnego oraz poprawa odtwarzalności eksperymentów między różnymi zespołami badawczymi. Chociaż nasze procedury są uproszczone i nie wymagają specjalnego sprzętu, jak we wcześniejszych opisach (p.......

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Apifonda	Sü dzucker AG, Mannheim/Ochsenfurt, Niemcy
paraformaldehyd	Sigma-Aldrich	158127
sól fizjologiczna buforowana fosforanami	Sigma-Aldrich	P4417
Glicerol	Merck	1.04094.1000