Kwantyfikacja długości życia bezkręgowców

Eksperymenty z kwantyfikacją długości życia pozwalają naukowcom zbadać genetyczne i środowiskowe wpływy na długość życia organizmu. Modelowe organizmy bezkręgowców, takie jak muszka owocowa Drosophila melanogaster i glista Caenorhabditis elegans, okazały się niezwykle przydatne w tym względzie. Przeprowadzając eksperymenty, które mierzą i manipulują długością życia tych organizmów, naukowcy zaczęli rozpracowywać czynniki wpływające na proces starzenia.

W tym filmie dowiesz się o kilku zasadach rządzących długością życia i starzeniem się, podstawowych protokołach pomiaru długości życia robaków i muszek owocowych oraz sposobach stosowania tych eksperymentów.

Zanim przyjrzymy się eksperymentalnym procedurom pomiaru długości życia, ważne jest, aby najpierw zrozumieć, czym jest długość życia i starzenie się.

Długość życia to czas, w którym organizm żyje i funkcjonuje, od narodzin do śmierci. Niektóre organizmy, podobnie jak wiele roślin, mogą teoretycznie żyć wiecznie. Tymczasem większość zwierząt w naturalny sposób przestałaby rosnąć, nawet w idealnych warunkach, po czym będą się starzeć lub "starzeć" aż do śmierci.

Naukowcy nie do końca rozumieją, dlaczego organizmy się starzeją. Sugeruje się, że różne czynniki, w tym promieniowanie i uszkodzenia chemiczne środowiska oraz toksyczne produkty uboczne naszych własnych procesów metabolicznych, odgrywają rolę w starzeniu się.

Aby zbadać te czynniki, naukowcy wykorzystali krótkie czasy generacji organizmów modelowych bezkręgowców, takich jak robaki i muchy, co pozwala naukowcom obserwować wiele pokoleń przez dni lub tygodnie, a nie miesiące, jak w przypadku modeli ssaków, takich jak myszy. Są również dość podatne na manipulacje genetyczne, z wieloma dostępnymi narzędziami, które pozwalają łatwo włączać i wyłączać określone geny, aby obserwować ich wpływ na proces starzenia.

Teraz, gdy dowiedzieliśmy się, dlaczego modele bezkręgowców są bardzo podatne na badania nad starzeniem się, przyjrzyjmy się, jak przeprowadza się eksperymenty mierzące długość życia robaków. Krótko mówiąc, eksperymenty te polegają na zbieraniu robaków rodzicielskich, synchronizowaniu wieku ich potomstwa, leczeniu larw robaków lekiem hamującym rozmnażanie, a na końcu przenoszeniu robaków na płytki testowe i liczeniu robaków, które są martwe lub żywe.

Na początku procedury konieczne jest uzyskanie wystarczającej liczby zwierząt dopasowanych do wieku poprzez synchronizację partii robaków, aby wszystkie składały jaja w tym samym czasie. Aby to zrobić, pierwsze robaki pozostawia się na tej samej szali hodowlanej na około tydzień, co pozwala im spożyć całe dostępne pożywienie, a tym samym wywołać głód. Niektóre larwy robaków, które są zagłodzone, wchodzą w odporny, zatrzymany wzrost stan zwany "dauer". Następnie te larwy dauer są przenoszone na świeży talerz. W tym bogatym w pokarm środowisku larwy dauer wznowią swój cykl życiowy i staną się dojrzałymi reprodukcyjnie młodymi dorosłymi.

Wreszcie, po dwóch dniach, te dorosłe robaki są przenoszone na inny świeży talerz i pozostawione do złożenia jaj przez okres do 24 godzin. Po uzyskaniu wystarczającej liczby jaj dorosłe osobniki są usuwane z płytki, a jaja są inkubowane w temperaturze 20°C przez 2-3 dni, aby robaki mogły się wykluć i dorosnąć do stadium larwalnego L4.

Aby zmierzyć długość życia robaków, larwy te są przenoszone na płytki zawierające lek FUDR, który hamuje rozmnażanie robaków bez wpływu na długość życia dorosłych. W trakcie eksperymentu, aby określić, czy robaki są żywe, czy martwe, można stuknąć w płytkę, aby zaobserwować ruch robaków. W przypadku starszych robaków może być konieczne delikatne szturchnięcie głowy robaka, aby wywołać reakcję. Usuń martwe robaki i zapisz liczbę martwych i żywych robaków. Zwierzęta należy przenosić na świeże talerze co 2-3 dni, aby uniknąć głodu.

Teraz, gdy pokazaliśmy Ci kwantyfikację długości życia robaków, przyjrzyjmy się, jak to się robi u muszek owocowych. Krótko mówiąc, procedura polega na umożliwieniu samicom złożenia jaj w specjalnej klatce, zebraniu jaj, umożliwieniu larwom rozwinięcia się w muchy, sortowaniu much na podstawie płci i wreszcie liczeniu martwych much, które pojawiają się z czasem.

Aby uzyskać muchy dopasowane do wieku, dorosłe muchy umieszcza się w klatce do zbierania jaj, która zawiera talerze z sokiem owocowym i agarem posmarowane pastą drożdżową. Zebrane jaja są myte, umieszczane w butelkach do wzrostu larw i inkubowane przez około 10 dni, aby muchy mogły się rozwinąć. Jednodniowe dorosłe muchy są następnie przenoszone do butelek z pokarmem dla dorosłych i inkubowane przez dwa dni, aby umożliwić im osiągnięcie dojrzałości płciowej.

Muchy te są następnie zbierane, znieczulane i sortowane na samce i samice, aby uniknąć mylenia pomiarów długości życia z czynnikami specyficznymi dla płci. Następnie muchy jednopłciowe umieszcza się w fiolkach wzrostowych. Co dwa dni muchy należy "przerzucać" do nowych fiolek ze świeżą żywnością. Martwe muchy są oceniane poprzez zliczenie tych, które pozostały w starej fiolce, a także tych, które wpadły do nowej fiolki.

Teraz, gdy znasz już podstawowe protokoły pomiaru długości życia w modelach bezkręgowców, przyjrzyjmy się, jak naukowcy dostosowują te techniki do badania biologii starzenia się i długowieczności.

Naukowcy badają wpływ różnych czynników, takich jak temperatura i leki, na długość życia. W tym konkretnym badaniu naukowcy wyhodowali robaki w płynnych pożywkach na 96-dołkowych płytkach do mikromiareczkowania, dzięki czemu można jednocześnie przetestować działanie wielu substancji i warunków wzrostu. Odkryli, że na przykład hodowla robaków w temperaturze 25°C, a nie 20°C, skraca ich żywotność, podobnie jak wysokie stężenie leku przeciwdepresyjnego Mirtazepine.

Testy długości życia można również łączyć z technikami, takimi jak interferencja RNA lub RNAi, w celu identyfikacji genów wpływających na przeżycie zwierząt. RNAi to potężna technika eksperymentalna, która wykorzystuje krótkie RNA do zmniejszenia lub "wybicia" poziomu ekspresji docelowego genu. W tym przypadku naukowcy potraktowali robaki RNAi przeciwko genowi bec-1, a następnie zainfekowali je bakteriami chorobotwórczymi Salmonella i przeprowadzili test przeżycia. Robaki z powalonym bec-1 wykazywały wyraźny spadek długości życia w porównaniu z robakami, u których gen ulega normalnej ekspresji.

Wreszcie, eksperymenty z kwantyfikacją długości życia są wykorzystywane do oceny wpływu różnych warunków wzrostu na długowieczność zwierząt. W tym eksperymencie naukowcy wyhodowali robaki dopasowane do wieku na serii talerzy z różną ilością pokarmu bakteryjnego. Zaobserwowano, że ten schemat wzrostu, zwany ograniczeniem kalorii lub dietą, ma znaczący wpływ na długość życia robaków.

Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat kwantyfikacji długości życia w modelach bezkręgowców. W tym filmie omówiono niektóre zasady rządzące starzeniem się i długością życia, protokoły pomiaru długości życia robaków i much oraz kilka zastosowań eksperymentów z pomiarem długości życia. Ostatecznie istnieje nadzieja, że eksperymenty te pomogą naukowcom znaleźć czynniki i szlaki, które kontrolują starzenie się i umożliwią opracowanie terapii przeciwdziałających chorobom związanym z wiekiem, takim jak choroba Alzheimera i choroby sercowo-naczyniowe. Dzięki za oglądanie!