Name: FLEX: Protokół szkolenia z ćwiczeń lotniczych dla muszki owocowej Drosophila (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-10-14T14:20:00.000+00:00
Duration: 3 min 47 s
Description: Poznaj protokół treningu lotniczego dla muszki owocowej Drosophila w celu zwiększenia zdolności tlenowej i odporności na dietę wysokotłuszczową. Metoda ta pomaga badać transgeneracyjną podatność na zaburzenia metaboliczne i neurologiczne.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Badania te były wspierane przez NIDDK R01DK129455 (AKM).

1. Konfiguracja i obsługa maszyny do ćwiczeń
<ol>
	<li>Zbuduj maszynę w Uniwersyteckim Warcie Maszynowym. Użyj prostokątnej aluminiowej podstawy o wymiarach 35 mm x 35 mm x 1,4 mm z silnikiem AC/DC oraz poziomą aluminiową platformą 35 mm x 35 mm x 0,5 mm (Rysunek 1A).</li>
	<li>Aby przekształcić ruch obrotowy na liniowy, zbuduj na silniku specjalnie wykonaną obrotową krzywkę okrągłą o średnicy 15 cm (Rysunek 1B). Przymocuj podnośnik z rolką o średnicy 2 cm do dolnej części poziomej platformy, tak aby platforma była podnoszona przez podnośnik, a następnie opuszczona z powrotem do pierwotnej pozycji, gdy rolka przejdzie przez krzywkę.</li>
	<li>Reguluj prędkość silnika za pomocą potencjometru obrotowego tak, aby pełny okres obrotu wynosił około 5 360 ms. UWAGA: Dokładne specyfikacje silnika, wymiary podciąga i rolki oraz geometria wałka rozrządu nie są kluczowe. Każda konfiguracja silnikowa, która niezawodnie podnosi i opuszcza platformę, aby wypchnąć muchy i pozwala użytkownikowi kontrolować częstotliwość zrzutów, jest akceptowalna.</li>
	<li>Przymocuj przezroczyste plastikowe miski o pojemności 1 galona do platformy za pomocą sznurów bungee zaczepowanych o śrubowe oczka (rysunek 1C).</li>
</ol>
2. Protokół FLEX
<ol>
	<li>Trzymaj muchy w inkubatorze lub pomieszczeniu o temperaturze 24 °C z wilgotnością 60% i 12-godzinnym cyklem światła/ciemności.</li>
	<li>Zbieraj muchy dopasowane do wieku w ciągu 3-4 dni od wyklucia. Po zebraniu losowo przypisz muchy do grup ćwiczących i siedzących. Używaj równej liczby much zarówno dla grupy ćwiczącej, jak i siedzącej. UWAGA: Muchy mogą być umieszczone w gęstości od 30 do 400 na miskę, ponieważ nie przeszkadza to w ćwiczeniach lotniczych. Jednak grupy eksperymentalne i kontrolne zawsze powinny być dopasowane pod względem liczby, płci i wieku, aby zapewnić porównywalność.</li>
	<li>Zapewnij siedzącym i kontrolowanym muchom 7 ml karmy formułowej. Zabezpiecz fiolki z jedzeniem w miskach taśmą.</li>
	<li>Transfer fly do misek z lekkim i krótkim znieczuleniemCO2 dzień przed rozpoczęciem ćwiczeń. Otwory misek przykryj siatką zabezpieczoną gumkami. UWAGA: Muchy powinny być krótko znieczulone pod lekkimCO2 na podkładce. Ekspozycja musi pozostać krótka, aby uniknąć trwałych skutków behawioralnych; Dlatego znieczulenie powinno być przeprowadzone na dzień przed eksperymentem ćwiczeniowym.</li>
	<li>Przymocuj miski do platformy za pomocą sznurów bungee. Trening ćwiczeń przeprowadzaj w pomieszczeniu o temperaturze 24 °C i wilgotności 60%. Jeśli wilgotność w pomieszczeniu nie jest kontrolowana, zapewnij muchom dostęp do wody, wkładając fiolki z mokrą watą do misek i przymocowując fiolki taśmą do ściany misy.</li>
	<li>W eksperymentach kontrolnych (ćwiczenie pozorowane) umieść równą liczbę much w misce ustawionej obok maszyny do ćwiczeń, ale nie przymocowanej do platformy.</li>
	<li>Ćwiczenia mijają w moten sposób przez 5 kolejnych dni.<ol>
		<li>Sterować silnikiem za pomocą dwóch timerów (rysunek 1D). Pierwszy timer włącza i wyłącza maszynę o określonej porze dnia. Ćwiczenia zaczynają o 8:00 i kończą o 15:00.</li>
		<li>Użyj drugiego timera, aby zainicjować serię trzech obrotów silnika, z każdą sekwencją co 5 minut. Każdy obrót podnosi platformę, a następnie ją opuszcza, uruchamiając loty w powietrzu.</li>
		<li>Po zakończeniu zabiegu ćwiczeń na dany dzień odłóż miski do inkubatorów. Protokół ten można łatwo zmodyfikować, aby dostosować się do konkretnego eksperymentu. UWAGA: Wilgotność poniżej 60% może powodować wzrost śmiertelności. Niewielka liczba much może nie rozpocząć lotu po pierwszym zrzucie, ale zazwyczaj zaczyna latać po drugim lub trzecim zrzucie. Chociaż nie da się śledzić lotu u każdego osobnika, większość much wykonuje lot, i zakłada się, że wszystkie z nich ostatecznie uczestniczą w ćwiczeniach. Ponadto duży kontener zapewnia przestrzeń dla dobrowolnego lotu między zrzutami.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Na koniec programu FLEX unieruchom muchy, umieszczając miski w chłodni na 5 minut. Następnie przenosi muchy do nowych fiolek do dalszych analiz cech fenotypowych lub do rurek mikrowirówek w celu badań molekularnych i/lub biochemicznych. UWAGA: Przykładami dalszych analiz są testy behawioralne i biochemiczne i/lub ekspresja genów. Testy z udziałem żywych much muszą być przeprowadzane szybko, zgodnie z konkretnymi celami testu fenotypowego. Protokół można tu zatrzymać, a próbki do biochemii/biologii molekularnej zostały odpowiednio zamrożone i przechowywane, w zależności od przeprowadzonych ocen. Podsumowanie protokołu przedstawiono w Tabeli 1.</li>
</ol>

<ol><li>Ruegsegger, G. N., Booth, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Health+benefits+of+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Spring+Harb+Perspect+Med%22%5BJournal%5D)">Health benefits of exercise.</a> Cold Spring Harb Perspect Med. 8 (7), a029694(2018).</li>
<li>Valenzuela, P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise+benefits+on+Alzheimer%27s+disease%3A+State-of-the-science%5BTitle%5D)+AND+%22Ageing+Res+Rev%22%5BJournal%5D)">Exercise benefits on Alzheimer's disease: State-of-the-science.</a> Ageing Res Rev. 62, 101108(2020).</li>
<li>Petridou, A., Siopi, A., Mougios, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise+in+the+management+of+obesity%5BTitle%5D)+AND+%22Metabolism%22%5BJournal%5D)">Exercise in the management of obesity.</a> Metabolism. 92, 163-169 (2019).</li>
<li>Fiuza-Luces, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise+benefits+in+cardiovascular+disease%3A+Beyond+attenuation+of+traditional+risk+factors%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Exercise benefits in cardiovascular disease: Beyond attenuation of traditional risk factors.</a> Nat Rev Cardiol. 15 (12), 731-743 (2018).</li>
<li>Neufer, P. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+the+cellular+and+molecular+mechanisms+of+physical+activity-induced+health+benefits%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metab%22%5BJournal%5D)">Understanding the cellular and molecular mechanisms of physical activity-induced health benefits.</a> Cell Metab. 22 (1), 4-11 (2015).</li>
<li>Hastings, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Animal+models+of+exercise+from+rodents+to+pythons%5BTitle%5D)+AND+%22Circ+Res%22%5BJournal%5D)">Animal models of exercise from rodents to pythons.</a> Circ Res. 130 (12), 1994-2014 (2022).</li>
<li>Garton, F. C., North, K. N., Koch, L. G., Britton, S. L., Nogales-Gadea, G., Lucia, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rodent+models+for+resolving+extremes+of+exercise+and+health%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Genomics%22%5BJournal%5D)">Rodent models for resolving extremes of exercise and health.</a> Physiol Genomics. 48 (2), 82-92 (2016).</li>
<li>Sujkowski, A., Wessells, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+Drosophila+to+understand+biochemical+and+behavioral+responses+to+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22Exerc+Sport+Sci+Rev%22%5BJournal%5D)">Using Drosophila to understand biochemical and behavioral responses to exercise.</a> Exerc Sport Sci Rev. 46 (2), 112-120 (2018).</li>
<li>Watanabe, L. P., Riddle, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+opportunities%3A+Drosophila+as+a+model+system+for+exercise+research%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Physiol%22%5BJournal%5D)">New opportunities: Drosophila as a model system for exercise research.</a> J Appl Physiol. 127 (2), 482-490 (2019).</li>
<li>Ding, M., Li, H., Zheng, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drosophila+exercise%2C+an+emerging+model+bridging+the+fields+of+exercise+and+aging+in+human%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Cell+Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Drosophila exercise, an emerging model bridging the fields of exercise and aging in human.</a> Front Cell Dev Biol. 10, 966531(2022).</li>
<li>Tinkerhess, M. J., Ginzberg, S., Piazza, N., Wessells, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endurance+training+protocol+and+longitudinal+performance+assays+for+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Endurance training protocol and longitudinal performance assays for Drosophila melanogaster.</a> J Vis Exp. (61), e3786(2012).</li>
<li>Watanabe, L. P., Riddle, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+the+rotating+exercise+quantification+system+%28REQS%29%2C+a+novel+Drosophila+exercise+quantification+apparatus%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Characterization of the rotating exercise quantification system (REQS), a novel Drosophila exercise quantification apparatus.</a> PLoS One. 12 (10), e0185090(2017).</li>
<li>Piazza, N., Gosangi, B., Devilla, S., Arking, R., Wessells, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exercise-training+in+young+Drosophila+melanogaster+reduces+age-related+decline+in+mobility+and+cardiac+performance%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Exercise-training in young Drosophila melanogaster reduces age-related decline in mobility and cardiac performance.</a> PLoS One. 4 (6), e5886(2009).</li>
<li>Lowman, K. E., Wyatt, B. J., Cunneely, O. P., Reed, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+TreadWheel%3A+Interval+training+protocol+for+gently+induced+exercise+in+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">The TreadWheel: Interval training protocol for gently induced exercise in Drosophila melanogaster.</a> J Vis Exp. (136), e57788(2018).</li>
<li>Cheng, X., Sun, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wing-kinematics+measurement+and+aerodynamics+in+a+small+insect+in+hovering+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Wing-kinematics measurement and aerodynamics in a small insect in hovering flight.</a> Sci Rep. 6, 25706(2016).</li>
<li>Aono, H., Liang, F., Liu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-+and+far-field+aerodynamics+in+insect+hovering+flight%3A+An+integrated+computational+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Near- and far-field aerodynamics in insect hovering flight: An integrated computational study.</a> J Exp Biol. 211 (Pt 2), 239-257 (2008).</li>
<li>Bennett, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insect+aerodynamics%3A+Vertical+sustaining+force+in+near-hovering+flight%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Insect aerodynamics: Vertical sustaining force in near-hovering flight.</a> Science. 152 (3726), 1263-1266 (1966).</li>
<li>Fry, S. N., Sayaman, R., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+aerodynamics+of+hovering+flight+in+Drosophila%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">The aerodynamics of hovering flight in Drosophila.</a> J Exp Biol. 208 (Pt 12), 2303-2318 (2005).</li>
<li>Lane, S. J., Frankino, W. A., Elekonich, M. M., Roberts, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effects+of+age+and+lifetime+flight+behavior+on+flight+capacity+in+Drosophila+melanogaster%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">The effects of age and lifetime flight behavior on flight capacity in Drosophila melanogaster.</a> J Exp Biol. 217 (Pt 9), 1437-1443 (2014).</li>
<li>Margotta, J. W., Roberts, S. P., Elekonich, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+flight+activity+and+age+on+oxidative+damage+in+the+honey+bee%2C+Apis+mellifera%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Effects of flight activity and age on oxidative damage in the honey bee, Apis mellifera.</a> J Exp Biol. 221 (Pt 14), jeb183228(2018).</li>
<li>Bartholomew, N. R., Burdett, J. M., VandenBrooks, J. M., Quinlan, M. C., Call, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impaired+climbing+and+flight+behaviour+in+Drosophila+melanogaster+following+carbon+dioxide+anaesthesia%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Impaired climbing and flight behaviour in Drosophila melanogaster following carbon dioxide anaesthesia.</a> Sci Rep. 5, 15298(2015).</li>
<li>Chambers, R. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nicotine+increases+lifespan+and+rescues+olfactory+and+motor+deficits+in+a+Drosophila+model+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Nicotine increases lifespan and rescues olfactory and motor deficits in a Drosophila model of Parkinson's disease.</a> Behav Brain Res. 253, 95-102 (2013).</li>
<li>Pesah, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drosophila+parkin+mutants+have+decreased+mass+and+cell+size+and+increased+sensitivity+to+oxygen+radical+stress%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Drosophila parkin mutants have decreased mass and cell size and increased sensitivity to oxygen radical stress.</a> Development. 131 (9), 2183-2194 (2004).</li>
<li>Murashov, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preference+and+detrimental+effects+of+high+fat%2C+sugar%2C+and+salt+diet+in+wild-caught+Drosophila+simulans+are+reversed+by+flight+exercise%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+Bioadv%22%5BJournal%5D)">Preference and detrimental effects of high fat, sugar, and salt diet in wild-caught Drosophila simulans are reversed by flight exercise.</a> FASEB Bioadv. 3 (1), 49-64 (2021).</li>
<li>Murashov, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paternal+Western+diet+causes+transgenerational+increase+in+food+consumption+in+Drosophila+with+parallel+alterations+in+the+offspring+brain+proteome+and+microRNAs%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Paternal Western diet causes transgenerational increase in food consumption in Drosophila with parallel alterations in the offspring brain proteome and microRNAs.</a> FASEB J. 37 (6), e22966(2023).</li>
<li>Van der Horst, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insect+adipokinetic+hormones%3A+Release+and+integration+of+flight+energy+metabolism%5BTitle%5D)+AND+%22Comp+Biochem+Physiol+B+Biochem+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Insect adipokinetic hormones: Release and integration of flight energy metabolism.</a> Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol. 136 (2), 217-226 (2003).</li>
<li>Suarez, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+metabolism+during+insect+flight%3A+Biochemical+design+and+physiological+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Biochem+Zool%22%5BJournal%5D)">Energy metabolism during insect flight: Biochemical design and physiological performance.</a> Physiol Biochem Zool. 73 (6), 765-771 (2000).</li>
<li>Lehmann, F. O., Skandalis, D. A., Berthe, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+signalling+indicates+bilateral+power+balancing+in+the+Drosophila+flight+muscle+during+manoeuvring+flight%5BTitle%5D)+AND+%22J+R+Soc+Interface%22%5BJournal%5D)">Calcium signalling indicates bilateral power balancing in the Drosophila flight muscle during manoeuvring flight.</a> J R Soc Interface. 10 (82), 20121050(2013).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Protokół FLEX dostarcza nowatorską i fizjologicznie istotną metodę indukowania ćwiczeń tlenowych u Drosophila melanogaster podczas lotu. W przeciwieństwie do tradycyjnych paradygmatów, takich jak Power Tower i TreadWheel, które opierają się na negatywnej geotaksji i ruchach mechanicznych, FLEX wykorzystuje wrodzone zachowanie lotu muchy. Takie podejście minimalizuje urazy i reakcje stresowe wywołane wysiłkiem, czyniąc je bezpieczniejszym i bardziej biologicznie odpowiednim modelem dla biologii ćwiczeń.
<p cl...

Aktywność fizyczna i ćwiczenia są przedmiotem intensywnych badań pod kątem ich natychmiastowych i długoterminowych korzyści zdrowotnych:1. Ze względu na silny ogólnoustrojowy wpływ na metabolizm, ćwiczenia są coraz częściej wykorzystywane do zapobiegania i leczenia zaburzeń metabolicznych, sercowo-naczyniowych oraz neurologicznych 2,3,4. Pomimo rosnących dowodów na liczne korzyści zdrowotne związane z regularnym ćwiczeniem, dokładne molekularne mechanizmy leżące u podstaw tych korzyści pozostają słabo poznane5. Aby zrozumieć te mechanizmy, niezbędne jest wykorzystanie innowacyjnych i wysokowydajnych modeli zwierzęcych. Chociaż modele gryzoni są powszechnie wykorzystywane do badania wpływu ćwiczeń na choroby metaboliczne, takie badania wymagają znacznych kosztów, nadzoru regulacyjnego oraz specjalistycznego sprzętu 6,7.
Ostatnio Drosophila melanogaster stała się nowym modelem do badań nad biologią ćwiczeń (recenzje 8,9,10). Wyposażona w szeroki wachlarz potężnych narzędzi genetycznych, krótki cykl życia, rozległe potomstwo oraz ekonomiczne wymagania dotyczące utrzymania, muszka owocowa stanowi cenne źródło do badania mechanizmów genetycznych, epigenetycznych i międzypokoleniowych. Modelując ćwiczenia u much, obecne metody zazwyczaj opierają się na negatywnej geotaksji, czyli reakcji behawioralnej na wznoszeniesię w górę 11,12.
Jednym z pierwszych zautomatyzowanych protokołów ćwiczeń był specjalny sprzęt o nazwie Power Tower11. Power Tower wykorzystuje jednostkę silnikową, która wielokrotnie podnosi fiolki ze zwierzętami, a następnie zrzuca je w dół, wywołując negatywną odpowiedź geotaksji11. Długotrwałe ćwiczenia w Power Tower skutkują znaczącym zmniejszeniem spadku mobilności i wydajności serca związanej z wiekiem13. Dodatkowo, program Power Tower może być stresujący dla much, a nadmierna intensywność treningu może powodować urazy lub śmiertelność11.
Aby rozwiązać ten problem, opracowano inny paradygmat ćwiczeń zwany Treadwheel14. Treadwheel wykorzystuje także negatywną reakcję geotaksyjną Drosophili, ale zamiast podnosić i zrzucać muchy jak w Power Tower, odwraca fiolki ze zwierzętami. W przeciwieństwie do Power Tower, ta metoda jest łagodniejsza dla much i zapobiega urazom oraz śmiertelności związanej z ćwiczeniami9. Jednak muchy w Treadwheel mogą przyzwyczaić się do ruchu obrotowego, co może utrudnić interpretację wyników12. Aby rozwiązać ten problem, dodano monitor aktywności lokomotorycznej (LAM25H, Trikinetics), który mierzy aktywność podczas ćwiczeń, ilościowo określa aktywność Drosophila oraz uwzględnia habituację. Następnie nazwa systemu została zaktualizowana do Rotacyjnego Systemu Ilościowego Ćwiczeń (REQS)12.
Co ciekawe, bardzo niewiele badań wykorzystało naturalne zdolności lotu Drosophila do modelowania ćwiczeń. Głównym obszarem badań lotniczych były aerodynamika i biomechaniczne aspekty unoszenia się i manewrowania w powietrzu 15,16,17,18. Kilka badań zagłębiło się w fizjologiczne i komórkowe mechanizmy związane z lotem19,20. W tych badaniach oceniano zdolność lotu za pomocą testu lotu21,22, gdzie pojedyncze muchy były wypuszczane do przezroczystego akrylowego pudełka, a ich zdolność do utrzymania stałej wysokości i lotu zaobserwowano23.
W jednym z badań naukowcy badali skutki wywołanego lotu, umieszczając muchy w butelkach przymocowanych do wirującego shakera. Shaker delikatnie potrząsał butelkami w losowych odstępach od 5 do 10 minut, używając programowalnego timera19. Badanie wykazało, że wywołane zachowania ucieczkowe przyspieszały starzenie się oraz zależną z wiekiem utratę zdolności antyoksydacyjnej w mięśniach lotu19. Bazując na wcześniejszych badaniach, nasze laboratorium opracowało nowy protokół ćwiczeń o nazwie FLEX (flight exercise), integrując zautomatyzowany system negatywnej geotaksji z umieszczeniem much w dużych kontenerach24. Podczas szkolenia FLEX muchy umieszczano w przezroczystych plastikowych miski o pojemności 1 galonu, przymocowanych do poziomej platformy przymocowanej do silnika. Silnik był sterowany przez timer, który inicjował obroty co 5 minut. Każdy obrót podnosił platformę, a następnie ją opuszczał, wywołując lot much. FLEX wykonywano codziennie przez 7 godzin przez 5 dni. Nie zaobserwowano żadnych zgonów ani urazów związanych z ćwiczeniami w24 przypadkach. Ponadto 5-dniowy program FLEX u much na diecie zachodniej (WD) znacznie zniwelował niepożądane skutki choroby odstawienia, poprawiając przeżycie, zachowania wspinaczkowe oraz oddychanie mitochondrialne24. Razem ten artykuł przedstawia nowy paradygmat ćwiczeń oparty na naturalnej aktywności lotu, która nie powoduje urazów. Jest to procedura o wysokiej przepustowości, która pozwala na jednoczesne szkolenie dużej liczby much w celu badania interakcji między ćwiczeniami, dietą, lekami, starzeniem, środowiskiem i/lub genetyką. Protokół ten może być stosowany jako uzupełnienie istniejących metod ćwiczeń w celu badania wpływu aktywności fizycznej na fizjologię i zachowanie much.

<table><tbody><tr><td>17 x 100 mm 14 mL probówka z polipropylenem i inkas;</td><td>VWR</td><td>&nbsp; 60818-689</td><td></td></tr><tr><td>1-galonowe przezroczyste plastikowe bębnowe miski na akwaryta&nbsp;</td><td>Petco</td><td>N/A</td><td>Dostępne w Petco</td></tr><tr><td>8 gniazdek ochronnych przeciwprzepięciowych z 7-dniowym cyfrowym timerem</td><td>BN-LINK&nbsp;</td><td>EGPH020028</td><td>Dostępne na Amazon</td></tr><tr><td>Silnik AC/DC&nbsp;</td><td>Dayton &nbsp;</td><td>Model 12W368 z momentem obrotowym 80 IN-LBS</td><td></td></tr><tr><td>Formuła Bloomington diet&nbsp;</td><td>Nutri-Fly</td><td>&nbsp; 66-112</td><td>Dostępne w Genesee Scientific Inc., San Diego, CA</td></tr><tr><td>Kim-wipes</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-666</td><td>Kimberly-Clark Professional 34120</td></tr><tr><td>Wielofunkcyjny programowalny timer outletowy z odliczaniem i nieskończonym krótkim cyklem</td><td>NEARPOW&nbsp;</td><td>SPM10188153502</td><td>Dostępne na Amazon</td></tr></tbody></table>

flex: protokół szkolenia z ćwiczeń lotniczych dla muszki owocowej drosophila

FLEX: Flight Exercise Training Protocol for the Fruit Fly Drosophila

Drosophila stała się ostatnio popularnym modelem do badania otyłości i powiązanych zaburzeń. Chociaż stosunkowo łatwo jest wywołać zaburzenia metaboliczne u Drosophili stosując konkretne diety, stworzenie modelu ćwiczeń dla much jest trudniejsze. Istniejące metody, takie jak Power Tower i Treadwheel, wykorzystują drżące lub obracające się fiolki do wywoływania wspinaczki much, wykorzystując ich negatywną reakcję geotaksyjną. Jednak ciągłe wspinanie się przez długi czas jest dla much nienaturalne i może prowadzić do urazów i śmiertelności związanych z ćwiczeniami. Niniejszy artykuł wprowadza nowy protokół ćwiczeń, który wykorzystuje naturalną zdolność muchy do latania, oferując bardziej naturalne, fizjologiczne i wolne od kontuzji podejście do ćwiczeń. Eksperymenty pokazują, że pięciodniowy program ćwiczeń lotniczych zwiększa bioenergetyczność muchy i przeciwdziała negatywnym skutkom diety zachodniej (WD), poprawiając zachowania wspinaczkowe i zmniejszając śmiertelność związaną z WD. Protokół ten umożliwia jednoczesne szkolenie dużej liczby much w celu badania interakcji między ćwiczeniami a różnymi czynnikami, w tym dietą, lekami, starzeniem się i genetyką. Razem ta metoda może uzupełniać istniejące metody badania wpływu ćwiczeń na fizjologię i zachowanie much.

Protokół FLEX został wcześniej zweryfikowany w opublikowanej pracy z naszego laboratorium. W opublikowanym badaniu wykazano, że ćwiczenia lotnicze łagodzą negatywne skutki metaboliczne diety zachodniej (WD)24. Dieta ta została opracowana na podstawie standardowej diety Nutri-Fly Bloomington z dodatkami: 15% Nutiva USDA Certified Organic, nie-GMO, olej palmowy z czerwonej palmy, 15% sacharozy oraz 0,1 mln NaCl.
Dorosłe samce muszek owocowych w wieku od trzech do czterech...

Celem tego protokołu jest zapewnienie ćwiczeń lotniczych muszce owocowej Drosophila. Reprezentatywne wyniki pokazują, że trening lotniczy skutkuje zwiększoną pojemnością tlenową i odpornością na dietę wysokotłuszczową.

FLEX: Protokół szkolenia z ćwiczeń lotniczych dla muszki owocowej Drosophila

Drosophila has recently become a popular model for studying obesity and related disorders. While it's relatively easy to induce metabolic disorders in ...

Nasze badania koncentrują się na podatności międzypokoleniowej na zaburzenia neurologiczne i metaboliczne w okresie przeszczepowym. Badamy mechanizmy molekularne, a konkretnie bioenergetyczne zmiany, które mogą przenosić podatność na różne pokolenia. Techniki omiki, takie jak transkryptomika, proteomika i metabolomika, mogą pomóc zidentyfikować mechanizmy i przyczyny zaburzeń neurodegeneracyjnych.Na początek trzymaj muchy Drosophila w inkubatorze lub pomieszczeniu utrzymywanym w temperaturze 24 stopni Celsjusza przy 60% wilgotności i 12-godzinnym cyklu światła i ciemności. Zbieraj muchy dopasowane do wieku w ciągu trzech do czterech dni po eclosji. Losowo przypisuj muchy do grup ćwiczeń i siedzącego trybu życia.Zapewnij obu grupom siedem mililitrów żywności z recepturą i użyj taśmy, aby zabezpieczyć fiolki w miskach. Jeśli wilgotność nie jest w stanie kontrolować, zapewnij dostęp do wody, umieszczając fiolki z mokrą watą w miskach i przyklejając je taśmą do ścian misek. Loty transferowe wchodzą do misek dzień przed rozpoczęciem ćwiczeń.Przykryj otwory misek siatką i zabezpiecz je gumkami. Trening przeprowadz w pomieszczeniu utrzymywanym w temperaturze 24 stopni Celsjusza i wilgotności 60%. Przymocuj miski do platformy ćwiczeń za pomocą sznurów bungee.Używaj dwóch timerów do sterowania silnikiem. Ustaw pierwszy timer tak, aby uruchamiał maszynę o 8:00 rano i wyłączał ją codziennie o 15:00.Zaprogramuj drugi timer tak, aby uruchamiał serię trzech obrotów silnika co pięć minut. Każdy obrót powinien podnosić i opuszczać platformę, wywołując lot w muchach. Po zakończeniu programu FLEX umieść miski w zimnym pomieszczeniu na pięć minut, aby unieruchomić muchy.Następnie przenosi muchy do nowych fiolek do analizy fenotypowej lub do mikrowirówek do badań molekularnych lub biochemicznych. Pięciodniowy program ćwiczeń lotniczych znacząco zmniejszył śmiertelność much stosowanych na diecie zachodniej. Ćwiczenia lotnicze poprawiły także zdolność wspinaczki muchów karmionych na zachód.Maksymalne zużycie tlenu podczas oddychania wspomaganego złożonym zostało zmniejszone o 42% w mięśniach lotu u much karmionych dietą zachodnią w porównaniu z kontrolami, ale zostało przywrócone u much z grupy diety zachodniej z ćwiczeniami. Potomstwo ojców karmionych dietą zachodnią wykazywało znacznie więcej lizania karmienia niż inne grupy, podczas gdy ćwiczenia ojcowskie niwelowały ten wzrost. Stwierdziliśmy, że dieta zachodnia ojca przeprogramowuje fenotyp potomstwa, w tym zmiany aktywności, uczenia się i pamięci oraz zachowań żywieniowych.Wiele protokołów zależy od wymuszonego podejścia do wspinaczki. Ćwiczenia lotnicze są bardziej fizjologiczne i nie prowadzą do kontuzji. Protokół ten będzie wykorzystywał więcej ćwiczeń fizjologicznych, które generują znaczne zapotrzebowanie na bioenergetykę i minimalizują ryzyko kontuzji.

flex-flight-exercise-training-protocol-for-the-fruit-fly-drosophila

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Biologia rozwojowa

Badanie złożonych zachowań lokomocyjnych u Drosophila melanogaster zależy od możliwości ilościowego określenia zmian w ruchu danej muchy. Niniejszy artykuł demonstruje, jak przeprowadzić ten proces przy użyciu wysokorozdzielczego systemu śledzenia.

Wysokorozdzielcze śledzenie wideo lokomocji u dorosłych osobników Drosophila melanogaster

Opisujemy pierwszy protokół treningu wytrzymałościowego dla ważnego gatunku modelowego genetycznie, Drosophila melanogaster, oraz przedstawiamy kilka testów pozwalających monitorować poprawę mobilności po treningu.

Protokół treningu wytrzymałościowego i podłużne testy wydolnościowe dla Drosophila melanogaster

Ten film opisuje prostą metodę ilościowego oznaczania lokomocji muchy i pokazuje przeprowadzony test wspinaczki. Test wspinaczki muchowej jest ogólnym testem funkcji motorycznych, który opiera się na negatywnej odpowiedzi geotaksji.

Test wspinaczki muchowej: metoda testowania ogólnej lokomocji u Drosophila melanogaster

Ten film opisuje, jak śledzić swobodnie chodzące muchy, aby ocenić ich ogólną zdolność poruszania się. Prezentowany protokół demonstruje konfigurację testu i analizę danych za pomocą oprogramowania do śledzenia wideo.

Śledzenie swobodnie chodzących much: metoda oceny lokomocji u Drosophila

Tutaj opisujemy metodę szybkiego i dokładnego pomiaru wydajności lotu u Drosophila, umożliwiając wysokoprzepustowe badania przesiewowe.

Ulepszona metoda dokładnego i szybkiego pomiaru charakterystyki lotu u Drosophila

Przedstawiono metodę hodowli Drosophila melanogaster w warunkach aksonicznych i gnotobiotycznych. Zarodki much są dechorionowane w podchlorynie sodu, przenoszone aseptycznie do jałowej diety i hodowane w zamkniętych pojemnikach. Zaszczepianie diety i zarodków bakteriami prowadzi do asocjacji gnotobiotycznych, a obecność bakterii potwierdza się poprzez posiew homogenatów Drosophila na całe ciało.

Hodowla muszki owocowej Drosophila melanogaster w warunkach aksenicznych i gnotobiotycznych

W tym artykule przedstawiamy szczegółowy protokół wystawiania gatunków z rodzaju Drosophila na zanieczyszczenia w celu zbadania wpływu ekspozycji na szereg wyników fenotypowych w różnych stadiach rozwoju i dla więcej niż jednego pokolenia.

Protokół doświadczalny wykorzystania Drosophila jako modelowego systemu bezkręgowców do badań toksyczności w laboratorium

System Oceny Ilościowej Ćwiczeń Rotacyjnych (REQS) może indukować ćwiczenia u Drosophila melanogaster poprzez rotację, jednocześnie mierząc ilość aktywności wykonywanej przez zwierzęta. W tym miejscu przedstawiamy protokół punkt po punkcie, w którym szczegółowo opisano, w jaki sposób mierzyć poziom aktywności zwierząt doświadczających zabiegów ćwiczeń rotacyjnych za pomocą REQS.

Pomiar poziomu wysiłku fizycznego u Drosophila melanogaster za pomocą Rotacyjnego Systemu Kwantyfikacji Wysiłkowej (REQS)

TreadWheel wykorzystuje ruch obrotowy, aby delikatnie wywołać ćwiczenia u dorosłych Drosophila melanogaster, wykorzystując wrodzoną, negatywną geotaksję much. Pozwala na analizę interakcji między ćwiczeniami a czynnikami, takimi jak genotyp, płeć i dieta, oraz ich wpływu na testy fizjologiczne i molekularne w celu oceny zdrowia metabolicznego.

TreadWheel: Protokół treningu interwałowego dla delikatnie indukowanych ćwiczeń u Drosophila melanogaster

Tutaj opisano użycie kilku domowych narzędzi do przenoszenia, schładzania i zabijania dorosłych Drosophila, a także do czyszczenia szklanych fiolek z kulturami i zbierania jaj. Narzędzia te są łatwe do wykonania i są dość skuteczne w radzeniu sobie z Drosophila.

Proste domowe narzędzia do radzenia sobie z muszkami owocowymi - Drosophila melanogaster

Poznaj protokół treningu lotniczego dla muszki owocowej Drosophila w celu zwiększenia zdolności tlenowej i odporności na dietę wysokotłuszczową. Metoda ta pomaga badać transgeneracyjną podatność na zaburzenia metaboliczne i neurologiczne.

FLEX: Protokół szkolenia z ćwiczeń lotniczych dla muszki owocowej Drosophila

Przeglądaj więcej filmów