Drosophila melanogaster Kondisyon Eğitim Protokolü ve Boyuna Performans Tahliller

Aşağıdaki deneyin amacı, yeni bir dayanıklılık egzersiz programı kullanarak Dsof ve Melanogaster'ı eğitmek ve egzersiz eğitiminin etkilerini değerlendirmektir. Bu işlem, sineklerin içsel tırmanma tepkisini tekrarlı olarak aktive ederek onlara bir antrenman seansı yaptıran ve birkaç sinek tüpünü art arda kaldırıp düşüren otomatik bir cihaz kullanılarak gerçekleştirilir. Sinekler, üç haftalık bir eğitim süreci boyunca, günde iki ila üç saat arasında değişen kademeli bir programla eğitilir.

Ardından, egzersizin etkilerini ölçmek amacıyla sinekler çeşitli davranışsal testlere tabi tutulur. Sonuçlar, hızla tetiklenen negatif geotaksi veya halka testi ile ölçüldüğünde, egzersiz yapan sineklerin daha hızlı tırmandığını göstermektedir. Bu tekniğin, diğer hayvanlarda dayanıklılık eğitimi gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, drosophila genetiğinin manipülasyonu için mevcut olan kapsamlı araç koleksiyonudur.

Dayanıklılık egzersizi çalışmasında, bu yönteme dair ilk fikri birçok tekli negatif geotaksi deneyi yürütürken edindik. Sineklerin ne kadar süre tırmanmaya devam edebileceğini ve bu yolla onlara dayanıklılık eğitimi verip veremeyeceğimizi merak ettik. Güç kulesi, bir masaya sabitlenmiş dikdörtgen bir kontrplak parçası üzerine inşa edilmiştir.

Dakikada 4,5 devir. Dişli motor, birkaç tahta üzerine yerleştirilmiştir ve bir hız kontrol cihazına, bir sigortaya ve bir güç anahtarına bağlanmıştır. Bir bağlantı kutusu içinde, metal bir tüp içinde tutulan üç inçlik bir fan, soğutma amacıyla motora yönlendirilmiştir.

Motora, üzerinde bir makara bulunan döner bir kol bağlıdır. Motor ve kol döndüğünde, kontrplak üzerine sabitlenmiş bükülmüş bir çubuğun bir tarafını aşağı doğru itmektedir. Çubuğun diğer tarafında bir kap menteşesi bulunmakta ve bir platform üzerinde yuvarlanabilmesi için buraya bir tekerlek takılmıştır.

Motor döndükçe yukarı ve aşağı hareket eder; motorun gücü, tam bir rotasyonel periyodun 15 saniye süreceği şekilde ayarlanmıştır. Platform üzerine, sinek tüp rafları bungee kordonlarla tutturulmuştur ve bu raflara yerleştirilen tüpler, yine platforma sabitlenmiş bir ekranla güvence altına alınmıştır. Platform, bungee kordonlar aracılığıyla standart çekmece rayları boyunca yukarı ve aşağı kayabilmektedir ve bir strafor minder, düşüş sırasındaki şoku sönümler. Güç kulesi, hayvanların yetiştirildiği koşullarla uyumlu olması için sıcaklığı kontrollü bir odada çalıştırılır.

Bir egzersiz deneyi yürütmek için, dayanıklılığın ve negatif geo ekseninin veya tırmanma yeteneğinin boylamsal izlemi amacıyla yaşları eşleştirilmiş en az 240 erkek sineğe ihtiyaç vardır. Sinekleri her şişede 20'şerli popülasyonlar halinde tutun. Şişeleri, bir grubun egzersiz yapacağı iki eşit büyüklükte gruba ayırın; egzersiz grubunun şişeleri fluglar ile kapatılmalı, kontrol grubu ise sünger tıpalar ile kapatılmalıdır.

Süngerin adaptif boyutu, flakonun tabanına yakın bir yere kolayca yerleştirilmesine olanak tanıdığı için immobilizasyon amacıyla kullanılır. Ayrıca, daha yumuşak sünger malzemesi, daha sert tıkaçların neden olduğu yaralanmaları azaltır. Yiyecek flakonları, testten önce gün aşırı değiştirilmelidir.

Eğitim sırasında, boş tüpler kullanıldığında çok daha fazla sineğin eğitime bağlı yaralanmalar yaşaması nedeniyle, sinekler yemli tüplerde tutulur. Kontrol grubundaki sineklerin bulunduğu tüpler güç kulesine yerleştirilirken, sünger tıkaçlarını yem seviyesinin yaklaşık üç milimetre üzerine kadar bastırarak sineklerin hareket alanı kısıtlanmalıdır.

Tutarlı sonuçlar için hareketle ilgili işlemler gerçekleştirin. Her iki sinek grubunu, seans başına harcanan süreyi üç haftalık bir dönem boyunca günde iki saatten üç saate çıkaran kademeli bir program kullanarak, haftanın ardışık beş günü boyunca test edin. Elbette, herhangi bir rejim de uygulanabilir.

Üç haftalık süreç boyunca uygulama, günün saati ve analiz yöntemlerinde tutarlılık sağlanması esastır. Dikkatli planlama ve ön uygulama prosedürleri, hata ve yorgunluk olasılığını azaltır. Analizler, eğitim rejimi öncesinde, sonrasında veya sırasında sinekler üzerinde boylamsal olarak gerçekleştirilebilir.

Çevresel bir değişkene karşı daha güvenli bir yanıtı değerlendirmek için de kullanılabilir. Yorgunluk analizini, eğitimin yapılmadığı bir günde gerçekleştirin. Günün başlangıcında, her iki sinek grubunu da güç kulesine yükleyin.

Cihazı çalıştırın ve her tüpü 10 dakikada bir gözlemleyin. Eğer art arda dört ölçümde, bir tüpteki beş veya daha az sinek iki inçten daha yükseğe tırmanırsa, o sinek grubu yorgun kabul edilir. Yorgun sinekleri cihaz hala çalışırken güç kulesinden çıkarın ve çıkarıldıkları zamanı kaydedin.

Tüm tüpleri maksimum 10 saat boyunca gözlemleyin ve sonuçları derleyin. Nicelleştirme için bir analiz. Eğitimin etkileri, eğitim rejimi boyunca ve sonrasında gerçekleştirilebilen günlük koşu hızı ölçümüdür.

Eğitimin uzun vadeli etkisini ölçmek için. Tırmanma hızı veya halka analizini başlatmak için öncelikle sinekleri yeni boş viallere aktarın ve altı vialden oluşan bir sırayı bir vial rafına yerleştirin. Vialleri rafa sabitlemek için rulo yapılmış bant parçaları kullanılır.

Ardından rafı, tüplerin eşit şekilde aydınlatılmasını sağlayacak bir röntgen görüntüleme kutusu gibi bir ışık kaynağının önüne yerleştirin. Şimdi, her bir tüpteki sineğin konumunun görünür olacağı şekilde rafı fotoğraflamak için bir kamera kurun. Daha sonra, tüm sinekleri tüplerin dibine düşürmek için altı tüpe hafifçe vurun ve zaman ayarlı bir fotoğraf çekin.

Sineklerin tamamı sersemledikten iki saniye sonra. Eğer kameranın flaşı kullanılıyorsa, bu işlem tutarlı bir şekilde uygulanmalıdır. Güç kulesine geçmeden önce, her bir tüp seti için bu işlemi dört kez tekrarlayın.

Verileri analiz etmek için, flakonun üst ve alt sınırlarını belirlemek amacıyla her bir fotoğrafı yazılım kullanarak ayrı ayrı puanlayın. Ardından, her bir sineğin tırmanma yüksekliğini ölçün. Daha sonra tırmanma yüksekliklerini Excel'e kopyalayın.

Her flakon içindeki her sineğe, bulundukları kuadratın yüksekliğine göre sıfırdan dörde kadar bir puan verilir. En yüksek kuadrata tırmananlara dört, hiç tırmanmayanlara ise sıfır puan verilir. Her flakon için 20 sineğin her birinin puanını hesaplayın ve kohortun ortalama puanını belirleyin.

Buna tırmanma indeksi denir. Veri analizi için, her kohortun o günkü dört tırmanma indeksinin ortalaması kullanılır. Görüntü işleme yazılımı mevcut değilse, boş flakonların üzerine kadran çizgileri çizilebilir ve sinekler manuel olarak kadran değerlerine atanabilir; tipleme yapılan sinekler, tırmanma yeteneğindeki yaşa bağlı azalmanın daha düşük olduğu bir dayanıklılık protokolüne yanıt vermiştir.

Bu durum, beş haftalık yaş boyunca gerçekleştirilen boylamsal halka deneylerinde yansıtıldığı üzere, eğitimin sona ermesinin ardından da devam etmiştir. Bu nedenle, power tower programı ile egzersiz indüksiyonu davranışsal bir girdi olarak kullanılabilir ve genetik veya çevresel faktörlerin bu etkiyi modüle etme kapasitesi değerlendirilebilir. Aksine, power tower bir çıktı olarak da kullanılabilir.

Örneğin, diyetlerinde farklı oranlarda sükroz bulunan sineklerin yorgunluk süreleri test edildiğinde, sükroz içeriğindeki artışın dayanıklılık kapasitesindeki artışla korelasyon gösterdiği belirlenmiştir. Bu prosedür uygulanırken, tüm sinek kohortlarının yaşlarının eşleştirildiğinden ve yöntemlerin deney süresince tutarlı bir şekilde uygulandığından emin olmak önemlidir.

Bu videoyu izledikten sonra, herhangi bir genotipe sahip sineklerin dayanıklılık eğitiminin nasıl yapılacağı ve nasıl değerlendirileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.