التحمل بروتوكول التدريب والمقايسات الأداء الطولية لذبابة الفاكهة الدروسوفيلا

وصفنا أول بروتوكول التدريب على التحمل للحصول على نموذج الأنواع الجينية مهم، ذبابة الفاكهة السوداء البطن، والخطوط العريضة فحوصات عدة لرسم التحسينات في مجال التدريب التالية التنقل.

واحدة من المشاكل الأكثر إلحاحا التي تواجه الباحثين في مجال الطب الحديث هو المستويات المرتفعة من السمنة، مع زيادة لاحقة في الاضطرابات المرتبطة بها مثل السكري وأمراض القلب والأوعية الدموية ^1-3. موضوع مهم للبحث في هذه المشاكل الصحية المرتبطة بها ينطوي على دور تمارين التحمل كتدخل مفيد.

التمرينات هي غير مكلفة، وغير الغازية تدخل مع نتائج مفيدة عدة، بما في ذلك الحد في الجسم الدهون الزائدة ^4، وزيادة الحساسية للانسولين في العضلات والهيكل العظمي ^5، زادت الاستجابات المضادة للالتهابات ومضادات الأكسدة ^6، وقدرة مقلص في تحسين العضلية ^7. ومن المعروف انخفاض كثافة التمرين لزيادة نشاط الميتوكوندريا ونشوء حيوي في البشر ⁽⁸⁾ والفئران، مع coactivator النسخي PGC1-α كوسيط مهم ^9،10.

ما يتعلق بالفرعالشركة المصرية للاتصالات على أهمية ممارسة الرياضة كأداة لمكافحة العديد من المهم سن الأمراض ذات الصلة، وقد أعاق واسعة النطاق الدراسات الجينية طولية من عدم وجود بروتوكول التدريب على التحمل بالنسبة للأنواع التي لم تدم طويلا نموذج الجيني. مجموعة متنوعة من الأدوات الجينية المتاحة للاستخدام مع ذبابة الفاكهة، جنبا إلى جنب مع صيانة لها عمر قصير وغير مكلفة، وجعله نموذجا جذابا لمزيد من الدراسة لهذه الآليات الوراثية. مع هذا في الاعتبار وضعنا جهاز رواية، والمعروفة باسم برج الطاقة، على نطاق واسع لممارسة التدريب في الدروسوفيلا ذبابة الفاكهة ^11. برج الطاقة يستخدم الذباب "سلوك فطري انجذاب بالجاذبية سلبية متكررة للحث على التسلق السريع. في كل مرة مصاعد آلة، ثم يسقط، ومنهاج من الذباب، والتي يسببها الذباب في الصعود. الذباب مواصلة الاستجابة طالما أن الجهاز في العملية أو حتى تصبح مرهق للغاية للرد. وبالتالي، لا يمكن للباحث استخدام هذا الجهاز لتوفير قimultaneous التدريب لأعداد كبيرة من الذباب سن المطابقه ومطابقة وراثيا. بالإضافة إلى ذلك، ونحن تصف المقايسات المرتبطة مفيدة لتتبع التقدم المحرز طولية من الأفواج الطاير خلال التدريب.

1. إعداد القوة برج وعملية

1. يتم وضع برج الطاقة على قطعة مستطيلة من الخشب الرقائقي التي فرضت على الجدول. والعتاد دورة في الدقيقة محرك 4.5 من غرينجر تقع على رأس أربع لوحات 2 "X6" واحد ¾ بوصة مجلس الخشب الرقائقي. والسلكية المحرك، والتحكم في سرعة AC / DC، الصمامات 1، ومفتاح تشغيل / إيقاف معا داخل مربع المنعطف.
2. لتبريد المحرك، وقطع حفرة قطرها 3 بوصات إلى قطعة الرأسي ونصف بوصة من الخشب الرقائقي. على جانب واحد، ويرد مروحة 3 بوصة إلى الخشب الرقائقي، وعلى غيرها، ويرد معدن قطرها 3 بوصة أسطوانة.
3. تم توصيل الذراع حسب الطلب بالتناوب مع الأسطوانة التي شنت على نهاية للمحرك. المحرك وذراع تعلق تدوير في اتجاه عقارب الساعة، أدت الى تراجع جانب واحد من الأوراق المالية عازمة ¾ بوصة أنبوب مربع التي تعلق على الخشب الرقائقي مع مفصلة الباب. وترد عجلة إلى الجانب العلوي من الأسهم أنبوب تحت منصة للسماح له لفة على منصة هذا هو مباشرهذ فوقه.
4. الذراع يضغط على واحدة من نهاية أنبوب الأوراق المالية وترفع الطرف المقابل، ورفع منصة على مستويين (1D الشكل). عندما الأسطوانة على الذراع مسح المخزون أنبوب أنه يسمح للذراع للعودة الى نقطة الانطلاق، واسقاط النظام الأساسي التراجع (الشكل 1F).
5. منصات تتكون من الرفوف التي يتم وضعها على رأس من الخشب الرقائقي وتأمينها بواسطة بونغي الحبال التي يتم التوصيل على عيون المسمار. منصات الانزلاق صعودا ونزولا على طول المتزلجون الدرج التي تعلق على الخشب الرقائقي مع أقواس.
6. وتوضع القوارير في الرفوف وتأمينها بواسطة شاشة شبكة مربعة الذي عقد في مكان مع بونغي الحبال.
7. يتم وضع وسادة تحت الستايروفوم منصة للتخفيف من صدمة الهبوط.
8. ويتم تعديل قوة المحركات مثل أن فترة التناوب كامل هو 15 ثانية طويلة.

2. ممارسة بروتوكول

1. ويعيش الذباب في الحاضنة 25 درجة مئوية مع رطوبة 50٪ وعلى ضوء لمدة 12 ساعة / دورة الظلام. بوتوتجرى ح ممارسة التدريب وتقييم القدرة على ممارسة الرياضة في غرفة درجة الحرارة ° 25 C التي تسيطر عليها.
2. وتجمع الذباب والسن الملائمة، في غضون 1-2 أيام من بعضها البعض. مطلوب حد أدنى من 240 الذباب لرصد الطولي للانجذاب بالجاذبية التحمل والسلبية (تسلق) القدرة، واثنين من المؤشرات الفسيولوجية التي تعكس آثار التمرينات. الرصد الطولي يسمح العزلة التي يسببها تغير نسبي لقيم البداية لكل فوج، من دون آثار الخلط من الاختلاف بين الأفواج. وينبغي جمع الذباب لتجارب إضافية حسب الحاجة.
3. بعد جمع، وتنقسم إلى 120 الذباب الذباب التجريبية، والتي ستخضع لنظام ممارسة، والذباب تحكم 120، والتي لن تتم ممارسة. يتم تخزين الذباب في قارورة من 20 رحلات لكل منهما. قوارير من الذباب التجريبية يتم توصيل مع شركة Flugs خلات السليلوز وقارورة من سيطرة (غير ممارس) الذباب موصولة مع سدادات الاسفنجة الناعمة، ثيمكن دفع hich وصولا الى شل الذباب بينما في برج القوة. يتم استخدام اسفنجة لتجميد بسبب حجمها على التكيف يسمح التنسيب السهل بالقرب من أسفل القارورة. المواد ليونة الاسفنج يقلل أيضا من الإصابات الناجمة عن Flugs أكثر صلابة.
4. يتم تخزين الذباب على برج والسلطة، وتمارس في قارورة تحتوي على 5 مل من المواد الغذائية، والتي توفر لهم أكثر ليونة من الهبوط الذباب الذي تمارس في قارورة فارغة. وتتألف عادة من المواد الغذائية 10٪ سكروز، خميرة 10٪، وأجار 2٪ في المياه، وعلى الرغم من أننا لا تتقيد الذباب لتناول الطعام في كثير من الأحيان في أثناء دورة تدريبية. إذا تم استخدام قوارير فارغة خلال التدريب، وزيادة كبيرة في نسبة مئوية من الذباب الذي يعاني اصابات.
5. ويتم تشغيل برج الطاقة في غرفة التحكم في درجة حرارته التي تم الاحتفاظ ب 25 درجة مئوية. يتم وضع الذباب التجريبية على برج والسلطة، وجعلت في الصعود. وتوضع أيضا الذباب السيطرة على برج الطاقة، ولكن يتم الضغط على سدادة الاسفنج أسفل إلى الخامسالاتحاد العالمي للتعليم ما يقرب من 3 مم فوق الذباب من أجل الحد من الحركة. هذه المجموعة هي بمثابة السيطرة على أية آثار في برج القوة التي لا علاقة لها ممارسة. على الرغم من أن بعض الغرف لا يزال موجودا لهذه الذباب للمناورة، لاحظنا مرارا وتكرارا أن الذباب في ظل هذه الظروف تشغيل القليل جدا وليس ليبرهن على وجود الاستجابة الفسيولوجية لممارسة الرياضة. قد يكون من المستحسن أيضا لتشمل مجموعة المراقبة الإضافية التي لم يتم وضعها على برج الطاقة على الإطلاق.
6. وتمارس الذباب خمسة أيام متتالية كل أسبوع، وذلك باستخدام جدول زمني المنحدرة (الشكل 2). خلال أسبوع واحد وتمارس الذباب لمدة 2 ساعة في كل دورة، لمدة أسبوعين لمدة 2.5 ساعة في كل دورة، وثلاثة أسابيع لمدة 3 ساعات في كل دورة. على الرغم من أن تم اختبار نظم أخرى، وهذا البروتوكول يؤدي إلى نتائج متناسقة عبر المورثات وتحت ظروف متباينة. هذا البروتوكول هو، ومع ذلك، تخضع لمجموعة واسعة من التغيرات المحتملة التي قد تتناسب مع تجربة خاصة.

3. ممارسة الرياضة والتعب الحركي

1. الوقت للالتعب خلال تمارين التحمل هي مؤشر مفيد الفسيولوجية لتأكيد و / أو quantitate القدرة على ممارسة الرياضة من لجيل ما. لا يمكن أن يؤديها المقايسات التعب طوليا على الأفواج التي سيتم استخدامها في تجارب التدريب. ويمكن إجراء فحوصات إما قبل التدريب، وبعد الانتهاء من بروتوكول التدريب، أو على حد سواء. ويمكن إضافة نقاط أخرى وقت مستقطع إذا رسم التقدم التدريجي خلال التدريب هو المطلوب. ويمكن أيضا لفحص التعب يمكن استخدامها لقياس القدرة على التحمل ممارسة كرد على العلاجات الأخرى من بروتوكول تدريب، مثل تغيير النظام الغذائي (الشكل 3B).
2. وينبغي إجراء فحوصات التعب في يوم واحد عندما تدريب لا يحدث. يتم وضعها كل من التجريبية والضابطة الذباب على برج الطاقة في قارورة من 20 وجعل كل لتسلق حتى مرهق. ومن المسلم به التعب وعدم الاستجابة لحافز سلبي مع انجذاب بالجاذبية التسلق السلوك. التعب behavioوسجل ص بواسطة الملاحظة البصرية.
3. ويعتبر قارورة من الذباب "مرهق" عند 5 أو أقل من الذباب هي قادرة على تسلق أعلى من 2 بوصة لمدة أربع نقاط على التوالي. تتم إزالة قارورة المرهق من برج الطاقة في حين أنها لا تزال تعمل، ويتم تسجيل وقت إزالة. يمكن رسم أوقات إزالة مثل رسم بياني متداخلة، أو باعتباره مؤامرة "الوقت للوصول الى الفشل". تآمر على سبيل المثال من البيانات كما هو مبين على "الوقت للوصول الى فشل" مؤامرة 3B في الشكل.
4. ويتم رصد قوارير في 10 دقائق لمدة أقصاها 10 ساعة (الشكل 3B).

4. ممارسة، والعمر، والحركي القدرة

1. وبما أن هذا البروتوكول يعتمد على تدريب الناجم عن سلوك تشغيل وفحص الرئيسي لquantitating آثار التدريب هو قياس طولي تغيير في متوسط ​​سرعة تشغيل خلال التدريب. أثناء التدريب، ويتم اختبار الأفواج 120 ذبابة من ذباب تمارس يوميا وغير ممارس لاستجابتها لحافز سلبي انجذاب بالجاذبية. تقنية RING دescribed في جارجانو وآخرون. ويستخدم (2005) لقياس قدرة للذباب التسلق ^12. لفترة وجيزة، وهذا الاسلوب يقيس ارتفاع متوسط ​​صعد بواسطة قارورة من الذباب خلال فترة زمنية محددة بعد تحريض من انجذاب بالجاذبية سلبي. ارتفاع ارتفع خلال فترة زمنية محددة ما يعادل التسلق بسرعة. يتم إجراء قياسات قبل ان يضع الذباب على الجهاز للتدريب يوميا وذلك لتجنب المضاعفات الناجمة عن التعب بعد المدى لهذا اليوم.
2. في بروتوكول لدينا معيار، وتمارس الذباب لمجموعة من ثلاثة أسابيع، ويتم فحص قدرة التسلق ليصبح المجموع خمسة أسابيع: ثلاثة أسابيع خلال التدريب على ممارسة الرياضة وأسبوعين بعد التوقف عن ممارسة (الشكل 2). هذا يسمح للمجرب لرسم سواء آثار التمرينات على التنقل لا تزال قائمة بعد توقف البرنامج.
3. وتستخدم أربع صور لأداء كل فوج الدائري يوميا لتحليل قدرة التسلق. يتم تضمين ستة قوارير في كل صورة. هو فعل سلبي انجذاب بالجاذبية، واستخداميؤخذ توقيت الكاميرا، صورة فوتوغرافية بعد عدد محدد من الثواني. نحن عادة استخدام ثانيتين، على الرغم من أن هذا يمكن أن تختلف تبعا للظروف تجريبية. عن كل صورة، وينقسم كل قارورة إلى أربعة أجزاء متساوية من الارتفاع، وتستخدم برامج لتجهيز الصور لتعيين كل ذبابة درجة على أساس رباعي وصلت في غضون الفترة الزمنية المخصصة. الذباب الذي يصعد الى أعلى رباعي تحصل على درجة من 4، ويطير في الربع المقبل أعلى الحصول على 3، ويطير في الربع الثاني من حيث أعلى الحصول على 2، والذباب في أدنى رباعي يحصل على 1. وترد الذباب الذي لا تسلق الخروج من القاع في كل درجة من 0.
4. عن كل قارورة في صورة معينة، يتم إنشاء "مؤشر التسلق" عن طريق حساب متوسط ​​الدرجات من الذباب في جميع تلك القارورة. وبلغ متوسط ​​الأرقام القياسية ثم في كل قارورة من الصور 4 لاعطاء مؤشر تسلق نهائي لذلك اليوم.
5. ويتم إجراء جميع التجارب السلبية انجذاب بالجاذبية طوليا. النتائج تي تطبيعس الأولي "قبل ممارسة" درجة من أجل الحد من تأثير التغير في الفوج تسلق قدرة وتسليط الضوء على التغير النسبي طولية في قدرة لفيف من التسلق نتيجة لممارسة التدريب. يتم تحديد درجة أولية من متوسط ​​الأرقام القياسية لأول ثلاثة أيام التسلق ويتم تعيين قيمة 1. وأعرب بعد ذلك محاكمات لاحقة، كنسبة مئوية من المؤشر الأولي.

5. ممثل النتائج

البرية من نوع الذباب لرد على بروتوكول التحمل مع انخفاض سن المتصلة تناقص في قدرة التسلق الذي لا يزال قائما بعد انتهاء التدريب، كما هو مبين في المقايسات RING طولية عبر خمسة أسابيع من العمر (الشكل 3A). هذا الانخفاض تأخر في انجذاب بالجاذبية سلبي هو الرد المعتاد المظهرية التي يمكن أن تكون بمثابة مراقبة إيجابية لضمان البرية من نوع استجابة ممارسة يحدث عادة. ويقدم هذا مجموعة البيانات كمثال على كيفية تجنيد من ممارسة السلطة Tويمكن استخدام برنامج OWER كمدخل السلوكية. ويمكن بعد ذلك على قدرة مختلف العوامل الوراثية أو البيئية لتعديل هذا التأثير يمكن تقييمها.

على العكس من ذلك، يمكن أيضا للبرج الطاقة يمكن استخدامها كما يبلغ حجم انتاجها في تصاميم تجريبية مختلفة. على سبيل المثال، يمكن أن تتفاوت الوراثي، والنظام الغذائي، أو غيرها من الشروط. ثم، يمكن اختبار تأثير هذه الاختلافات على ممارسة علم وظائف الأعضاء باستخدام برج الطاقة. هنا، وتبين لنا مثالا على هذا النهج. عندما تم اختبار يطير مع نسبة متفاوتة من السكروز في وجباتهم الغذائية وقتا لوالتعب، ومحتوى السكروز زيادة قدرة التحمل يرتبط مع زيادة (الشكل 3B).

الشكل 1. تشغيل برج الطاقة. يدور في اتجاه عقارب الساعة (AC) الذراع الآلية عازمة مع الأسطوانة المرفقة حتى أنه يأتي في اتصال مع أنبوب مربع عازمة. (D، E) الذراع يضغط على أنبوب مربع عازمة ، مما تسبب في منصة هذا هو لادن مع قارورة من الذباب لرفع. (F) والذراع مسح أنبوب يسمح للمنصة لتسقط مرة أخرى، مما اضطر الذباب في العودة إلى الجزء السفلي من القارورة.

الشكل 2. واقترح بروتوكول التمرين. مصنوعة الذباب تخضع لبروتوكول التدريب لممارسة لمدة خمسة أيام كل أسبوع في ظل نظام لمدة ثلاثة أسابيع المنحدرة الطويلة التي تزيد تدريجيا خلال فترة التمرين من 2 ساعة الأولي من قبل 30 دقيقة كل أسبوع. التحليلات القياسية وتشمل فحوصات التعب قبل وبعد برنامج التمارين الرياضية والمقايسات RING من أسبوع من 1 إلى 5 في الأسبوع. وتجرى جميع فحوصات في تكرار على عدد متساو من الذباب غير ممارس كوسيلة لمراقبة سلبية. ويمكن إجراء اختبارات أخرى مختلفة الفسيولوجية أو البيوكيميائية التي يحددها الباحث.

3786fig3.jpg "/>
الشكل 3. تمارين التحمل يغير جوانب متعددة من التنقل. (A) المقايسات RING أداء طوليا عبر العصور في زوج واحد من الذكور Y ¹ الأفواج ^67C23 دبليو. سن المطابقه، مطابقة وراثيا تمارس وقيست الذباب سيطرة غير ممارس يوميا للحصول على سرعة تسلق المتوسط. يتم التعبير عن النتائج من حيث مؤشر التسلق التي يتم تطبيع إلى ارتفاع متوسط ​​التسلق عبر الأيام الثلاثة الأولى من قياس. ممارسة التدريب الذباب عرض تناقص سن المتصلة الانخفاض في القدرة انجذاب بالجاذبية سلبي بالمقارنة مع سن المطابقه الأشقاء غير ممارس عبر العصور (2-الطريقة أنوفا، ف <0.005). (ب) أجرى فحوصات التعب لمدة 8 ساعات في سن المطابقه الذباب الإناث كانتون S إظهار تأثير كبير على محتوى السكروز الغذائية في الوقت المحدد إلى التعب (دخول الرتبة، P <0.0001). قبل التجربة، تم تغذية الذباب اتباع نظام غذائي خميرة / السكروز / أجار، مع الوزن 10٪ / حجم تركيز الخميرة، ونسبة متفاوتةمن السكروز الغذائية. تم اختبار خمس قوارير من 20 الذباب كل لكل حمية. رسم بياني يعرض عدد قوارير لا تزال لديها خمسة أو أكثر من الذباب على التوالي في نقطة زمنية معينة. ويمكن علاج هذه النتائج إحصائيا وبيانيا والبقاء على قيد الحياة (أو وقت إلى الفشل) منحنى، مع "فشل" للحصول على قارورة يتم تعريفه على أنه نقطة في وقت كانت فيه أقل من خمسة الذباب مواصلة الاستجابة لحافز سلبي انجذاب بالجاذبية. لاحظ أن العديد من التصاميم المحتملة الدراسة والعلاج الإحصائية ممكنة، ويجب أن تكون مصممة معالجة البيانات والقياس لتناسب أغراض الفردية.

وكان بروتوكول عام المعروضة هنا ناجحة في توثيق الآثار الفسيولوجية بعد التدريب. ومع ذلك، العديد من المناطق في هذا البروتوكول قد تخضع للتعديل لتناسب احتياجات تجريبية خاصة. على سبيل المثال، يمكن أن يحتمل أن تكون مدة التدريب وعدد من نوبات تكون متنوعة لجعل البرنامج أكثر أو أقل صعوبة، كما هو مطلوب. يمكن تعديل ارتفاع الحاوية التي يقاس بها قدرة انجذاب بالجاذبية السلبية لزيادة المساحة المتاحة للتحسين لتكون موثقة. قد الأساليب المختلفة لأتمتة تحديد الكميات من التسلق السرعة تكون أيضا قابلة للتطبيق. من حيث المبدأ، يمكن استخدام أي برنامج قادر على التمييز بين ذبابة من خلفية لتسريع عملية جمع البيانات.

يجب أن يتم تعديل بعض جوانب البروتوكول إلا بحذر شديد، ولكن. على سبيل المثال، والتجارب الأولية تشير بقوة إلى أن ما لا يقل عن يوم واحد من الراحة في الأسبوع تميل إلى تيسير زيادة الظهورovement من ممارسة يومية لا هوادة فيها. بالإضافة إلى ذلك، ومن المعروف ايقاعات كل يوم، ودرجة الحرارة تؤثر على حركة الحيوانات ذات الدم البارد. يمكن أن تختلف الوقت من اليوم الذي يتم التدريب، ولكن ينبغي أن تكون متسقة دائما ضمن مجموعات خاصة في إطار المقارنة، من أجل تجنب احتمال آثار الخلط من ايقاعات كل يوم. التحكم في درجة الحرارة ومن الضروري أيضا، ونحن نوصي غرفة مخصصة عند درجة حرارة ثابتة لممارسة المعدات منزل. وأخيرا، لا بد من تربية الذكور والإناث، وتقاس على حدة، من أجل تجنب احتمال الخلط من آثار الخلافات خصوبة والجنس في القدرة على ممارسة الرياضة.

وتقتصر التطبيقات المحتملة لهذه المنهجية إلا من خلال مخيلة الباحث. في الأعمال التمهيدية، واستخدمت هذه المنهجية أننا في ثلاثة تطبيقات واسعة:

1. لقياس مدى تأثير تمارين التحمل في مختلف جوانب علم الأحياء النوع البري عبر العصور.
2. تيس قياس تأثير تمارين التحمل في الظواهر متحولة محددة.
3. للكشف عن عوامل وراثية والتي هي ضرورية لتنفيذ فوائد التمارين الرياضية

كل من هذه التطبيقات تشمل مجموعة واسعة من إمكانيات محددة. بناء على خبرتنا الأولية، الظواهر متحولة تميل إلى التفاوت حسب مستوى ممارسة بقدر ما تختلف مع النظام الغذائي. استخدام نماذج اللافقارية إلى فهم أفضل للعلاقة بين ممارسة الرياضة، اتباع نظام غذائي، وعلم وظائف الأعضاء الشيخوخة وربما كان التطبيق الأكثر أهمية عام من هذا البروتوكول.

ليس لدينا ما يكشف.

وأيد هذا العمل من قبل منحة من NHLBI لRW.