Mô hình Drosophila để nghiên cứu hệ vi sinh vật đường ruột trong hành vi và các bệnh thoái hóa thần kinh Phần 1

Trừu tượng:

Bằng chứng ngày càng tăng cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột có liên quan đến một số quá trình sinh lý và sự phát triển bệnh ở động vật có vú; tuy nhiên, các cơ chế cơ bản vẫn chưa được khám phá chủ yếu là do sự phức tạp của hệ vi sinh vật đường ruột của động vật có vú. Ruồi giấm, Drosophila melanogaster, là mô hình động vật có giá trị để nghiên cứu sự tương tác giữa hệ vi sinh vật đường ruột và vật chủ ở khía cạnh tịnh tiến.

Động vật và trí nhớ là một mối quan hệ rất thú vị. Từ lòng trung thành của loài chó đến trí thông minh của loài chuột, ký ức của động vật từ lâu đã trở thành chủ đề gây tò mò và tò mò. Mặc dù các loài động vật khác nhau về mức độ ghi nhớ, nhưng trí nhớ của chúng củng cố cho kết luận rằng động vật không chỉ có bản năng tự bảo vệ mạnh mẽ mà còn có thể học hỏi từ kinh nghiệm, cho thấy rằng trí nhớ rất quan trọng.

Trước hết, chó và mèo là hai vật nuôi thích hợp nhất để người ta nuôi. Họ đều rất thông minh và có trí nhớ rất tốt. Chúng có thể nhớ mùi, âm thanh của chủ nhân và môi trường, đồng thời còn có thể thể hiện cảm xúc thông qua một số hành vi nhất định. Sức mạnh của trí nhớ này được thể hiện ở khả năng chó, mèo tìm được chủ nhân thất lạc của mình. Cho dù chủ nhân đã đi đã lâu, chỉ cần có địa điểm, mùi vị có thể nhận dạng được, bọn họ sẽ không ngừng tìm kiếm.

Thứ hai, chuột cũng là một trong những loài động vật có chỉ số IQ đặc biệt cao. Trí nhớ của chuột tốt hơn nhiều so với tưởng tượng. Chúng có thể nhớ mình đang đi đâu, thức ăn ở đâu và lãnh thổ của mình, đồng thời chúng cũng có thể nhận ra và ghi nhớ những người hoặc động vật từng là mối nguy hiểm đối với chúng. Thí nghiệm của một số nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng chuột cũng nhận biết và phản ứng với môi trường thông qua âm nhạc và âm thanh, điều này cho thấy trí nhớ của động vật bao gồm trí thông minh cảm giác, cảm xúc và logic.

Nhìn chung, trí nhớ của động vật đã mang lại nhiều bất ngờ và khám phá cho con người. Chúng không chỉ có thể tự bảo vệ mình mà còn có thể xây dựng niềm tin và mối quan hệ gần gũi hơn với con người. Ngoài ra, động vật đã truyền cảm hứng cho nhiều thí nghiệm và nghiên cứu khác nhau giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về bản chất và cơ chế của trí nhớ. Vì vậy, hãy cùng chiêm ngưỡng trí thông minh và trí nhớ của các loài động vật, đồng thời ngạc nhiên trước bộ não thông minh và linh hoạt của chúng. Có thể thấy, dù là con người hay động vật thì trí nhớ đều rất quan trọng. Cistanche có thể cải thiện đáng kể trí nhớ của chúng ta vì Cistanche là một dược liệu cổ truyền của Trung Quốc với nhiều tác dụng độc đáo, một trong số đó là cải thiện trí nhớ. Hiệu quả của thịt băm đến từ nhiều hoạt chất có trong nó, bao gồm axit cacboxylic, polysacarit, flavonoid, v.v. Những thành phần này có thể tăng cường sức khỏe não bộ thông qua nhiều kênh khác nhau.

Bấm vào trí nhớ ngắn hạn để biết cách cải thiện

Sự sẵn có của các công cụ và nguồn tài nguyên di truyền mạnh mẽ ở Drosophila cho phép các nhà khoa học làm sáng tỏ các cơ chế mà vi khuẩn đường ruột ảnh hưởng đến thể chất, sức khỏe và hành vi của vật chủ.

Các mô hình Drosophila đã được sử dụng rộng rãi không chỉ để nghiên cứu các hành vi của động vật (ví dụ như tán tỉnh, gây hấn, ngủ, học tập và trí nhớ) mà còn cả một số bệnh thoái hóa thần kinh liên quan đến con người (ví dụ như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson) trong quá khứ. Đánh giá này tóm tắt một cách toàn diện những hiểu biết hiện tại về hệ vi sinh vật đường ruột của Drosophila và tác động của nó đối với hành vi, sinh lý của ruồi và các bệnh thoái hóa thần kinh.
Từ khóa:

Drosophila melanogaster; Hệ vi sinh vật; trục ruột-não; hành vi cư xử; học tập và trí nhớ; bệnh thoái hóa thần kinh.

1. Giới thiệu
Ruồi giấm, Drosophila melanogaster, là động vật thí nghiệm quan trọng được sử dụng trong nghiên cứu y sinh. Ruồi giấm lần đầu tiên được Castle sử dụng làm sinh vật thí nghiệm vào năm 1901 và Morgan vào năm 1909 cho nghiên cứu di truyền. Kể từ khi Drosophila được sử dụng làm sinh vật mẫu trong hơn một thế kỷ, một số kỹ thuật đã được phát triển để giải quyết các câu hỏi khoa học cụ thể.

Drosophila có tuổi thọ tương đối ngắn và có hành vi phức tạp. Sự sẵn có của các công cụ mạnh mẽ để thao tác di truyền trong các mô hoặc cơ quan cụ thể cho phép các nhà khoa học nghiên cứu các cơ chế phân tử điều chỉnh hành vi của Drosophila, chẳng hạn như phản ứng thích nghi với môi trường xung quanh, cũng như bẩm sinh (tán tỉnh, hung hăng, ngủ, v.v.) [1 –3] và các hành vi đã học được (trí nhớ khứu giác và trí nhớ tán tỉnh) [4–6].

Trong 20 năm qua, Drosophila đã được sử dụng như một mô hình in vivo lý tưởng để nghiên cứu các bệnh thoái hóa thần kinh, chẳng hạn như bệnh Alzheimer (AD) và bệnh Parkinson (PD) [7,8]. Các con đường truyền tín hiệu nổi bật điều chỉnh sự phát triển và chức năng thần kinh ở người được bảo tồn ở Drosophila, cho phép sử dụng sinh vật mẫu này để nghiên cứu các bệnh thoái hóa thần kinh ở người.

Ví dụ, mô hình Drosophila của AD được phát triển bằng cách biểu hiện ngoài tử cung protein A 42 của con người trong não ruồi biểu hiện các triệu chứng lâm sàng liên quan đến bệnh nhân AD, chẳng hạn như suy giảm trí nhớ ngắn hạn phụ thuộc vào tuổi tác, khiếm khuyết học tập, tăng sự tỉnh táo và gián đoạn giấc ngủ [8 ,9]. Điều này cho thấy Drosophila có thể được sử dụng như một mô hình in vivo lý tưởng để sàng lọc các loại thuốc mới để điều trị AD.

Bằng chứng ngày càng ủng hộ quan điểm cho rằng hệ vi sinh vật đường ruột được cân bằng tốt là điều cần thiết cho sức khỏe con người [10,11]. Việc can thiệp vào thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột có thể ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và sinh lý của vật chủ, dẫn đến các bệnh thần kinh khác nhau, chẳng hạn như bất thường về hành vi, bệnh thoái hóa thần kinh và rối loạn tâm thần kinh [12–14].

Các nghiên cứu cho thấy vi khuẩn đường ruột có thể tạo ra một số chất dẫn truyền thần kinh, bao gồm dopamine, axit gamma-aminobutyric (GABA) và serotonin [15]. Hơn nữa, nhiễu xuyên âm hai chiều giữa ruột và hệ thần kinh trung ương (CNS) được trung gian thông qua hệ vi sinh vật đường ruột [16,17]. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng những thay đổi trong thành phần hệ vi sinh vật đường ruột có liên quan đến một số bệnh thần kinh [18–20].

Tuy nhiên, cơ chế chi tiết về cách vi khuẩn đường ruột điều chỉnh sự tiến triển của bệnh bằng cách tác động đến sự giao tiếp dọc theo trục não-ruột cần được nghiên cứu thêm.

Trong 20 năm qua, hầu hết các nghiên cứu về hệ vi sinh vật đường ruột đều sử dụng mô hình loài gặm nhấm để nghiên cứu vai trò của trục hệ vi sinh vật-ruột-não. Tuy nhiên, sinh vật đa năng, Drosophila, là một mô hình nghiên cứu mạnh mẽ cho phép các nhà khoa học nghiên cứu cơ chế mà vi khuẩn đường ruột ảnh hưởng đến chức năng não (Hình 1a, b). Các vi khuẩn có thể được gắn thẻ di truyền bằng protein huỳnh quang, do đó, có thể hình dung được sự phân bố của chúng trong đường tiêu hóa của Drosophila (Hình 1c) [21,22].

Hình 1. So sánh đường tiêu hóa của con người và Drosophila. (a) Đường tiêu hóa của con người và Drosophila. Các vùng chức năng của đường tiêu hóa ở Drosophila và con người tương tự nhau và bao gồm thực quản, ruột giữa trước và sau (ruột non), ruột già (ruột sau) và dạ dày (vùng). (b) Các tiểu vùng của đường tiêu hóa Drosophila mô tả ruột trước, ruột giữa và ruột sau.

Ruột trước chứa cây trồng và proventriculus. Ruột giữa còn được chia thành các vùng R{0}}R5. (c) Lactobacillus được gắn thẻ GFP đã được cho Drosophila trưởng thành ăn và các hình ảnh đồng tiêu cho thấy sự phân bố của Lactobacillus (màu xanh lá cây) ở các vùng khác nhau của đường tiêu hóa. Hình ảnh phóng to của vùng crop, R2, R4 và R5 được hiển thị từ c1 đến c4. Mẫu được nhuộm miễn dịch bằng kháng thể kháng integrin-PS (màu đỏ). Thanh tỷ lệ, 500 µm.

2. Hành vi bẩm sinh của Drosophila
Các hành vi bẩm sinh được cho là đã được thiết lập sẵn trong não động vật và được mã hóa về mặt di truyền và không cần phải có kinh nghiệm trước đó để thực hiện đúng cách. Các hành vi bẩm sinh có khả năng thích ứng cao với trạng thái bên trong của động vật và môi trường bên ngoài, cho phép động vật sửa đổi hành vi của chúng theo các điều kiện môi trường khác nhau [23].

Drosophila là mô hình động vật tuyệt vời để nghiên cứu cơ chế phân tử của các hành vi bẩm sinh của con người vì có một số điểm tương đồng về kiểu hình hành vi giữa ruồi và con người. Ở Drosophila, nhiều hành vi bẩm sinh đã được nghiên cứu, chẳng hạn như hành vi giao phối, hành vi hung hăng, hoạt động ngủ/vận động và hành vi liên quan đến nhiệt độ [3,24–28].

Ngoài ra, bộ gen của Drosophila giống khoảng 60% với bộ gen của con người và khoảng 75% gen liên quan đến bệnh tật ở người cũng có điểm tương đồng ở ruồi [29]. Ví dụ, trong hành vi giấc ngủ, tín hiệu dopamine điều chỉnh sự tỉnh táo không chỉ ở Drosophila mà còn ở con người [30]. Trong tài liệu này, chúng tôi giới thiệu một số hành vi bẩm sinh quan trọng của Drosophila và thảo luận về mối quan hệ của chúng với hệ vi sinh vật đường ruột (Bảng 1).

2.1. Hệ vi sinh vật đường ruột và hành vi giao phối

Hành vi giao phối ở Drosophila đực bao gồm một loạt các bước: tiến về phía con cái (định hướng), đuổi theo con cái (theo sau), chạm vào bụng con cái (gõ), dang rộng cánh một bên và rung (hát), liếm cơ quan sinh dục của con cái, nắm lấy vào lưng con cái (cố gắng giao hợp) và lần giao phối cuối cùng [3,26]. Một con ruồi đực cố gắng giao phối với một con cái còn trinh và phép đo mức độ ham muốn tình dục của con đực đối với con cái được gọi là chỉ số tán tỉnh (CI).

CI là thời gian Drosophila đực dành cho việc tán tỉnh chia cho tổng thời gian thí nghiệm. Mạch thần kinh nổi tiếng điều chỉnh hành vi giao phối bao gồm các tế bào thần kinh biểu hiện không có quả (fru). Các tế bào thần kinh biểu hiện trái cây bao gồm các tế bào thần kinh hướng tâm cảm giác chính và các tế bào thần kinh trung ương, chẳng hạn như tế bào thần kinh cụm P1 kích hoạt sự tán tỉnh, có thể tạo thành phần cốt lõi của mạch tán tỉnh nam giới [50].

Ít nhất ba nghiên cứu đã báo cáo rằng hệ vi sinh vật đường ruột không ảnh hưởng đến hành vi tán tỉnh ở Drosophila [33,35,51]; tuy nhiên, cần lưu ý rằng mỗi nghiên cứu sử dụng các loại ruồi hoang dã khác nhau và sử dụng các phương pháp khác nhau để tạo ra ruồi không có mầm bệnh.

Ngược lại với những nghiên cứu này, Heys et al. cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột chống lại chiến lược giao phối của ruồi đực bằng cách thay đổi tín hiệu sinh dục của ruồi cái, dẫn đến giảm khả năng truyền tinh trùng từ ruồi đực [31]. Việc lai giống ở Drosophila làm tăng sự đa dạng di truyền ở con cái, tăng cường khả năng phòng vệ miễn dịch và có thể bị ảnh hưởng bởi hệ vi sinh vật chủ [31,52].

Một nghiên cứu trước đây cho thấy rằng vào 1- và 3-ngày sau giao phối, kiểu biểu hiện gen trong mô đầu ruồi bị thay đổi, điều này ảnh hưởng đến hành vi của ruồi, bao gồm hành vi kiếm ăn, trao đổi chất và sản xuất trứng (sau -hành vi giao phối) [53]. Delbare và cộng sự. đã thực hiện phân tích RNA-seq quy mô lớn ở ruồi axenic/thông thường và báo cáo rằng, ở những con cái đã giao phối, các bản phiên mã liên quan đến việc điều chỉnh sinh sản và chức năng thần kinh rất phong phú tùy thuộc vào hệ vi sinh vật của con cái [32].

Hơn nữa, tình trạng hệ vi sinh vật của con đực ảnh hưởng đến khả năng sinh sản ở cả con cái thông thường và con cái không có gen; tuy nhiên, nó chỉ ảnh hưởng đến cấu hình phiên mã ở axenic chứ không ảnh hưởng đến con cái thông thường.

2.2. Hệ vi sinh vật đường ruột và hành vi hung hăng

Hành vi hung dữ, được quan sát rộng rãi trong thế giới động vật, rất quan trọng cho sự sống còn và sinh sản [54]. Ở Drosophila, hành vi hung hãn bao gồm đe dọa cánh, đấm bốc, gõ bằng chân trước, lao tới và húc đầu [2,33]. Gia và cộng sự. đã mô tả một giao thức để phân tích hành vi hung hăng ở ruồi.

Trong xét nghiệm này, hai con ruồi đực hoặc cái (5–7 ngày tuổi) được đặt vào buồng chiến đấu, sau đó buồng này nhanh chóng được che phủ bằng tấm kính 20 mm × 20 mm. Cuộc chiến trong 30 phút được ghi lại bằng camera. Hành vi hung hãn được phân tích bằng cách đếm số lần lao tới ở con đực và húc đầu ở con cái và đánh giá tần suất lao tới/độ trễ chiến đấu. Tần số lung tung được định nghĩa là số lần lung tung mỗi phút sau khi bắt đầu lung tung, trong khi độ trễ chiến đấu được định nghĩa là khoảng thời gian từ lúc bắt đầu ghi đến lần lao phổi đầu tiên [33].

Các nghiên cứu cho thấy các hành vi hung hăng phối hợp với các đầu vào thị giác, khứu giác, vị giác, cơ học và thính giác. Những đầu vào này tích hợp vào cơ thể nấm não (MB), sừng bên và các vùng phức hợp trung tâm, và cuối cùng điều khiển các đầu ra vận động thông qua các cơ cánh và chân.

Các nghiên cứu cũng cho thấy các chất dẫn truyền thần kinh và peptide thần kinh, chẳng hạn như octopamine, serotonin, dopamine, acetylcholine và Neuropeptide F (NPF), cũng đóng vai trò quan trọng trong các hành vi hung hăng [54].

Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng hệ vi sinh vật đường ruột cụ thể có liên quan đến sự hung dữ ở ruồi. Gia và cộng sự. đã sử dụng natri hypochlorite và một loạt quy trình rửa để tạo ra ruồi axenic [33].

So với ruồi thông thường (Canton-S), ruồi axen thể hiện hành vi hung hăng giữa các con đực ít hơn, cho thấy ruồi không có mầm bệnh đã giảm sự gây hấn giữa các con đực. Hơn nữa, các vi khuẩn hội sinh như Acetobacter, Lactobacilli và Enterococci đã thúc đẩy các hành vi hung hăng ở ruồi axenic bằng cách tái xâm nhập vi khuẩn. Các tác giả cũng báo cáo mức giảm 73% nồng độ octopamine ở ruồi không có mầm bệnh và thao tác di truyền đối với hoạt động thần kinh octopaminergic đã khôi phục hành vi hung hãn ở ruồi axenic.

Nghiên cứu tương tự cũng báo cáo hai yếu tố chính liên quan đến việc điều chỉnh hành vi gây hấn thông qua biểu hiện octopamine. Một là giai đoạn phát triển quan trọng trong giai đoạn ấu trùng (48–98 giờ sau khi đẻ trứng), trong đó việc bổ sung chế độ ăn giàu men đã khôi phục hành vi hung dữ ở ruồi axenic. Yếu tố khác là dinh dưỡng, vì nó cũng quan trọng đối với sự biểu hiện của octopamine và việc cung cấp dinh dưỡng thích hợp cho ruồi axenic đã bình thường hóa hành vi hung dữ.

Những phát hiện này chứng minh rằng hệ vi sinh vật đường ruột và dinh dưỡng trong giai đoạn phát triển quan trọng ảnh hưởng đến biểu hiện octopamine, điều chỉnh sự hung hăng ở nam giới trưởng thành [33].
2.3. Hệ vi sinh vật đường ruột và giấc ngủ và hoạt động vận động
Hệ thống Giám sát hoạt động Drosophila (DAM) được sử dụng để nghiên cứu hành vi ngủ và vận động ở ruồi [55]. Trong xét nghiệm này, ruồi được nuôi trong điều kiện chu kỳ tối 12 giờ sáng/12 giờ [56,57].

Thiết bị DAM có ba bộ phận chính: (1) một ống thủy tinh trong đó một con ruồi có thể di chuyển tự do, (2) một chùm tia hồng ngoại hướng qua điểm giữa của ống thủy tinh và (3) một máy tính để ghi lại hành vi. kết quả [55]. Trong thử nghiệm hành vi giấc ngủ/vận động, hệ thống DAM ghi lại sự gián đoạn của chùm tia hồng ngoại do ruồi đi trong ống thủy tinh để phát hiện giấc ngủ hoặc sự vận động [58].

Mạch liên quan đến hành vi giấc ngủ nổi tiếng trong não Drosophila bao gồm các tế bào thần kinh sinh học. Ánh sáng kích thích một nhóm tế bào thần kinh lớn ở bụng bên (l-vLN), giải phóng các yếu tố phân tán sắc tố (PDF) để kích thích một nhóm tế bào thần kinh nhỏ ở bụng bên (s-vLN). Cuối cùng, s-vLN điều chỉnh trung tâm điều khiển vận động của não, các thể hình elip, để ức chế hành vi ngủ.

Cả l-vLN và s-vLN đều biểu hiện thụ thể GABAA, có thể ức chế sự tỉnh táo thông qua các tế bào thần kinh GABAergic thúc đẩy giấc ngủ. MB cũng là vùng não quan trọng điều chỉnh giấc ngủ thông qua tiểu đơn vị xúc tác của protein kinase A, một loại enzyme được kích hoạt bằng con đường cAMP liên quan đến giấc ngủ [59]. Hoạt động vận động rất quan trọng đối với sự sống sót của Drosophila và được kiểm soát bởi hormone, cũng có thể được phân tích bằng hệ thống DAM. Vua và cộng sự.

gần đây đã báo cáo sự hiện diện của mạch peptidergic liên kết đồng hồ sinh học với hoạt động vận động. s-vLN giải phóng các tệp PDF kích thích tế bào thần kinh đồng hồ DN1, từ đó kích thích tế bào thần kinh phân tích dương tính DH44 (PI). Tế bào thần kinh PI dương tính DH44- kích thích tế bào thần kinh SEZ dương tính với ôm, cuối cùng giải phóng peptide thần kinh ôm vào mạch vận động trong dây thần kinh bụng điều chỉnh hoạt động vận động ở Drosophila [60].

Tác dụng của hệ vi sinh vật đường ruột đối với hành vi giấc ngủ ở Drosophila vẫn chưa rõ ràng. Selkrig và cộng sự. đã sử dụng chủng D. melanogaster Canton-S không có Wolbachia được tạo ra khi ruồi hoang dã và thực hiện các thử nghiệm về hành vi ngủ và vận động. Các tác giả đã tạo ra ruồi không mầm bệnh Canton-S không mang Wolbachia bằng cách rửa trứng bằng NaClO và đặt tên thế hệ đầu tiên là F1 và thế hệ tiếp theo là F2.

Dữ liệu của họ tiết lộ rằng cả ruồi F1 không có mầm bệnh và ruồi F2 không có mầm bệnh đều không biểu hiện bất kỳ thay đổi đáng kể nào trong hành vi ngủ. Hơn nữa, mặc dù ruồi F1 không có mầm bệnh không biểu hiện bất kỳ thay đổi nào trong hành vi vận động, nhưng ruồi F2 không có mầm bệnh biểu hiện sự gia tăng nhẹ trong hoạt động vận động so với ruồi thông thường [35].

Một nghiên cứu khác của Silva et al. sử dụng Canton-S và W1118 làm ruồi hoang dã và sử dụng NaClO để rửa trứng ruồi trong 3–5 phút để tạo ra ruồi axenic [61]. Kết quả của họ cho thấy rằng so với ruồi thông thường, ruồi axenic có xu hướng ngủ lâu hơn và giảm khả năng phục hồi giấc ngủ sau khi thiếu ngủ [34]. Tuy nhiên, tình trạng hệ vi sinh vật đường ruột của ruồi có ảnh hưởng nhỏ đến nhịp sinh học của hoạt động vận động.

Silva và cộng sự. và Selkrig và cộng sự. tập trung vào việc tìm hiểu vai trò của hệ vi sinh vật đường ruột trong việc điều chỉnh giấc ngủ và sự vận động của Drosophila. Schretter và cộng sự. đề xuất một cơ chế khả thi để giải thích mối quan hệ giữa hệ vi sinh vật đường ruột và sự vận động/giấc ngủ. Trong nghiên cứu này, chủng Oregon-R được sử dụng làm chủng hoang dã và ruồi nhận được chế độ ăn bổ sung kháng sinh để tạo ra ruồi được điều trị bằng kháng sinh (ABX).

Kết quả cho thấy ruồi ABX có tốc độ đi bộ tăng lên, tăng cường các hoạt động hàng ngày và giảm giấc ngủ vào ban ngày. Các tác giả cũng báo cáo rằng enzyme xyloza isomerase, xúc tác quá trình đồng phân hóa thuận nghịch của một số loại đường có trong Lactobacillus brevis, làm giảm hoạt động vận động bằng cách điều chỉnh quá trình chuyển hóa đường thông qua kích thích các tế bào thần kinh octopaminergic; tuy nhiên, enzyme này không ảnh hưởng đến giấc ngủ [36].

2.4. Hệ vi sinh vật đường ruột và các hành vi liên quan đến nhiệt độ

Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng mạnh mẽ đến sinh lý của các loài sinh vật biến nhiệt, chẳng hạn như Drosophila. Hành vi ưa thích nhiệt độ (ruồi tránh môi trường nóng hoặc lạnh) và khả năng chịu đựng nhiệt độ nóng hoặc lạnh là rất quan trọng để tồn tại ở Drosophila. Xét nghiệm gradient nhiệt độ được sử dụng để nghiên cứu mức độ ưa thích nhiệt độ ở ruồi.

Các nghiên cứu khác nhau sử dụng các thiết bị gradient nhiệt độ riêng biệt, nhưng nguyên tắc cơ bản là giống nhau: một mặt của thiết bị ở nhiệt độ thấp và mặt còn lại tạo ra nhiệt độ cao. Bằng cách đặt một tấm nhôm giữa hai bên, sẽ tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ. Ruồi được đặt trên tấm nhôm và được phép chọn nhiệt độ ưa thích [62,63].

Có hai cách khác nhau để nghiên cứu hành vi tránh nhiệt độ: một là sử dụng xét nghiệm gradient nhiệt độ (mô tả ở trên) và hai là sử dụng máy xét nghiệm hai lựa chọn.

Máy xét nghiệm có hai lựa chọn chứa bốn góc phần tư được chế tạo bằng chip làm mát nhiệt điện và một tấm nhôm. Khi thực hiện xét nghiệm tránh nhiệt độ, máy xét nghiệm hai lựa chọn sẽ đặt nhiệt độ không đổi (25 ◦C) trong một tập hợp các góc phần tư đường chéo và các góc phần tư đường chéo khác được đặt ở nhiệt độ thử nghiệm, điều này phụ thuộc vào phân tích [64] .

Phục hồi tình trạng hôn mê lạnh là một giao thức để nghiên cứu hành vi chịu đựng nhiệt độ. Trong thử nghiệm này, ruồi được ngâm vào bể nước-glycol đặt ở nhiệt độ −3,5 ◦C (tùy thuộc vào thiết kế thí nghiệm) đối với stress lạnh hoặc tiếp xúc với nhiệt độ 38,5 ◦C (tùy thuộc vào thiết kế thí nghiệm) đối với stress nhiệt, sau đó ruồi được phép phục hồi và đo thời gian phục hồi [37,65].

Các nghiên cứu gần đây cho thấy hệ vi sinh vật đường ruột ảnh hưởng mạnh mẽ đến khả năng chịu nhiệt độ ở ruồi giấm. Henry và cộng sự. tạo ra ruồi axenic bằng cách khử clo, trong đó trứng ruồi được ngâm trong hypochlorite 2,7% trong 2 phút, ethanol 70% trong 2 phút và cuối cùng được rửa hai lần trong nước khử trùng [37]. Sau khi khử clo, ruồi được nuôi bằng thức ăn đã được khử trùng. Kết quả của họ cho thấy khả năng chịu lạnh của ruồi axenic kém hơn so với ruồi thông thường. Tuy nhiên, khả năng chịu nhiệt không bị ảnh hưởng ở ruồi axenic. Điều này cho thấy sự gián đoạn của hệ vi sinh vật làm giảm khả năng đối phó với stress lạnh [37]. Các nghiên cứu về các loài Drosophila khác, chẳng hạn như D. subobscura, cho thấy ruồi thông thường tiếp xúc với điều kiện nhiệt độ ôn hòa (<34 ◦C) exhibit higher thermal tolerance than axenic flies [38].

For more information:1950477648nn@gamil.com