饥饿对甘油三酯的水平的影响,甘油二酯,在雄性和雌性果蝇脂肪酶的活性

文摘

我们研究了饥饿的影响在男性和女性的中性脂质变化黑腹果蝇(果蝇)在不同的年龄。苍蝇遭受饥饿时,死亡率被观察到的年龄和性别:雄性果蝇比雌性果蝇早些时候去世,和年长的苍蝇比年轻早死苍蝇。有死苍蝇的数量的增加和甘油二酯的水平(DG)与饥饿。观察DG的增加更早在雄性苍蝇比雌性果蝇,早些时候与死亡相比,雄性果蝇在饥饿雌性果蝇。我们也分析了甘油三酯(TG)水平和脂肪酶的活动在饥饿的果蝇。TG的水平取决于减少饥饿的持续时间在雄性和雌性果蝇。有趣的是,我们观察到像DG,还有脂肪酶活性的增加由于饥饿,也与早些时候在雄性苍蝇比雌性果蝇死亡。DG水平和我们的研究结果表明,增加脂肪酶活性因饥饿死亡的主要原因可能是苍蝇。

1。介绍

饥饿是最严重的营养不良。在饥饿、严重缺乏能量摄入诱发代谢反应集中在生存的重要器官,以便影响个体的生存。据估计,大约有8.05亿人患有营养不良。大约45%的5岁以下儿童死亡的可以与饥饿1,2]。

这是人类普遍通过饮食限制,禁食,饥饿。通常情况下,寿命的延长和促进健康的大脑老化是通过饮食限制。限制的食物已经被证明可以扩展多个生物的寿命,包括秀丽隐杆线虫、小鼠和灵长类(3- - - - - -6]。两种模式之一的饮食限制热量限制(减少热量没有营养不良),第二种方法是通过间歇性禁食,正常饮食是吃但有一段时间没有获得食物。饥饿可以在短时间内(可能影响健康)或很长一段时期,导致个人的死亡。

黑腹果蝇(果蝇)为饥饿的研究似乎是一个很好的模型。近75%的人类疾病相关基因在果蝇功能直接同源(7]。果蝇大脑和人类都具有相似的整体架构,并展示强大的保护机制的神经发展和信号,以及主要的神经递质系统(8,9]。此外,果蝇展品范围广泛的复杂的和复杂的行为,如昼夜节律,睡眠,学习和记忆,求爱,喂食,和侵略所共享的哺乳动物(8,9]。然而,果蝇有一个短寿命和高繁殖力。保护之间的显著水平果蝇和人类做一个优秀的模型来研究长寿与衰老相关生理过程(10,11]。因为大多数生物年龄,一些变化可能包括减少对压力的反应,改变了代谢,改变睡眠行为。

有许多因素参与代谢过程在饥饿或营养不良。其中一个因素是目标的雷帕霉素(TOR)信号通路引发的营养因素。TOR路径也与营养和长寿之间的联系(12]。据报道,TOR抑制干细胞和祖细胞缩短果蝇的寿命规律的饮食和营养不良的条件下(13]。此外,果蝇食欲影响胰岛素样肽(dilp)基因,也调节果蝇的寿命。有八个dilp知道参与存储代谢物的积累,如甘油三酯(TG)、糖原、葡萄糖和海藻糖在果蝇的身体,在血淋巴和碳水化合物。虽然dilp2突变导致减少糖原水平,缺乏dilp3导致显著增加循环海藻糖和糖原水平,特别是在低蛋白消费。另一方面,缺乏dilp5造成减少糖原和TG水平在所有饮食,和淘汰赛dilp7导致增加糖原水平和降低TG水平低蛋白消费(14]。元等。15)报道,20-hydroxyecdysone (20 e)与胰岛素/胰岛素样生长因子信号通过活化蛋白激酶(AMPK) - 2蛋白磷酸酶(PP2A)轴在脂肪体和抑制果蝇的增长率。

还有一个饥饿和嗅感觉神经元的突触信号之间的关系(OSNs)大脑神经元。Lushchak et al。16)报道,增加OSN信号通过基因操纵提高碳水化合物和减少脂质。据报道,葡萄糖和果糖调制以不同的方式影响碳水化合物和脂质代谢的胰岛素/胰岛素样生长因子信号(17]。

脂质(能源)在动物受脂肪生成和脂类分解食物可用性。在果蝇,脂质储备主要是存储为TG在脂肪体。昆虫和哺乳动物之间的脂解的因素是守恒的18]。在饥饿TG是能量的主要来源。在这项研究中,我们研究了饥饿如何影响水平的TG和甘油二酯(DG)和脂肪酶的活性在雄性和雌性果蝇衰老。我们选择幼童苍蝇(2 d), 12-day-old苍蝇(12 d), 23-day-old苍蝇(23 d)为这些研究和发现饥饿有不同的影响取决于年龄和性别的苍蝇。在饥荒期间,雄性果蝇的同一年龄组死亡比早些时候雌性果蝇。饥饿的影响在男性和女性的死亡率苍蝇也是年龄相关性:23 d飞> 12 d飞> 2 d苍蝇。

2。材料和方法

2.1。黑腹果蝇

野生型Oregon-R黑腹果蝇股价保持在25°C标准饮食(Jazz-mix玉米粉果蝇美国食物,费舍尔科学、匹兹堡、PA)在12 h: 12 h光明与黑暗周期。

2.1.1。饥饿过程

雄性和雌性果蝇分离,和10个苍蝇在每一个玻璃管( 毫米)用棉花塞(共六管,即。,one control tube and five tubes for varying starvation time period). The tubes were kept for starvation in the incubator (temperature, 25°C; humidity 65%) with 12 h : 12 h light and dark cycle. The tubes were removed from the incubator at various time intervals as indicated in the figure legends, and the number of dead flies was counted. The tubes containing dead and alive flies at each time period of starvation were stored at -20°C and later used for the estimation of neutral lipids and lipase activity. The final phase of starvation was considered when the maximum number of flies had died, i.e., 33 h for male and 48-57 h for female flies. All male flies were dead at 48 h, but we continued incubation until 57 h to study whether alterations in the levels of neural lipids and activity of lipase continued after death.

2.1.2。提取的脂质

苍蝇在每个管,即。,10flies, were washed with distilled water and wiped with a paper towel to remove the water. All the flies were homogenized in 300 μl(氯仿:甲醇(2:1, )然后混合60μl的蒸馏水。管子在10000转离心10分钟。上层水相以及蛋白质间期的水被删除,和有机相样本用于油脂通过薄层色谱法的分离。

2.1.3。薄层色谱的脂质

分离中性脂质,即。TG和DG, 25岁μ60 l(有机相加载在硅胶板,通过运行板和脂质分离溶剂混合物含有石油醚:溶剂乙醚:醋酸(90:10:1, )如前所述(19]。不同脂质保持板斑点可视化的碘,其次是扫描。点的密度是衡量使用多计V3.0软件(富士)。

2.1.4。脂肪酶活性

它是衡量Abcam工具包(猫# ab102524)。10个苍蝇(饥饿),和10个控制苍蝇(没有饥饿)用蒸馏水洗净,用纸巾擦去水。苍蝇在100年被均质μl分析缓冲区(Abcam工具包中提供),其次是在10000转离心10分钟。上层清液的收集和转移到清洁管和保存在冰。10μl的样本用于分析脂肪酶活性。脂肪酶活性计算nmol每毫克蛋白甘油。

2.1.5节讨论。蛋白质测量

蛋白质的估计是通过使用快速启动布拉德福德蛋白质分析工具包(BioRad)后协议。总之,蛋白质(牛血清白蛋白)标准和实验样本添加到井在微型板块和混合染料试剂。10分钟后在室温下孵化,光密度测量使用SpectraMax M5(分子设备)。

2.1.6。统计分析

饥饿中的数据组和对照组,在分析双向方差分析和未配对的学生 - - - - - -测试。

3所示。结果

3.1。饥饿的影响的函数在雄性和雌性果蝇衰老

我们选择幼童苍蝇(2 d图1(一)),12-day-old苍蝇(12 d,图1 (b)),23-day-old苍蝇(23 d,图1 (c))研究饥饿的影响。饥饿,所有雄性苍蝇都死在52 h 2 d苍蝇,26岁在12 h d苍蝇,和在23日23 h d苍蝇,而在女性苍蝇,苍蝇都观察到死在55 h 2 d苍蝇,在28 h在12 d苍蝇,27 h 23 d苍蝇。这些数据表明,长(图2 d苍蝇幸存下来1(一)比12 d苍蝇(图)1 (b))和23 d飞(图1 (c))。有显著差异的饥饿雄性苍蝇比雌性果蝇在2 d, 12 d, 23 d老苍蝇( )。是观察到雌果蝇存活的时间比雄性苍蝇在所有年龄组的研究。图1 (d)缺乏女性苍蝇的数量表明,在饥饿时幸存下来的所有相应的雄性果蝇观察在不同的年龄组死亡。这是观察到50 - 60%的女性苍蝇还活着当90 - 100%的雄性果蝇死于饥饿在所有年龄组。

3.2。TG和DG在2 d老雄性和雌性果蝇饥饿

TG水平下降和DG根据饥饿时间的持续时间增加2 d雄性和雌性果蝇(图2(一个))。TG水平的下降是更多的雄性苍蝇比雌性果蝇在饥饿(图2 (b))。有一个显著区别男性和女性的苍蝇在所有时间里饿死的研究。57小时的饥饿,雄性果蝇被观察到的TG水平只有22%的控制苍蝇。在雌性果蝇,大约35%的h TG仍出席57饿死。DG更早出现在雄性苍蝇比雌性果蝇对应于早些时候死在雄性苍蝇饥饿(图2 (c))。在雄性苍蝇,DG水平增加了3 x 24 h和线性的方式继续增加,15 x 57 h(最后一小时的饥饿)。在雌性果蝇,大幅提高DG水平观察24 x在最后几个小时的饥饿从48到57 h。在雄性和雌性果蝇,DG水平的增加与饥饿时期和死苍蝇的数量(图2 (d))。也观察到DG水平继续提高孵化期间死亡的雄性果蝇从48到57 h,这表明孵化苍蝇的尸体也会导致增加DG的水平。

3.3。脂肪酶活性在雄性和雌性果蝇的饥饿

因为我们观察水平的提高DG在最后阶段的饥饿,我们在这些苍蝇还测量了脂肪酶的活性(图3)。脂肪酶活性的增加在最后阶段观察雄性和雌性果蝇的饥饿。在雄性苍蝇,脂肪酶活性增加了27%在47 h, 52小时,129%和182%在55 h,在雌性果蝇,脂肪酶活性只增长了43%,55 h饿死。类似于DG,脂肪酶活性的增加还继续在进一步孵化的死雄性苍蝇。

4所示。讨论

在禁食时期维持代谢体内平衡,后生动物必须协调糖原的代谢,脂质和蛋白质,确保足够的能源供应在组织(20.]。肝脏的代谢适应的中央功能苍蝇脂肪体是共享的,这是一种重要的糖原和脂肪储存器官在飞21- - - - - -24]。我们的数据表明,在雄性和雌性果蝇存活率不同饥饿。雄性苍蝇死的更快比雌性果蝇在所有三个年龄组研究,即。在2 d, 12 d, 23 d老苍蝇。雌性果蝇比雄性苍蝇规模更大,这表明雌性果蝇可能有更多的营养储存,因此让他们存活更长一段饥饿比雄性苍蝇。我们还观察到苍蝇的饥饿对生存的影响是年龄相关性;即。,2 d flies survived longer than 12 d and 23 d flies. It was suggested by Aguila et al. [25)幼虫营养商店获得的转移到成人的幼虫衍生脂质商店,这可能是更重要的比碳水化合物或蛋白质成人健身店(26]。这些幼虫脂肪细胞似乎是一个非常有效的营养来源与成人相比脂肪细胞。这可能的原因不再年轻的苍蝇在饥饿的存活率。

在饥饿的果蝇脂质中发挥核心作用。当我们学习饥饿对DG水平的影响,我们发现有一个苍蝇的DG水平增加由于饥饿。DG的增加水平在男性苍蝇比女性更早苍蝇,这与男性比女性早死苍蝇苍蝇在饥饿。另一个有趣的观察是,脂肪酶活性也增加了在饥饿,这或许可以解释DG水平的提高缺乏苍蝇。DG水平和脂肪酶活动继续增加进一步孵化期间饿死苍蝇都死了。脂肪酶活性的增加可能在饥饿可能飞的主要死因。多余的脂质,如游离脂肪酸、转化为中性脂质如TG和得到存储在脂滴。从细菌到人类,脂滴共享相同的蓝图:一个疏水核心存储脂肪包围磷脂单层附带蛋白(27]。脂滴主要服务于监管的沉积和再活化的能源时中性脂质营养过剩和能源需求,分别。因此,TG是能量的主要来源黑腹果蝇在饥饿。早些时候我们曾报道,TG水平高于雌性比雄性苍蝇(苍蝇19]。我们测量了TG水平在不同年龄段男性和女性的苍蝇在饥饿。TG水平不断减少雄性和雌性果蝇取决于时间的饥饿。Adipokinetic(法国航空-)介导的脂解作用,介绍lipase-dependent脂解作用参与TG动员在昆虫的规定28,29日]。维也纳总医院刺激TG的脂类分解成DG [30.]。它可能在最后一小时的饥饿,法国航空是刺激和DG生产增加。我们的数据表明,脂肪酶活性增加在最后几个小时死苍蝇。因此,水平的提高DG在最后几个小时的饥饿导致死亡可能是由于增加脂肪酶的活动。看起来正常代谢的TG不断提供能量苍蝇在饥饿。DG水平和脂肪酶活性的增加最后阶段的饥荒后还继续在额外的潜伏期死去的雄性苍蝇。在雄性苍蝇,DG水平和脂肪酶活性的增加开始24小时的潜伏期和持续到57 h。因此,我们的数据表明,启动的脂肪酶活性在饥饿的果蝇可能已经开始在饥饿的最后阶段,继续在孵化期间死亡的雄性果蝇;即。,activated lipase remained active even after death of male flies, i.e., 48 h to 57 h.

在这项研究中,我们只测量中性脂质在饥饿,但其他存储代谢物,如糖原和海藻糖,也可以发挥重要作用在饥饿。适应变化的食物生存的可用性是一个主要挑战。脊椎动物和无脊椎动物不同的生理发展策略来解决两个急性和慢性营养短缺。饥饿也诱发了完整的糖原分解脂肪的身体。除了TG、存储糖也禁食期间利用作为生存的能量来源(31日]。糖原是葡萄糖的主要来源为能源生产。在昆虫中,葡萄糖是存储在两个不同形式的二糖海藻糖和支化聚合物糖原。糖原合成并存储在多个组织,包括肌肉和脂肪的身体。山田et al。31日)报道,糖原代谢调控组织的方式在饥饿条件下的果蝇。然而,动员脂肪体糖原的幼虫是独立于adipokinetic激素(法国航空,胰高糖素同系物)但tissue-autonomous的方式是由糖可用性。脂肪体糖原在维护循环中扮演着关键角色糖,包括海藻糖,在禁食条件下(31日]。

5。结论

我们的数据表明,DG水平和脂肪酶活性的增加在最后阶段的饥饿与男性比女性早死苍蝇苍蝇当遭受饥饿。因此,脂肪酶活性的增加可能是一个可能的死因在饥饿苍蝇。

数据可用性

所有的数据存在于手稿。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是支持的资金从纽约州办公室有发育障碍的人。

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