Numărarea caloriilor în restricția dietei Drosophila
Kyung-Jin Min
1 Departamentul de ecologie și biologie evolutivă, Universitatea Brown, Providence, RI 02912 SUA
Thomas Flatt
1 Departamentul de ecologie și biologie evolutivă, Universitatea Brown, Providence, RI 02912 SUA
Indrek Kulaots
2 Divizia de Inginerie, Universitatea Brown, Providence, RI 02912 SUA
Marc Tatar
1 Departamentul de ecologie și biologie evolutivă, Universitatea Brown, Providence, RI 02912 SUA
Abstract
S-a susținut că prelungirea duratei de viață prin restricția dietei în Drosophila are loc fără a limita caloriile. Aici măsurăm direct caloriile asimilate de muște atunci când sunt menținute pe diete complete și cu restricții. Am constatat că aportul caloric este redus la toate dietele care prelungesc durata de viață. Muștele care urmează o dietă cu conținut scăzut de drojdie au o durată lungă de viață și consumă aproximativ jumătate din caloriile muștelor din dietele bogate în drojdie, indiferent de conținutul energetic al dietei în sine. Deoarece aportul caloric se corelează cu concentrația de drojdie și, prin urmare, cu aportul fiecărui metabolit din această componentă dietetică, este prematur să se concluzioneze pentru Drosophila că caloriile nu explică extinderea duratei de viață.
1. Introducere
Consumul redus de alimente fără malnutriție extinde durata de viață a multor organisme, inclusiv drojdie, nematod, muscă de fructe și rozătoare (Koubova și Guarente, 2003; Masoro, 2000; Partridge și colab., 2005). La rozătoare, aportul redus de calorii totale extinde durata de viață, totuși limitarea nutrienților specifici poate crește și supraviețuirea (Miller și colab., 2005; Yu și Masoro, 1985; Zimmerman și colab., 2003). Este o dezbatere actuală dacă limitarea caloriilor este o caracteristică a nutriției responsabile de o durată de viață extinsă în muștele fructelor, Drosophila melanogaster. În lucrările recente pentru abordarea acestei întrebări, Mair și colab. (2005) au manipulat simultan drojdia și zahărul pentru a varia calitatea nutrienților și valoarea calorică. Supraviețuirea a crescut substanțial în dietele care restricționau drojdia în timp ce păstrau zahărul constant, în timp ce durata de viață s-a schimbat puțin atunci când zahărul era restricționat în dietele cu o cantitate constantă de drojdie. În special, Mair și colab. a argumentat că aportul caloric efectiv a fost egal pentru femeile cărora li s-au administrat diete cu valoare energetică egală, deoarece femeile de testare solitare își extind proboscida pe durate egale. Deoarece femelele cu diete izocalorice cu drojdie scăzută trăiesc mai mult decât cele cu drojdie bogată, autorii susțin că restricția dietei (DR) mediază durata de viață, deoarece limitează componentele nutritive specifice ale drojdiei, mai degrabă decât caloriile.
Concluzia lui Mair și colab. necesită aportul caloric real să fie proporțional cu conținutul energetic al mediului dietetic. Cu toate acestea, relația dintre extinderea proboscisului și aportul de nutrienți este necunoscută, iar studiile recente confirmă faptul că aportul de alimente poate să nu fie constant între dietele care variază în concentrația de drojdie sau zahăr (Carvalho și colab., 2005; Min și Tatar, 2006a). Se observă că femelele cresc și scad rata consumului atunci când sunt hrănite cu o dietă restricționată. Prin urmare, este posibil ca aportul caloric real să difere între femele în funcție de concentrația drojdiei atunci când acestea sunt prezentate cu diete cu valoare energetică similară.
Pentru a testa dacă valoarea energetică a mediului dietetic este proporțională cu aportul caloric real, am replicat experimentele de manipulare a dietei ale Mair și colab. și simultan măsurate supraviețuirea și fluxul caloric. Un buget energetic complet ar măsura caloriile din metabolism, excreție, modificări ale masei corporale și alocarea totală la ouă. Nu luăm în considerare rata metabolică, deoarece nu diferă între melanogaster complet hrănit și DR (Hulbert și colab., 2004). Nu luăm în considerare excrețiile; în măsura în care această rată diferă între tratamente, cel mult vom subestima discrepanța dintre fluxul caloric real și valoarea energetică a dietei. Prin urmare, în practică, măsurăm fluxul caloric ca valoare energetică totală a ouălor și a țesutului corporal pe parcursul a cinci zile și în fiecare dintre tipurile de dietă descrise în Mair și colab. (2005).
2. Materiale și metode
2.1. Demografie și mass-media
Larvele tulpinii Canton-S au fost cultivate pe mediu standard de porumb/zahăr/drojdie/agar (Elgin și Miller, 1980), completate cu mai multe boabe de drojdie vie. Adulții nou închisi au fost colectați peste 48 de ore și au fost repartizați în cuști de demografie de 1 litru la o densitate de 200 de indivizi (100 femele, 100 bărbați). Flacoane cu alimente (25 X 95 mm) au fost atașate la fiecare cușcă printr-un tub de plastic de 25 mm și schimbate la fiecare 2 zile, moment în care muștele moarte au fost îndepărtate, sexate și înregistrate. Au fost stabilite trei cuști replicate pentru fiecare dintre cele patru tratamente dietetice. Cuștile au fost menținute la 25 ° C, 40% umiditate relativă și un ciclu lumină-întuneric de 12 ore.
Compoziția fiecărei diete urmează proiectul lui Mair și colab. (2005), deși media noastră conține, de asemenea, o concentrație uniformă de făină de porumb (Tabelul 1). Făina de porumb acționează ca un coloid pentru a menține omogenitatea amestecului nutritiv de zahăr și drojdie. Drojdia SAF uscată, autolizată, a fost cumpărată de la Lesaffre Yeast Corporation (Milwaukee, WI). Conținutul energetic al mediului este calculat din valoarea calorică individuală și din contribuția proporțională a fiecărei componente. Mediile cu drojdie ridicată/cu conținut scăzut de zahăr și drojdie scăzută/cu conținut ridicat de zahăr au fost „izocalorice” la aproximativ 99 kcal/100 ml.
tabelul 1
Compoziția dietei, conținutul caloric și durata de viață conferită.
| Drojdie mare/Zahăr ridicat | 16g drojdie, 16g zaharoză, 5,2g făină de porumb | 146,8 | 30 (30 - 34) |
| Drojdie mare/Zahăr scăzut | 16g drojdie, 4g zaharoză, 5,2g făină de porumb | 98,8 | 32 (30 - 34) |
| Drojdie scăzută/Zahăr ridicat | 4g drojdie, 16g zaharoză, 5,2g făină de porumb | 98,8 | 46 (42 - 48) |
| Drojdie scăzută/Zahăr scăzut | 4g drojdie, 4g zaharoză, 5,2g făină de porumb | 50,8 | 48 (46 - 48) |
2.2. Colectarea corpului și a ouălor pentru calorimetria bombei
Larvele tulpinii Canton-S au fost cultivate așa cum s-a descris mai sus. După ecluziune, 250 de femele și 50 de masculi au fost sortați în cuști de demografie de 1L; au fost stabilite patru cuști replicate plus o rezervă pentru fiecare tratament dietetic. Densitatea în cazurile replicate a fost menținută constantă prin înlocuirea muștelor moarte cu aceiași adulți în vârstă din cușca de rezervă a tratamentului. Am măsurat valoarea calorică a femelelor din fiecare replică ca fiind caloriile tuturor ouălor depuse de la eclosie (ziua zero) până la ziua a cincea, plus caloriile tuturor adulților la sfârșitul zilei a cincea. Deoarece cuștile au fost stabilite cu adulți care s-au dezvoltat pe aceeași dietă, dar înainte de a consuma orice dietă pentru adulți, diferențele în valoarea energetică a țesutului în ziua a cincea reflectă diferențele cauzate de adulții care se hrănesc cu diferitele diete.