Підрахунок калорій у обмеженні дієти дрозофіли
Кюн-Цзінь Мін
1 Департамент екології та еволюційної біології, Університет Брауна, Провіденс, штат РІ 02912 США
Томас Флатт
1 Департамент екології та еволюційної біології, Університет Брауна, Провіденс, штат Рі, 02912, США
Індрек Кулаотс
2 Кафедра інженерії, Університет Брауна, Провіденс, штат Р.І.
Марк Татарський
1 Департамент екології та еволюційної біології, Університет Брауна, Провіденс, штат РІ 02912 США
Анотація
Вважається, що продовження тривалості життя обмеженням дієти у дрозофіли відбувається без обмеження калорій. Тут ми безпосередньо вимірюємо калорії, засвоєні мухами при дотриманні повноцінних та обмежених дієт. Ми виявили, що споживання калорій зменшується на всіх дієтах, які продовжують тривалість життя. Мухи на дієті з низьким вмістом дріжджів довгоживуть і споживають близько половини калорій мух на дієтах з високим вмістом дріжджів, незалежно від енергетичного змісту самої дієти. Оскільки споживання калорій корелює з концентрацією дріжджів і, отже, з надходженням кожного метаболіту в цей харчовий компонент, передчасно робити висновок щодо дрозофіли, що калорії не пояснюють продовження тривалості життя.
1. Вступ
Скорочення споживання їжі без недоїдання подовжує тривалість життя багатьох організмів, включаючи дріжджі, нематоди, плодові мухи та гризунів (Koubova and Guarente, 2003; Masoro, 2000; Partridge et al., 2005). У гризунів зменшення споживання загальної кількості калорій продовжує тривалість життя, однак обмеження певних поживних речовин також може збільшити рівень виживання (Miller et al., 2005; Yu and Masoro, 1985; Zimmerman et al., 2003). Зараз триває суперечка щодо того, чи обмеження калорій є особливістю харчування, що відповідає за тривалий термін життя плодової мухи, Drosophila melanogaster. У нещодавній роботі з вирішення цього питання Mair et al. (2005) одночасно маніпулювали дієтичними дріжджами та цукром, щоб змінювати якість поживних речовин та калорійність. Виживання було значно збільшено на дієтах, які обмежували дріжджі, зберігаючи при цьому цукор постійним, тоді як тривалість життя мало змінювалася, коли цукор обмежувався в дієтах з постійною кількістю дріжджів. Примітно, Mair та співавт. обгрунтовували, що фактичне споживання калорій було рівним для жінок, яким давали дієти з однаковою енергетичною цінністю, оскільки одиночні тестові жінки розширюють свій хоботок на однакові тривалості. Оскільки жінки на ізокалорійних дієтах з низьким вмістом дріжджів живуть довше, ніж на дріжджах із високим вмістом, автори стверджують, що обмеження дієти (ДР) опосередковує тривалість життя, оскільки обмежує певні поживні компоненти дріжджів, а не калорії.
Висновок Mair та співавт. вимагає, щоб фактичне споживання калорій було пропорційним енергетичному вмісту дієтичного середовища. Однак взаємозв'язок між розширенням хоботка та споживанням поживних речовин невідомий, і останні дослідження підтверджують, що споживання їжі може не бути постійним для різних дієт, що змінюються в концентрації дріжджів або цукру (Carvalho et al., 2005; Min and Tatar, 2006a). Вважається, що жінки збільшують і зменшують швидкість прийому їжі при обмеженому харчуванні. Таким чином, можливо, що фактичне споживання калорій буде відрізнятися серед жінок у залежності від концентрації дріжджів, коли їм пропонують дієти з подібною енергетичною цінністю.
Щоб перевірити, чи енергетична цінність дієтичних середовищ пропорційна фактичному споживанню калорій, ми повторили експерименти з маніпуляцій з дієтою Mair et al. і одночасно вимірювали виживання та потік калорій. Повний енергетичний бюджет міг би вимірювати калорії за рахунок метаболізму, виведення, зміни маси тіла та загального розподілу яєць. Ми не враховуємо швидкість метаболізму, оскільки вона не відрізняється між повноцінними та DR D. melanogaster (Hulbert et al., 2004). Ми не враховуємо екскременти; наскільки ця швидкість відрізняється між процедурами, ми, якнайбільше, недооцінимо розбіжність між фактичним потоком калорій та енергетичною цінністю дієти. Отже, на практиці ми вимірюємо калорійність як загальну енергетичну цінність яєць та тканин тіла протягом п’яти днів, а також для кожного з типів дієти, описаних у Mair et al. (2005).
2. Матеріали та методи
2.1. Демографія та ЗМІ
Личинки штаму Canton-S вирощували на стандартному середовищі з кукурудзяної муки/цукру/дріжджів/агару (Elgin and Miller, 1980), доповненого кількома зернами живих дріжджів. Нещодавно закритих дорослих людей збирали протягом 48 годин і їх призначали до демографічних клітин об'ємом 1 л до щільності 200 особин (100 самок, 100 чоловіків). Флакони з їжею (25 X 95 мм) прикріплювали до кожної клітки за допомогою пластикової трубки розміром 25 мм і міняли кожні 2 дні, після чого мертвих мух виймали, сексували та реєстрували. Для кожної з чотирьох дієтичних процедур було встановлено три клітки-копії. У клітках підтримували 25 ° C, 40% відносної вологості та 12-годинний цикл світло-темрява.
Склад кожної дієти відповідає розробці Mair та співавт. (2005), хоча наші засоби масової інформації також містять рівномірну концентрацію кукурудзяної муки (табл. 1). Кукурудзяна мука діє як колоїд для підтримки однорідності поживної цукрової та дріжджової суміші. Сухі дріжджі SAF, що були автолізовані, були придбані у корпорації Lesaffre Yeast Corporation (Мілуокі, Вісконсин). Енергетичний вміст середовища розраховується з урахуванням індивідуальної калорійності та пропорційного внеску кожного компонента. Дріжджі з високим вмістом цукру та низьким вмістом дріжджів/високим вмістом цукру були «ізокалорійними» при приблизно 99 ккал/100 мл.
Таблиця 1
Склад дієти, калорійність та встановлена тривалість життя.
| Високі дріжджі/Високий цукор | 16 г дріжджів, 16 г сахарози, 5,2 г кукурудзяної крупи | 146,8 | 30 (30 - 34) |
| Високі дріжджі/низький рівень цукру | 16 г дріжджів, 4 г сахарози, 5,2 г кукурудзяної крупи | 98,8 | 32 (30 - 34) |
| Низькі дріжджі/Високий цукор | 4 г дріжджів, 16 г сахарози, 5,2 г кукурудзяної крупи | 98,8 | 46 (42 - 48) |
| Низькі дріжджі/низький рівень цукру | 4г дріжджів, 4г сахарози, 5,2г кукурудзяної муки | 50,8 | 48 (46 - 48) |
2.2. Колекція тіла та яєць для бомбової калориметрії
Личинки штаму Canton-S вирощували, як описано вище. Після еклозії 250 самок та 50 чоловіків були відсортовані в демографічні клітини 1L; чотири копії клітин плюс одна запасна були встановлені для кожного дієтичного лікування. Щільність випадків повторень залишалася незмінною, замінюючи мертвих мух дорослими однолітками із запасної клітки для лікування. Ми вимірювали калорійність самок у кожній копії як калорії всіх яєць, відкладених від еклозії (нульовий день) до п’ятого дня, плюс калорії всіх дорослих в кінці п’ятого дня. Оскільки клітини були встановлені з дорослими, які розробляли одну і ту ж дієту, але до того, як вони споживали будь-яку дієту для дорослих, відмінності в енергетичній цінності тканини на п’ятий день відображають відмінності, спричинені дорослими, які харчуються різними дієтами.