The effect of locomotor stimulation on circadian synaptic plasticity in the brain and neuro-muscular junctions of Drosophila melanogaster

Liczne badania na kręgowcach wykazały pozytywny wpływ aktywności fizycznej na kondycję i długość życia. Wielokrotnie stwierdzano, że osoby prowadzące bardziej aktywny tryb życia są mniej narażone na różnego rodzaju schorzenia takie jak otyłość, choroby i niewydolność serca czy zaburzenia hormonalne. Zachowywanie odpowiedniego poziomu aktywności przez całe życie pozwala obniżyć ryzyko chorób neurodegeneracyjnych i opóźnić starczą demencję.W ostatnich latach naukowcy coraz częściej wykorzystują Drosophila melanogaster jako organizm modelowy. Krótki czas rozwoju i życia oraz łatwość manipulacji genetycznych powodują, że muszka owocowa stała się jednym z najlepszych modeli w badaniach podstawowych, między innymi funkcjonowania zegara biologicznego oraz plastyczności neuronalnej. Dużo mniej jest dostępnych informacji dotyczących wpływu aktywności motorycznej na te aspekty. Dlatego w obecnej pracy skupiono się na zbadaniu, czy wzmożona aktywność motoryczna w określonym czasie w ciągu doby, wpływa na plastyczność synaptyczną w mózgu i mięśniach samców muszki owocowej. Za pomocą techniki Western blot zmierzono poziom trzech białek synaptycznych: synapsyny, syntaksyny i discs large w homogenatach głów oraz tułowi muszek w czterech punktach czasowych ZT1, ZT4 ZT13, ZT16 (gdzie ZT0 to moment rozpoczęcia fazy świetlnej a ZT12 to początek fazy ciemnej).Wykazano znaczny wzrost poziomu synapsyny w homogenatach główek muszek stymulowanych motorycznie w punkcie ZT16, w porównaniu od kontroli. Pozostałe wyniki nie wykazały istotnych różnic statystycznych w poziomie białek synaptycznych u owadów eksperymentalnych w porównaniu z kontrolnymi. Nie zaobserwowano też rytmu dobowego zmian poziomu tych białek. Prawdopodobnie przyczyną braku wyraźnych różnic był zbyt krótki czas stymulacji motorycznej owadów. Możliwe, że kontynuacja stymulacji przez kilka tygodni spowodowałaby nasilenie zaobserwowanych zmian poziomu białek synaptycznych pod wpływem stymulacji motorycznej.Numerous studies in vertebrates have shown positive effects of exercises on longevity and quality of life. People who are more physically active over the course of their life are less predisposed to obesity, heart diseases or endocrine disruption. Being physically fit during the whole lifetime benefits in lowering the risk of dementia and also helps to reduce its symptoms which affected people already have.Recently Drosophila melanogaster is often used as a model organism in basic research. Its short lifespan and the ease of genetic manipulation make the fruit fly one of the best model organisms. A great number of these experiments are carried out to study circadian clock and neuroplasticity. However, less is known about an impact of motor activity on those two aspects. Therefore, in this work I focused on examining if higher motor activity applied in different times of the day has any effect on synaptic plasticity in the fruit fly males. Using the Western blot technique, the level of synaptic proteins: synapsin, syntaxin and discs large, was examined in heads or thorax after seven days of 15 min training applied every day in different times during the day: ZT1, ZT4, ZT13 and ZT16 (where ZT0 represents the beginning of the day and ZT12 represents the beginning of the night).The level of synapsin in heads of stimulated files in ZT16 was significantly higher than in controls in the same time. The rest of obtained results did not show any significant changes in the abundance of studied proteins in stimulated flies comparing with control ones. No daily rhythm in the level of these proteins was observed. Presumably, the time of motor stimulation was too short to affect the abundance of synaptic proteins in stimulated flies. It is likely that, motor stimulation applied for a longer time, would result in more pronounced changes in synaptic protein levels