왜 바카라가 스스로 살아남을 수 없습니까?

최고 연구원 Furuto Hiko, Furuto Hiko, 생물학적 시스템 연구 그룹, 생물학적 프로세스 연구 부서, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST") 및 Yuya Yukiyo, Mitsubishi Shita Nabe Pharma America, Laurent klern의 Mitsubishi Shita Nabe Pharma America의 연구 부서, Laurents and and and Evolution,, Laus and and and Evolution,, Laurological Department,, Laurological Department, Laurological Department의 연구 부서 대학은 사회적 곤충 인 바카라를 사용하여 사회적 고립 된 환경이 행동 이상을 유발하고 개별 수명을 단축시키는 메커니즘의 일부를 드러 냈습니다

미국 인간을 포함한 많은 생물들은 사회 구조를 가진 그룹으로 산다 우리는 가족과 친구들과의 사회적 상호 작용을 경험하지만 일상 생활에서 우리의 행동과 기간 상태에 영향을 미치지 만, 그들이 어떻게 지내고 어떻게 작동하는지에 대한 많은 미지의 사람들이있었습니다 그 이유는 제한된 수의 사회 종만이 있고 많은 사회 유기체는 개별 수명이 길어 실험을 평가하고 개입하기가 어렵 기 때문입니다

이 연구에서 우리는 복잡한 사회 구조와 함께 살고 약 1 년의 비교적 짧은 수명을 가진 사회적 곤충 바카라를 사용하며 사회적 고립 환경이 높습니다산화 스트레스응답을 일으킨 것으로 밝혀졌습니다 또한, 약물 투여에 의한 고립 된 환경에서 산화 스트레스를 완화함으로써, 우리는 고립 된 환경에서 비정상적인 행동을 완화하고 수명의 단축을 완화시키는 데 성공했습니다 이것은 다른 종의 사회적 고립 스트레스 반응을 이해하고 사회적 환경 및 건강과 관련된 문제를 완화하고 해결하기위한 미래의 연구의 기초가 될 중요한 발견입니다

이 연구 결과는 2023 년 9 월 27 일 (일본 시간)에 발표 될 것입니다Nature Communications"

살아있는 유기체의 건강과 수명은 주변 개인과의 의사 소통을 포함하여 사회적 환경에 크게 영향을받습니다 특히, 인간과 설치류에 대한 연구에 따르면 사회적 고립이 질병 진행을 가속화하고 수명 단축의 위험 요인 중 하나라는 것이 밝혀졌습니다 인간의 사회적으로 고립 된 환경에서 기대 수명의 단축은 불규칙한식이 습관, 병원에가는 습관을 무시하고 질병 탐지를 지연시키는 것과 같은 다양한 외부 요인이 가능하기 때문에 "사회적 환경에 따라"를 단순화하기가 어려운 현상입니다 다른 한편으로, 사회적 고립은 또한 바카라를 포함한 다른 사회 유기체의 개인 수명을 단축시키는 것으로보고되었으며, 이는 그것이 곤충에서 인간에게 일반적으로 관찰되는 생명 현상 일 수 있음을 시사한다 그러나 사회적 고립 된 환경이 살아있는 생물의 건강과 수명에 어떤 영향을 미치는지에 대해 많은 미지의 사람들이있었습니다

AIST는 복잡한 사회적 특성을 가진 바카라를 사용 하여이 연구를 수행하여 사물의 사회성, 건강 및 수명 사이의 관계를 명확히하기 위해 모델로 사용했습니다 바카라는 실험실에 보관할 수있는 간단하고 저렴한 곤충입니다 특히, 일하는 바카라는 약 1 년의 짧은 수명을 가지며 짧은 시간 내에 수명을 추적 할 수있어 수명 통제 및 노화를 연구하기위한 훌륭한 모델이됩니다 Furuto et al 고립 된 환경에서 비정상적인 행동과 노동 바카라의 소화로 개별 수명 단축이보고되었다 (Koto et al, 2015) 이것을 시작점으로서, AIST는 노동 바카라의 건조 환경 저항의 메커니즘을 설명하고있다 (바카라 양방 : 건조 환경에 대한 개미의 신경 펩티드-매개)와 사회 성과 장내 식물의 관계 (Koto et al, 2020) 이 연구에서, 이전 연구의 축적에 근거하여, 우리는 사회적 고립이 어떻게 개별 수명을 단축시키는지를 명확히하기 위해 노력했다

이 연구 개발은 일본 의료 연구 개발 기관의 혁신적인 고급 연구 및 개발 지원 프로젝트의 지원으로 수행되었습니다

ATS는 생식 기능과 생식 기능이없는 노동 바카라가있는 여왕과 남성 바카라로 구성된 사회 집단 (식민지)에 산다 바카라는 또한 다른 유기체에 공통적 인 다양한 사회적 행동과 스트레스 반응을 보이며 고립 된 환경에서 일하는 바카라의 수명을 단축시키는 것으로 알려져 있습니다 (참조 : 2023/9/6[Nazology X AIST Magazine : 불분명 한 미스터리를 취하는 연구원들] "혼자있을) 이 연구에서 거대한 바카라 (Camponotus Fellah)행동 분석 시스템를 사용하여, 우리는 같은 상자에서 10 마리의 동물을 키우는 한 동물과 작업 바카라 (그룹 바카라)에 의해 자란 작업 바카라 (분리 된 바카라)의 행동 양을 비교하고 (그림 1a), 고립 된 환경에서의 격리가 시작된 첫날부터 장기적인 시간 동안 벽에 머무르는 첫날부터 둥지에 머물면서 둥지를 덜 둔다 (그림 1B) 또한 분리 된 바카라는 그룹 바카라에 비해 더 먼 거리에서 더 빨리 이동한다는 것이 밝혀졌다 (도 1C, D)

따라서 고립 된 또는 그룹 환경에서 24 시간의 행동을 관찰 한 후, RNA는 각 작업자 바카라의 전신에서 추출되었고 차세대 시퀀서를 사용하여 포괄적 인 유전자 발현 분석을 수행 하였다 결과적으로, 본 발명자들은 분리 된 바카라에서 발현이 증가한 407 개의 유전자와 발현이 감소 된 487 개의 유전자를 확인했다 (도 2A) 발현 수준이 변경된 유전자의 기능을 조사하기 위해이 894 유전자 목록을 사용합니다유전자 온톨로지 강화 분석(GO Enrichment Analysis)가 수행되었습니다 결과적으로, 분리 된 바카라지에서, 그룹 바카라에 대한 산화물체 효소 활성에 관여하는 유전자의 발현은 가장 유의하게 변경되었다 (도 2B) 더욱이, 확장 된 벽에서 벽까지의 체류 시간과 더 짧은 둥지의 둥지 체류 시간의 특징적인 행동 패턴에 초점을 맞추면서, 우리는 벽에서 벽까지의 체류 시간의 비율을 새로운 체류 시간에 대한 비율을 계산했으며, 유전자 발현 변화 사이의 상관 관계를 종합적으로 분석하고, 분리 된 바카라들 사이에서 더 높은 상관 관계를 발견했다 이들 결과 중 하나는 반응성 산소 종을 생성하는 효소로 알려진 이중 산화 효소 (duox)의 발현 수준이 그룹 바카라보다 분리 된 바카라에서 상당히 높았으며 (도 2C), 벽 근처에 더 오래 머무르는 개인 간의 상관 관계는 DUOX의 더 높은 발현 수준에서 밝혀졌다 (도 2D)

고립 된 바카라에서는 포유 동물 간 및 지방 조직과 비슷합니다Fat Bodyandenocyte 세포에서 검출되었지만, 뇌 또는 소화 된 조직을 포함하여 머리에 생성 된 반응성 산소 종의 양에는 변화가 없었다 (도 3A) 지방 신체 및 하위 세포에서 반응성 산소 종의 생산 외에도 (도 3B의 왼쪽), 산화 스트레스 반응의 지표로 간주된다지질 퍼 옥사이드(그림 3b의 중심) 및괴사증가하고 있었다

또한, 지방 신체에서 생성 된 반응성 산소 종의 양은 고립 된 바카라의 벽 감소 시간과 관련이 있지만 이동 거리 나 움직임 속도와는 상관 관계가 없었다 (도 4) 또한, 그룹 바카라에서, 생성 된 반응성 산소 종의 양은 어떤 행동 지표와 상관 관계가 없었다 (도 4) 상기 결과는 분리 된 바카라에서 반응성 산소 종의 생성이 고립 된 환경에서 행동 함량이 증가한 결과가 아니라 분리 된 바카라들 사이에서 벽 옆에서 더 오래 지속되는 행동 패턴의 변화를 나타내는 개인이 지방 신체 및 에노 사이트 세포에서 더 높은 산화 스트레스 반응을 보인다는 것을 보여준다

곤충의 산화 스트레스를 완화시키는 것으로 알려진 약물 (산화 방지제)멜라토닌분리 된 바카라에 투여되었고, 개별 수명이 단축 된 것으로 확인되었다 (도 5A 좌측) 한편, 멜라토닌을 투여 한 그룹 바카라의 수명은 변하지 않았다 (도 5 오른쪽) 우리는 또한 다른 산화 방지제가 사용될 때, 분리 된 바카라의 수명의 단축을 줄이고 그룹 바카라의 수명에 영향을 미치지 않았으며, 이는 멜라토닌의 수명과 유사하다는 것을 확인했다 분리 된 바카라에서 산화 스트레스에 대한 멜라토닌 투여의 효과를 평가할 때, 분리 된 바카라의 지방 신체 및 하위 세포에서 반응성 산소 종의 생성이 감소되었음을 확인했다 (도 5B) 또한, 우리는 또한 오랫동안 고립 된 바카라의 벽에 머무르는 특징적인 행동 패턴의 효과를 조사하고, 멜라토닌을 투여하는 분리 된 바카라의 벽에 머무르는 기간이 투여없이 분리 된 바카라의 지속 시간보다 낮았으며, 투여없이 그룹 바카라의 것과 같은 정도로 회복되었음을 확인했다 (도 5C)

이번에는 고립 된 바카라에서 지방 신체와 사수 세포의 산화 스트레스는 사회적으로 고립 된 환경에서 작업 바카라의 수명과 행동 변화를 단축시키는 요인입니다 현재까지 산화 스트레스는 Drosophila 및 설치류에서 노화, 질병 및 수면 부족과 같은 행동 패턴의 변화와 관련이있는 것으로보고되었습니다 그러나 이것은 고도로 사회 바카라에서 지방 신체 및 고립 된 환경에서와 같은 조직에서 산화 스트레스를 감지 할 수 있으며 산화 스트레스를 완화함으로써 고립 된 바카라에서 비정상적인 행동을 완화하고 수명이 단축된다는 첫 번째 연구 결과입니다 또한, 고립 된 환경의 설치류에서 증가 된 산화 스트레스가 관찰되었으며, 이는 산화 스트레스가 다른 종의 고립 된 환경에서 행동 및 수명의 변화의 원인 일 수 있음을 시사한다 이 연구의 결과는 종에 대한 사회적 격리 스트레스 반응의 메커니즘을 이해하는 데 중요한 결과입니다

우리는 이제 산화 스트레스 반응과 지방 신체와 거실 세포의 행동 변화 사이의 관계를 명확히하기 위해 노력할 것입니다 종을 초월하는 고립 된 환경 스트레스를 유발하는 메커니즘을 설명하면 사회 환경 스트레스를 완화하고 미국 인간을 포함한 다른 유기체의 수명 연장으로 이어질 것으로 기대됩니다

게시 된 잡지 :Nature Communications
논문의 제목 : 사회적 고립은 바카라의 산화 스트레스를 통해 수명 단축
저자 : Akiko Koto, Makoto Tamura, Wong Pui Shan, Sachiyo Aburatani, Eyeal Privman, Céline Stoffel, Alessandro Crespi, Sean Keane McKenzie, Christine La Mendola, Tomas Kay, Laurent Keller
doi : 101038/s41467-023-41140-w

산화 스트레스

반응성 산소 종의 생산이 과도하여 균형이 반응성 산소 종을 제거하는 항산화 메커니즘으로 균형을 파괴하게하는 상태[참조로 돌아 가기]

행동 분석 시스템

인쇄 된 2 차원 바코드를 종이에 종이에 붙여 넣고 바카라의 가슴에 붙여 넣을 수있는 시스템, 고감도 카메라로 초당 두 번 그림을 찍어 개인의 위치 정보를 계산하고 바카라가 기울이는 지역과 이동 거리를 정량화합니다[참조로 돌아 가기]

유전자 온톨로지 강화 분석

유전자 기능을 기반으로 분류하고 설명하기위한 일반적인 어휘를 유전자 온톨로지라고합니다 유전자 온톨로지 강화 분석은 유전자 목록에 특정 유전자 온톨로지가있는 많은 유전자가 포함되어 있는지 여부를 조사하는 방법이며,이 연구에서는 통계적으로 유의 한 변화가있는 분리 된 바카라가있는 유전자 목록을 분석했습니다[참조로 돌아 가기]

Fat Body

포유류의 간과 지방 조직 기능을 결합한 곤충의 장기[참조로 돌아 가기]

enocyte 세포

포유 동물의 간 기능의 일부를 담당하는 곤충의 장기 인 세포 특히 탄화수소의 합성 및 지질 대사를 담당합니다[참조로 돌아 가기]

지질 퍼 옥사이드

활성 산소에 의해 산화 된 지질에 대한 일반적인 용어 산화 스트레스에 의해 생성됩니다[참조로 돌아 가기]

괴사

화학적 또는 신체적 상해 또는 내부 및 외부 스트레스로 인한 세포 사망[참조로 돌아 가기]

산화 방지제

활성 산소와 자유 라디칼의 생성과 기능을 억제하거나 활성 산소와 자유 라디칼을 제거하는 물질[참조로 돌아 가기]

멜라토닌

미생물과 동물에 널리 존재하는 내인성 호르몬 포유류에서 생물학적 리듬의 조절에 관여하는 것으로 알려져 있지만, Drosophila 및 Honeybees와 같은 곤충에서 항산화 제로 기능하는 것으로보고되었습니다[참조로 돌아 가기]

• Koto A, Mersch D, Hollis B, Keller L,“사회적 고립은 바카라의 에너지 항상성을 방해하여 사망률을 유발합니다”,행동 생태학 및 사회 생물학, 69, 583-591, 2015.
  doi : 101007/s00265-014-1869-6
• Koto A, Nobu Km, Miyazaki R,“깊은 시퀀싱은 소셜 바카라 캄포 노스 japonicus에서 카스트 관련 상징의 다양성을 발견합니다”mbio, 11, E00408-20, 2020
  doi : 101128/mbio00408-20