Drosophila Melanogaster, an Emerging Animal Model for the Study of Human Cardiac Diseases

Abstract

Background: The need to work with model organisms in medical research has revealed the usefulness of the fruit fly Drosophila melanogaster, considering its advantages to perform classic genetic studies and modern techniques of genome edition. Several human genes are similar to those of the fruit fly. We have developed for the first time in the country a cardiovascular line of research to study the genetics of aging, addictions and chronic consumption of substances in humans like caffeine. Objective: The aim of this study was to provide experimental evidence that validates Drosophila melanogaster as a model to study human cardiomyopathies related to the pharmacological action of caffeine on the heart. Methods: Cardiac function and the effect of caffeine were studied in semi-intact preparations of Drosophila melanogaster. Heart rate and the intracellular calcium transient were recorded and analyzed in 3, 7 and 40-day-old adult flies harboring one genetically encoded reporter system. Hearts of adult flies were dissected to show the myofibrillar structural organization and specific proteins such as SERCA. Results: Aging and caffeine alter contraction rate and intracellular calcium handling in the adult heart of Drosophila melanogaster in a similar way as mammals Conclusion: The study supports the use of this model of fast and easy reproductive cycle to identify the genes involved in the mechanisms through which aging, caffeine (and other substances) and environmental factors affect the heart.

Introducción: La necesidad de trabajar con modelos de organismos en la investigación sobre salud ha revelado las utilidades de la mosca de la fruta Drosophila melanogaster considerando sus ventajas para realizar genética clásica y modernas técnicas de edición del genoma. Muchos genes humanos son homólogos a los genes de la mosca. Hemos desarrollado por primera vez en el país una línea de investigación cardiovascular para estudiar la genética del envejecimiento, las adicciones y sustancias de consumo crónico en el humano como la cafeína. Objetivo: Aportar evidencia experimental que valida el modelo de Drosophila melanogaster para el estudio de miocardiopatías humanas en relación con la acción farmacológica de la cafeína sobre el corazón. Material y métodos: Se analizaron la función cardíaca y el efecto de la cafeína en preparados semiintactos de Drosophila melanogaster. Se registró la frecuencia cardíaca y se analizó el transitorio de calcio intracelular en moscas adultas de 3, 7 y 40 días mediante un reportero codificado genéticamente. Corazones de moscas adultas se disecaron para mostrar la organización estructural de las miofibrillas y proteínas específicas como la SERCA. Resultados: La cafeína y el envejecimiento afectan la frecuencia de contracción y el manejo de calcio intracelular en el corazón adulto de Drosophila melanogaster en forma similar a lo que ocurre en mamíferos. Conclusión: El estudio abre la posibilidad de usar este modelo de fácil y rápida reproducción en busca de genes que permitan conocer los mecanismos por los cuales el envejecimiento, la cafeína (u otros compuestos) y factores ambientales actúan sobre el corazón.