MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798382840338
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30991642
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a595
■1001  ▼aDarby,  Andrea  Mae.▼0(orcid)0000-0001-9620-0194
■24510▼aLearning  on  the  Fly:  Adverse  Effects  of  High  Sugar  Diets  and  Metabolic  Consequences  of  Infection
■260    ▼a[Sl]▼bCornell  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a180  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-12,  Section:  B.
■500    ▼aIncludes  supplementary  digital  materials.
■500    ▼aAdvisor:  Lazzaro,  Brian.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Cornell  University,  2024.
■520    ▼aThe  immune  response  to  infection  stimulates  major  shifts  in  metabolic  processes  to  allocate  energy  to  fuel  the  immune  system.  Diet  quality  has  significant  effects  on  host  physiology  and  energy  stores  that  can  materially  impact  infection  outcomes.  High-sugar  diets  have  been  negatively  associated  with  health-outcome,  including  survival  to  infection  in  mammals  and  insects.  Organisms  are  also  faced  with  a  diversity  of  pathogens  in  their  environment,  so  different  pathogens  could  yield  different  effects  on  metabolic  stores  post-infection.  In  my  dissertation,  I  first  summarize  in  a  review  article  the  known  physiological  consequences  and  underlying  mechanisms  by  which  innate  immune  pathways  and  insulin  signaling  interact  to  impact  infection  resistance  in  insects.  Using  the  fruit  fly  Drosophila  melanogaster,  I  then  examined  two  phenomena  of  how  immunity  and  metabolism  interact  in  the  acute  phase  and  chronic  phase  of  infection.In  my  first  data  chapter,  I  investigated  which  aspects  of  host  and  pathogen  physiology  are  impacted  by  feeding  on  high-sugar  diets  to  shape  infection  dynamics.  By  feeding  adult  flies'  diets  that  range  from  0%-24%  sucrose  (w/v),  I  found  that  increasing  the  amount  of  sugar  led  to  a  threshold  effect  of  sugar  content  on  infection  outcome  in  a  pathogen-dependent  manner.  Particularly,  I  found  that  high-sugar  diets  led  to  significantly  higher  mortality  when  flies  were  infected  with  the  Gram-negative  bacteria  Serratia  marcescens  and  Providencia  rettgeri,  while  diet  was  not  a  major  factor  for  surviving  infection  with  the  Gram-positive  bacteria  Enterococcus  faecalis  and  Lactococcus  lactis.  I  further  found  that  only  S.  marcescens  can  proliferate  faster  in  the  presence  of  excess  sugar.  Using  Sandwich  ELISAs  to  quantify  HA-FLAG  tagged  antimicrobial  peptides,  I  showed  that  high-sugar  diets  can  reduce  the  amount  of  peptide  produced  post-infection.  I  conclude  that  high-sugar  diets  can  provide  a  growth  advantage  to  infecting  pathogens  by  a  combination  of  providing  excess  carbon  source  and  impairing  translation  of  immune  effectors  like  antimicrobial  peptides.  Overall,  this  study  demonstrates  the  importance  of  knowing  pathogen-specific  nutritional  requirements  and  how  host's  metabolism  and  immune  system  interact  when  studying  the  effect  of  diet  on  infection  dynamics.In  my  second  data  chapter,  I  investigate  to  what  extent  do  factors  like  severity  of  pathogen  strain  and  inoculum  dose  (low  vs  high)  affect  energetic  stores  in  chronically  infected  flies.  Flies  that  survive  the  acute  phase  of  bacterial  infection  then  establish  a  chronic  infection  evident  by  carrying  a  persistent  bacterial  burden  and  expression  of  antimicrobial  peptides.  I  hypothesized  that  more  severe  infections  lead  to  the  reduction  of  the  energetic  stores  due  to  physiological  constraints  that  arise  from  carrying  a  high  bacterial  burden.  I  found  that  more  severe  infections,  either  by  a  more  virulent  strain  or  a  higher  inoculum  dose  of  the  same  species,  lead  to  higher  chronic  bacterial  burden  and  increased  sensitivity  to  starvation.  This  increased  starvation  sensitivity  was  associated  with  reduction  in  the  energetic  stores  of  triglyceride  and  glycogen.  Interestingly,  infection  with  high  virulent  P.  rettgeri  only  reduced  glycogen  stores  while  infection  high  virulent  S.  marcescens  strain  reduced  both  glycogen  and  triglyceride  levels,  which  could  suggest  that  the  host  may  bias  depletion  of  certain  metabolic  stores  depending  on  the  identity  of  the  infecting  pathogen.  I  found  that  high  virulent  Serratia  and  Providencia  infections  led  to  increased  gene  expression  of  antimicrobial  peptides.  However,  only  for  Providencia  infections  did  the  observed  AMP  gene  expression  correspond  to  higher  production  of  tagged  AMP  peptides.  This  study  importantly  demonstrates  a  generalized  principle  that  carrying  a  higher  chronic  bacterial  load  is  associated  with  elevated  immune  activity,  which  is  consequential  to  metabolic  stores.
■590    ▼aSchool  code:  0058.
■650  4▼aEntomology
■650  4▼aPhysiology
■650  4▼aNutrition
■653    ▼aBacterial  infection
■653    ▼aDrosophila
■653    ▼aImmune-metabolic  interactions
■653    ▼aInnate  immunity
■653    ▼aInsect  physiology
■653    ▼aMetabolism
■690    ▼a0353
■690    ▼a0570
■690    ▼a0719
■71020▼aCornell  University▼bEntomology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-12B.
■790    ▼a0058
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17160233▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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