毛细管饲喂（CAFE）实验是一种简单、经济且高度可靠的用于研究摄食机制的方法。该方法结合高度多能的遗传模式生物Drosophila melanogaster使用，可有效揭示摄食调控机制的新见解。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
本文内容
摘要
摘要
对大多数动物而言，摄食是维持生存的基本行为，它影响着发育、运动、健康和繁殖。因此，摄入适当类型和数量的食物对生活质量具有重要影响。摄食行为的研究聚焦于确保实际摄食的内在机制，并揭示调节体内能量稳态的因素以及决策行为的神经基础。模式生物Drosophila melanogaster（黑腹果蝇）具有丰富的遗传可追踪工具，可用于标记和操控单个神经元，从而实现神经网络的绘制以及参与摄食调控的分子信号通路的鉴定。本报告演示了毛细管摄食实验（CApillary FEeder assay，CAFE），并展示如何在数小时至数天的时间范围内测量一组果蝇的摄食量。该实验方法简便易行，由装有液体食物的玻璃毛细管组成，果蝇可自由接触并取食。通过简单的测量工具即可准确测定实验中的食物消耗量。本文将逐步介绍从实验准备到成功实施CAFE实验的完整流程，并提供在受控条件下分析一组果蝇摄食量的实际示例。文中还引导读者了解该实验可能存在的局限性，并评估该方法相较于其他D. melanogaster摄食实验的优缺点。
引言
进食是生存所必需的；然而，进食行为的失调会导致暴食症、厌食症或普遍性的过度进食等进食障碍，给个人和社会带来负担1,2,3本研究的目的是揭示摄食行为的调控机制，并为预防摄食障碍的发生提供策略。利用哺乳动物模型生物开展的大量研究，为理解摄食障碍中神经环路及信号系统的功能提供了新的见解。4,5,6然而，我们对这些疾病背后的神经元和分子基础的了解仍远未完善。近年来，果蝇 黑腹果蝇 已成为揭示代谢调控基本机制的宝贵模型系统7,8,9毛细管饲喂（CAFE）实验 黑腹果蝇 2007年在Seymour Benzer实验室建立，灵感源自Dethier早先在丽蝇中的研究工作10, 11. CAFE实验使得直接测量食物摄入量成为可能 黑腹果....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
1. CAFE 实验
注意：该检测包含三个组分：实验小瓶、专用瓶盖和微型毛细管。使用带盖的塑料盒来运输已准备好的小瓶，并更有效地控制湿度。
- 使用一个 Drosophila melanogaster 培养用塑料小瓶（可选高度8 cm，直径3.3 cm）作为实验的试管。
- 用带有O型圈的定制有机玻璃盖密封小瓶（图1A、1B）。通过盖子中央的开口（直径0.9 cm）轻轻敲击或使用吹管将果蝇装入，该开口同时用于空气流通和加水，之后用海绵塞封闭开口。中央孔周围有六个较小的锥形孔（上端直径0.4 cm，内径0.3 cm），可插入2–20 µL移液器吸头以固定毛细管（技术细节参见补充图）。
注意：可使用带孔海绵塞替代本文所述定制盖。我们定制的盖子可安全操作已准备好的小瓶，最大限度降低毛细管脱落的风险。 - 使用带1 µL刻度标记的5 µL微量毛细管来提供液态食物。将2–20 µL移液器吸头顶部剪去，插入盖子的锥形孔中，即可固定毛细管（图1B，以红边标记）。为防止果蝇逃逸，将未剪切的2–20 µL移液器吸头插入同一孔中。
- 为安全地同时操作多个已准备好的小瓶，可将其放入带有网格内衬的塑料盒中（图2A）。
2. 果蝇的准备....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
使用w1118基因型的果蝇来演示该检测方法的操作流程。w1118突变体通常用于构建转基因品系，并作为携带white基因标记的转基因的遗传背景对照。通常情况下，在行为学实验中，所有转基因品系都会与同一w1118品系回交五代，该品系同时作为实验对照。我们展示了多个实验：对改进装置的蒸发损失进行比较、短期食物选择实验、长期食物摄入量实验，以及不同蔗糖浓度稀释度的实验。
蒸发在CAFE分析的性能中起着关键作用。我们在实验中加入了额外的方法以减少蒸发：i）每24小时重新补充中央海绵塞中的水；ii）在运输箱内放置额外盛水的小瓶；iii）使用箱盖以形成一个保湿环境（见4.6节）。通过比较未使用与使用上述装置的设置之间的蒸发情况，可观察到蒸发量显著减少。即使含有乙醇的溶液具有更高的挥发性，采用新设置后该效应亦无法检测到。
<.......访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
本报告逐步介绍了CAFE实验方法，重点阐述了其技术设置及在实验室中的成功应用。由于该方法操作简便，也可作为学校教学实验用于教育目的。示例表明，该实验可用于在短至较长的时间范围内（数小时至数天）研究黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的食物感知、偏好及摄食行为。CAFE实验已在相关领域广泛应用，用于研究食物与药物摄入、成瘾行为、能量稳态以及摄食行为的神经调控等课题16, 18, 24, 25。
在CAFE实验中，果蝇必须成功完成多项任务才能获取食物，例如觅食、感知和运动；无法完成这些任务可能导致摄食量减少。觅食行为主要取决于果蝇的饥饿状态，可通过禁食来增强19，21。果蝇对食.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
感谢Scholz实验室的历任和现任成员参与讨论，感谢Helga Döring提供的出色技术支持。特别感谢科隆大学生物中心工作坊的成员们给予的支持与创造性贡献。本工作得到SFB 1340、SysMedAlc和DAAD-Siemens项目的资助。
....访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 小瓶（用于饲养） | Greiner Bio-One | 960177 | www.greinerbioone.com |
| 小瓶（CAFE实验用） | Greiner Bio-One | 217101 | www.greinerbioone.com |
| CAFE实验用瓶盖 | Workshop | – | – |
| 塑料盒，低边壁 | Plastime | 353 | www.plastime.it |
| 塑料盒盖 | Workshop | – | – |
| 毛细管 | BLAUBRAND | REF 7087 07 | www.brand.de |
| 移液器吸头 | Greiner Bio-One | 771290 | www.greinerbioone.com |
| 滤纸圆片 | Whatman | 10 311 804 | www.sigmaaldrich.com |
| D(+)-蔗糖 | AppliChem | 57-50-1 | www.applichem.com |
| 无水乙醇 | VWR Chemicals | 20,821,330 | www.vwr.com |
| 食用色素（红色，E124） | Backfun | 10027 | www.backfun.de |
| 食用色素（蓝色，E133） | Backfun | 10030 | www.backfun.de |
| 皂液（CVK 8） | CVH | 103220 | www.cvh.de |
| 数显卡尺 | GARANT | 412,616 | www.hoffmann-group.com |
| 小瓶（用于饲养） | 高度9.8 cm，直径4.8 cm | ||
| 小瓶（CAFE实验用） | 高度8 cm，直径3.3 cm | ||
| CAFE实验用瓶盖 | 由大学车间生产，技术图纸已提供 请点击此处下载该文件。 | ||
| 塑料盒，低边壁 | 定制了用于8×10个瓶位的塑料网格内衬 | ||
| 塑料盒盖 | 尺寸（37 × 29 × 18 cm） | ||
| 毛细管 | 符合DIN ISO 7550标准， IVD 98/79 EG指南，端面抛光 | ||
| 移液器吸头 | 外圈使用的吸头需根据瓶盖进行剪裁 | ||
| 滤纸圆片 | 若将45 mm直径的滤纸折叠后使用，适配效果良好 | ||
| D(+)-蔗糖 | 无危害性 | ||
| 无水乙醇 | 高度易燃液体和蒸气 | ||
| 食用色素（红色，E124） | 未说明 | ||
| 食用色素（蓝色，E133） | 未说明 | ||
| 皂液（CVK 8） | 无味皂液 | ||
| 数显卡尺 | |||
| 标准果蝇培养基 | （配制20 L） | ||
| 琼脂 | 160 g | ||
| 酿酒酵母 | 299.33 g | ||
| 玉米粉 | 1,200 g | ||
| 糖蜜 | 1.6 L | ||
| 丙酸 | 57.3 mL | ||
| 尼泊金酯30% | 160 mL |
参考文献
- Krauth, C., Buser, J., Vogel, K. How high are the costs of eating disorders - anorexia nervosa and bulimia nervosa - for German society. Eur. J. Health Econ. 3 (4), 244-250 (2002).
- Cawley, J., Meyerhoefer, C. The medical costs of obesity and ....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
