בדיקת FEeder (CAFE) היא שיטה פשוטה, ידידותית לתקציב ואמינה ביותר לחקירת מנגנונים העומדים בבסיס צריכת מזון. בשימוש עם אורגניזם המודל הגנטי הרב-תכליתי Drosophila melanogaster, הוא מספק אמצעי רב עוצמה להשגת תובנות חדשות לגבי מנגנוני ויסות צריכת מזון.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
בדיקת FEeder (CAFE) היא שיטה פשוטה, ידידותית לתקציב ואמינה ביותר לחקירת מנגנונים העומדים בבסיס צריכת מזון. בשימוש עם אורגניזם המודל הגנטי הרב-תכליתי Drosophila melanogaster, הוא מספק אמצעי רב עוצמה להשגת תובנות חדשות לגבי מנגנוני ויסות צריכת מזון.
עבור רוב בעלי החיים, האכלה היא התנהגות חיונית להבטחת הישרדות, והיא משפיעה על ההתפתחות, התנועה, הבריאות והרבייה. לבליעת סוג וכמות המזון הנכונים יש אפוא השפעה רבה על איכות החיים. המחקר על התנהגות האכלה מתמקד בתהליכים הבסיסיים המבטיחים האכלה בפועל וחושף את תפקידם של גורמים המווסתים את הומאוסטזיס האנרגיה הפנימית ואת הבסיסים העצביים של קבלת החלטות. אורגניזם המודל Drosophila melanogaster, עם מגוון גדול של כלים הניתנים למעקב גנטי לתיוג ומניפולציה של נוירונים בודדים, מאפשר מיפוי של רשתות עצביות וזיהוי מפלי איתות מולקולאריים המעורבים בוויסות צריכת המזון. דוח זה מדגים את בדיקת הנימים (CAFE) ומראה כיצד למדוד צריכת מזון בקבוצת זבובים לטווחי זמן הנעים בין שעות לימים. בדיקה קלה לשימוש זו מורכבת מנימי זכוכית מלאים במזון נוזלי שזבובים יכולים לגשת אליו בחופשיות ולהיזון ממנו. צריכת המזון בבדיקה נקבעת במדויק באמצעות כלי מדידה פשוטים. כאן אנו מתארים שלב אחר שלב את השיטה מההתקנה ועד לביצוע מוצלח של בדיקת CAFE, ומספקים דוגמאות מעשיות לניתוח צריכת המזון של קבוצת זבובים בתנאים מבוקרים. הקורא מונחה דרך מגבלות אפשריות של הבדיקה, ומוערכים היתרונות והחסרונות של השיטה בהשוואה למבחני הזנה אחרים ב-D. melanogaster.
אכילה היא חיונית; עם זאת, דה-רגולציה של צריכת המזון וכתוצאה מכך הפרעות אכילה כגון בולימיה, אנורקסיה או הנטייה הכללית לזלול מטילה עלויות על הפרט והחברה 1, 2, 3. מטרת המחקר הנוכחי היא לחשוף מנגנוני ויסות צריכת מזון ועל מנת לספק אסטרטגיה עקיפה היווצרות הפרעה. מחקרים רבים באמצעות אורגניזמים מודל יונקים סיפקו תובנות חדשות של המעגל ואת תפקידו של מערכות איתות הפרעות אכילה 4, 5, 6. עם זאת, הידע שלנו על הבסיסים העצבים מולקולריים שבבסיס הפרעות אלה עדיין רחוק מסיום. בשנים האחרונות, זבוב הפרות תסיסנית הפכה מערכת מודל ערך עבור נפרמי תובנה מכניסטית בסיסיות לתוך הסדרת metabolisמ 7, 8, 9. נימי מזין (CAFE) assay עבור תסיסנית הוקמה בשנת במעבדה של סימור Benzer בשנת 2007 בהשראת עבודה קודמת של Dethier ב blowfly 10, 11. את assay CAFE איפשר למדוד ישירות את צריכת המזון ב תסיסנית. במערכת מבחן התנהגותי זה, זבובי הניזונים מזון נוזלי מסופק נימי זכוכית מדורגות ממוקמות בתוך בקבוקון. הירידה של המניסקוס הנימים מציינת פסד של פתרון מזון באמצעות אידוי וצריכת מזון. קביעת שיעור האידוי על ידי בקבוקונים ללא זבובים מאפשר כימות מדויק של צריכת המזון.
את assay CAFE הוא אחד מכמה פרדיגמות התנהגותיים המשמשים למדידת האכלה תסיסנית וחוקרים צריכים לבחור את המתאים ביותר עבור הספציפיים שלהםשְׁאֵלָה. ההחלטה להשתמש assay מסוים כדאי לשקול את הנקודות הבאות: אופיו של המזון שמסר; תנאי ההאכלה; מדידת צריכה או ספיגת חומרים מזינות וצריכת מזון חקירה או תגובה למזון.
את assay CAFE כמתואר בדוח זה הנו אידיאלי עבור באי צריכת מזון של מקור מזון נוזלי תחת תנאי האכלה זקופים. לחלופין צריכת המזון ניתן למדוד עבור קבוצת זבוב על מקור מזון בצבע בבקבוקון או על צלחת. זבובים בדרך כלל נהרגים או בהרדמה לאחר ההאכלה והכמות לצבוע בליעה נקבעת על ידי ספקטרומטריית או בדיקה ויזואלית של הבטן המוכתמת. זבובים להתחיל להפריש האוכל לבלוע רק 30 דקות לאחר הצריכה, ולכן גישה זו קשה להשתמש לניתוח האכלה כבר רציפה התנהגויות 12, 13.
בניגוד זבובים נשמרים ללא פגע כאשר צבען נספגים עם קליעים נותבים רדיואקטיביים משמשים וצריכת רדיואיזוטופיים שלהם הוא הבקיע ב מונה הנצנץ 14, 15. הקליטה של radiolabel ידי מערכת העיכול זבוב עושה מדידה ספיגת מזון ארוכת טווח אפשרי, אבל עלול להוביל הערכה נמוכה מדי של בצריכה בגלל מולקולות נותב הלא נספג ומופרש. גישה נוספת למדוד בתגובת מזון תסיסנית היא התגובה הרחבה חוטם (PER), אשר מתרחשת בדרך כלל עבור צריכת מזון 16. שיטה אלגנטית זו מודדת את התגובה הראשונית לגירוי מזון אך אינו רושמת את הכמות צריכה. צריכת מזון מותאמת באופן דינמי במהלך האכלה באמצעות אותות משוב שלאחר עיכול מספר כי הם קריטיים עבור הסדרת ההאכלה 17, 18. מספר ניסיונות נעשו בשנים האחרונות לאוסף נתונים למחצה אוטומציה ב assay PER 19, 20. PER הוא זוהה על ידי כרית חשמלית או שילוב של אלקטרודות ומנה באמצעות מחשב. שילוב assay PER עם ספיגת רדיואיזוטופיים גילה כי assay זו מוגבלת על ידי רגישות נמוכה לזיהוי הבדלי האכלת כמות 18. את assay ההאכלה הידני (MAFE) 21, שבו זבוב מוזן באופן ידני עם נימי זכוכית, פותח לאחרונה למדוד ספיגת מזון זבוב משותק יחיד. את assay MAFE מבטל את ההתערבויות של ליקוט האכלת הייזום בעל רזולוצית זמן של שניות, וייזום PER וצריכת מזון ניתן לנטר באופן עצמאי ב assay. עם זאת, הדרך שבה חוסר תנועה של הזבוב משפיע על היבטים מסוימים של התנהגות אכילה (למשל תנועה, מוטיבציה) עדיין צריכה להיחקר. עבור ביקורות השוואתיות מעולות של מבחנים שונים למדידת צריכת מזון ב תסיסנית ליlanogaster וכדי לסייע לחוקרים למצוא את האדם המתאים ביותר, ראה דיווחי Deshpande ומרקס 13, 22.
את assay CAFE ימנע כמה מהחסרונות של מבחנים המתוארים לעיל ומשלב פשטות השימוש עם מדידה אמינה של צריכת מזון. כאן, תיאור מפורט של assay CAFE מסופק ואנחנו מראים שינוי התקנה פשוט להפחתת אידוי. נציג תוצאות כולל assay בחירת שני מזון (לזמן קצר ולזמן ארוך) ואת ספיגת סוכרוז זבובים מודגמות. בדיון נשווה השיטה המתוארת שלנו עם דרכים חלופיות כדי לבצע את assay CAFE, ולהאיר מגבלות פוטנציאליות.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. Assay CAFE
הערה: assay מורכב משלושה רכיבים: בקבוקון ניסיוני, מכסה ספציפית ונימים מיקרו. קופסת פלסטיק עם מכסה משמש להובלת בקבוקונים מוכנים וכדי לשלוט לחות בצורה יעילה יותר.
2. הכנת זבובים
3. הכנת מזון נוזלי
4. הרכבת ביצוע assay נימי המזין
5. איסוף נתונים וניתוח
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
זבובים של גנוטיפ w 1118 משמשים כדי להדגים כיצד assay מבוצע. מוטציות w 1118 משמשות בדרך כלל כדי ליצור קווים מהונדסים ולשלוט הרקע הגנטי של transgenes מסומנת הגן הלבן. בדרך כלל, עבור ניסויים התנהגותיים, כל הקווים המהונדסים הם backcrossed במשך חמישה דורות למלאים אותו w 1118, אשר ממשמש פקד הניסיון. אנחנו מראים ניסויים שונים: השוואה של אובדן אידוי עבור ההתקנה השונה שלנו, ניסוי בחירת מזו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדו"ח מתאר את assay CAFE בצורת צעד אחר צעד, תוך התמקדות ההגדרה הטכנית והביצועים מוצלחים במעבדה. בשל הפשטות שלה, assay זה יכול לשמש גם מבחינה חינוכית כניסוי ספר. הדוגמות מראות כי assay מאפשר חקירה של חישת מזון, העדפה וצריכה תסיסנית על פני תקופות זמן קצרות יותר (שעות עד ימים). את assay CAFE כבר בשימוש נרחב בתחום לחקור נושאים, לרבות מזון צריכת סמים, התמכרויות, הומאוסטזיס אנרגיה ובקרה העצבית של האכלה 16, 18,...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
החוקרים אין לי מה לחשוף.
אנו מודים לחברי מעבדת שולץ בעבר ובהווה על הדיון ולהלגה דורינג על התמיכה הטכנית המצוינת. אנו מודים במיוחד לחברי סדנת הביוסנטר של אוניברסיטת קלן על תמיכתם ויצירתיותם. העבודה נתמכת על ידי SFB 1340, SysMedAlc ו-DAAD-Siemens.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| בקבוקונים (רבייה) | גריינר ביו-וואן | 960177 | בקבוקוני www.greinerbioone.com |
| (בדיקת CAFE) | גריינר ביו-וואן | 217101 | סדנת |
| בדיקת www.greinerbioone.com-CAFE | ndash; | – | |
| קופסת פלסטיק, קיר נמוך | Plastime | 353 | |
| www.plastime.it כיסוי לקופסת הפלסטיק | סדנה | – | – |
| נימים | BLAUBRAND | REF 7087 07 | www.brand.de |
| קצות פיפטה | גריינר ביו-וואן | 771290 | www.greinerbioone.com |
| עיגולי נייר סינון | Whatman | 10 311 804 | |
| www.sigmaaldrich.com D(+)-סוכרוז | AppliChem | 57-50-1 | www.applichem.com |
| אתנול מוחלט | VWR כימיקלים | 20,821,330 | www.vwr.com |
| צבע מאכל (אדום, E124) | Backfun | 10027 | www.backfun.de |
| צבע מאכל (כחול, E133) | www.backfun.de Backfun | 10030 | |
| (CVK 8) | CVH | 103220 | |
| www.cvh.de קליפר דיגיטלי | GARANT | 412,616 | בקבוקוני www.hoffmann-group.com |
| (רבייה) | גובה 9.8 ס"מ, קוטר 4.8 ס"מ | ||
| בקבוקונים (בדיקת CAFE) | גובה 8 ס"מ, קוטר 3.3 ס"מ | ||
| בדיקת | מיוצר בסדנה אוניברסיטאית, שרטוט טכני מסופק אנא לחץ כאן להורדת קובץ זה. | ||
| קופסת פלסטיק, קיר | שיבוץ רשת פלסטיק נוצר בהתאמה אישית עבור 8 x 10 מיקומי בקבוקון | ||
| כיסוי לקופסת | מידות (37 x 29 x 18 ס"מ) | ||
| נימים | DIN ISO 7550 נורמה, IVD-guideline 98/79 EG, קצוות מלוטשים | ||
| קצות | פיפטה למעגל החיצוני נחתכים לפי המכסה | ||
| עיגולי | בקוטר 45 מ"מ עובד יפה אם מקופלים לבקבוקונים המשמשים | ||
| D(+)-סוכרוז | לא מזיק | ||
| אתנול מוחלט | נוזל ואדים דליקים מאוד | ||
| צבע מאכל (אדום, E124) | לא צוין | ||
| צבע מאכל (כחול, E133) | |||
| תמיסת סבון לא צוינה (CVK 8) | סבון ניטרלי ריח | ||
| קליפר | |||
| מזון | (עבור 20 ליטר) | ||
| אגר | 160 גרם | ||
| שמרי | 299.33 גרם | ||
| קמח | 1,200 גרם | ||
| מולסה | 1.6 ליטר | ||
| חומצה פרופיונית | 57.3 מ"ל | ||
| ניפגין 30% | 160 מ"ל |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.