Jedzenie jest niezbędne; jednak deregulacja spożycia pokarmu skutkująca zaburzeniami odżywiania, takimi jak bulimia, anoreksja czy ogólna tendencja do przejadania się, nakłada koszty na jednostki i społeczeństwo1,2,3. Celem niniejszego badania jest odkrycie mechanizmów regulacyjnych przyjmowania pokarmu oraz opracowanie strategii unikania powstawania zaburzeń. Liczne badania z wykorzystaniem organizmów modelowych ssaków dostarczyły nowych informacji na temat obwodów i roli systemów sygnalizacyjnych w zaburzeniach odżywiania4,5,6. Niemniej jednak nasza wiedza na temat neuronalnych i molekularnych podstaw tych zaburzeń pozostaje daleka od kompletności. W ostatnich latach muszka owocowa Drosophila melanogaster stała się cennym systemem modelowym do odkrywania podstawowych mechanistycznych spostrzeżeń na temat regulacji metabolizmu7,8,9. Test CApillary FEeder (CAFE) dla Drosophila melanogaster został opracowany w laboratorium Seymoura Benzera w 2007 roku, zainspirowany wcześniejszą pracą Dethiera w blowfly10, 11. Test CAFE umożliwił bezpośredni pomiar spożycia pokarmu przez Drosophila melanogaster. W tym systemie testów behawioralnych muchy żywią się płynnym pokarmem dostarczanym w stopniowanych szklanych naczyniach włosowatych umieszczonych w fiolce. Spadek łąkotki kapilarnej wskazuje na utratę roztworu pokarmowego w wyniku parowania i spożycia pokarmu. Określenie szybkości parowania za pomocą fiolek bez much pozwala na dokładne ilościowe określenie spożycia pokarmu.
Test CAFE jest jednym z kilku paradygmatów behawioralnych używanych do pomiaru karmienia u Drosophila melanogaster i badacze muszą wybrać najbardziej odpowiedni dla swojego konkretnego pytania. Decyzja o zastosowaniu określonego testu powinna uwzględniać następujące punkty: charakter dostarczanej żywności; warunki żywienia; pomiar spożycia lub wchłaniania składników odżywczych oraz badanie spożycia żywności lub reakcji na żywność.
Test CAFE opisany w tym raporcie jest idealny do śledzenia spożycia pokarmu przez płynne źródło pożywienia w stanie pionowym. Alternatywnie, spożycie pokarmu można zmierzyć dla grupy much na kolorowym źródle pokarmu w fiolce lub na talerzu. Muchy są zwykle zabijane lub znieczulane po karmieniu, a ilość spożytego barwnika określa się za pomocą spektrometrii lub oględzin zabarwionego brzucha. Muchy zaczynają wydalać spożyty pokarm dopiero po 30 minutach od spożycia, dlatego to podejście jest trudne do wykorzystania do analizy ciągłych, dłuższych zachowań żywieniowych12, 13.
Natomiast muchy są utrzymywane w stanie nienaruszonym, gdy używane są barwniki absorpcyjne z radioaktywnymi znacznikami, a ich zużycie radioizotopu jest oceniane w liczniku scyntylacyjnym14, 15. Wchłanianie radioznacznika przez układ pokarmowy muchy umożliwia długoterminowy pomiar pobierania pokarmu, ale może prowadzić do niedoszacowania spożycia z powodu niewchłoniętych i wydalonych cząsteczek znacznikowych. Innym podejściem do pomiaru reakcji na pokarm u Drosophila melanogaster jest reakcja na wydłużenie trąbki (PER), która zwykle występuje w przypadku spożycia pokarmu16. Ta elegancka metoda mierzy początkową reakcję na bodziec pokarmowy, ale nie rejestruje ilości spożycia. Spożycie pokarmu jest dynamicznie dostosowywane podczas karmienia za pomocą kilku sygnałów sprzężenia zwrotnego po trawieniu, które są krytyczne dla regulacji karmienia17, 18. W ostatnich latach podjęto kilka prób częściowej automatyzacji zbierania danych w teście PER19, 20. PER jest wykrywany przez elektrodę lub kombinację elektrod i zliczany przez komputer. Połączenie testu PER z wychwytem radioizotopów ujawniło, że test ten jest ograniczony przez niską czułość wykrywania różnic w podawaniu ilości18. Test ręcznego karmienia (MAFE)21, w którym mucha jest karmiona ręcznie za pomocą szklanej kapilary, został niedawno opracowany w celu pomiaru pobierania pokarmu przez pojedynczą unieruchomioną muchę. Test MAFE eliminuje zakłócenia związane z rozpoczęciem żerowania i karmienia oraz ma rozdzielczość czasową wynoszącą sekundy, a inicjacja PER i spożycie pokarmu mogą być monitorowane niezależnie w teście. Jednak sposób, w jaki unieruchomienie muchy wpływa na pewne aspekty zachowań żywieniowych (np. poruszanie się, motywacja) nadal wymaga zbadania. Aby zapoznać się z doskonałymi przeglądami porównawczymi różnych testów do pomiaru spożycia żywności u Drosophila melanogaster i pomóc badaczom w znalezieniu najbardziej odpowiedniego, zobacz raporty Deshpande i Marxa 13, 22.
Test CAFE pozwala uniknąć niektórych wad innych testów opisanych powyżej i łączy prostotę użycia z wiarygodnym pomiarem spożycia pokarmu. Tutaj znajduje się szczegółowy opis testu CAFE i pokazujemy prostą modyfikację konfiguracji w celu zmniejszenia parowania. Przedstawiono reprezentatywne wyniki, w tym test dwóch rodzajów żywności (krótko- i długoterminowy) oraz absorpcję sacharozy przez muchy. W dyskusji porównujemy opisaną przez nas metodę z alternatywnymi sposobami wykonania testu CAFE i zwracamy uwagę na potencjalne ograniczenia.