Żyjemy w czasach, w których otyłość i związane z nią obciążenia ekonomiczne są problemem ogólnoświatowym1. Dwóch na trzech Amerykanów ma nadwagę lub otyłość z powiązanymi patologiami serca, główną przyczyną zgonów w dorosłej populacji2. Potrzebne są nowe, skuteczne metody, aby odpowiednio zbadać składniki genetyczne i molekularne zaangażowane w regulację zespołu metabolicznego przy użyciu organizmów modelowych. Z tego powodu wybraliśmy model muszki owocowej Drosophila, ponieważ dzieli on najbardziej podstawowe procesy biologiczne ze ssakami, w tym myszami i ludźmi3,4,5,6. Genom Drosophila jest wysoce konserwatywny podczas ewolucji, ale ogólnie znacznie mniejszy, z mniejszą duplikacją genów i złożonością metaboliczną, co czyni go idealnym do zrozumienia podstawowych mechanizmów związanych z wieloma chorobami ludzkimi4,7,8. Również charakterystyczne procesy zachodzące w tkance tłuszczowej, jelitach i trzustce są reprezentowane przez muchę i pośredniczą w funkcjach regulacyjnych w metabolizmie glukozy i lipidów, na przykład podobne do ludzkich9,10,11. Co więcej, podstawowe szlaki molekularne zaangażowane w kontrolę otyłości, insulinooporności i cukrzycy u ludzi są funkcjonalnie zachowane u Drosophila melanogaster12,13,14,15,16. Podobnie jak organizmy wyższe, Drosophila ma bijące serce, które powstaje podczas rozwoju w wyniku procesów podobnych do tych u ssaków heart3,17. W związku z tym opracowanie niezawodnego protokołu żywienia HFD i wysokoprzepustowego testu TAG, dostosowanego do skutecznych celów przesiewowych z wykorzystaniem zestawu narzędzi genetycznych Drosophila, stanowią ważny środek do badania i zrozumienia podstawowych podstaw genetycznych leżących u podstaw złożonych chorób metabolicznych.
Karma HFD sama w sobie jest przygotowana ze standardowego laboratoryjnego pokarmu dla much, uzupełnionego olejem kokosowym, który składa się głównie z nasyconych kwasów tłuszczowych, o których wiadomo, że są związane z zespołem metabolicznym18. Podczas gdy wywoływanie otyłości u modeli ssaków, takich jak gryzonie, może trwać miesiące19,20, nasz zoptymalizowany protokół żywienia HFD u Drosophila skutecznie i powtarzalnie zwiększa zawartość tłuszczu w organizmie w ciągu kilku dni12,14. Protokół ten, w połączeniu z wysokoprzepustowym testem TAG, umożliwia skuteczne masowe badania przesiewowe pod kątem wpływu czynników genetycznych, wpływów środowiskowych i kandydatów na leki w celu odkrycia nowych modulatorów metabolizmu tłuszczów. W związku z tym protokoły te są prawdopodobnie istotne dla zrozumienia i/lub zwalczania otyłości i patologii związanych z otyłością u ludzi.
Protokół żywieniowy jest wszechstronny i może być stosowany do badania metabolicznych i funkcjonalnych efektów pojedynczych nasyconych lub nienasyconych kwasów tłuszczowych. Zastosowanie tego wysokoprzepustowego testu TAG nie ogranicza się do D. melanogaster, ale może być dostosowane do różnych małych organizmów modelowych z naskórkiem lub twardymi matrycami zewnątrzkomórkowymi (np. inne gatunki Drosophila, C. elegans i inne pojawiające się modelowe organizmy bezkręgowców) do pomiaru zawartości tłuszczu w różnych warunkach środowiskowych, genetycznych lub fizjologicznych, na dowolnym etapie rozwoju, dorosłość lub faza choroby metabolicznej. Test TAG opiera się na pomiarze kolorymetrycznym szeregu reakcji enzymatycznych, które rozkładają TAG na wolne kwasy tłuszczowe, glicerol, 3-fosforan glicerolu i wreszcieH2O2, który reaguje z 4-aminoantypiryną (4-AAP) i 3,5-dichloro-2-hydroksybenzenosulfonianem (3,5 DHBS) w celu wytworzenia produktu o czerwonym zabarwieniu, który jest mierzony za pomocą 96-dołkowego spektrofotometru.