Barwienie czerwienią nilową utrwalonych Caenorhabditis elegans jest metodą ilościowego pomiaru neutralnych złogów lipidowych, podczas gdy barwienie czerwienią olejową O ułatwia jakościową ocenę dystrybucji lipidów wśród tkanek.
Artykuł metodologiczny
Barwienie czerwienią nilową utrwalonych Caenorhabditis elegans jest metodą ilościowego pomiaru neutralnych złogów lipidowych, podczas gdy barwienie czerwienią olejową O ułatwia jakościową ocenę dystrybucji lipidów wśród tkanek.
Caenorhabditis elegans to wyjątkowy organizm modelowy, w którym można badać metabolizm lipidów i homeostazę energetyczną. Wiele z jego genów lipidowych jest konserwatywnych u ludzi i jest związanych z zespołem metabolicznym lub innymi chorobami. Badanie akumulacji lipidów w tym organizmie można przeprowadzić za pomocą barwników utrwalających lub metod bezznacznikowych. Barwniki utrwalające, takie jak czerwień nilowa i czerwień olejowa O, są niedrogimi, niezawodnymi sposobami ilościowego pomiaru poziomu lipidów i jakościowej obserwacji rozmieszczenia lipidów w tkankach. Co więcej, barwienia te pozwalają na wysokoprzepustowe badania przesiewowe różnych genów i szlaków metabolizmu lipidów. Dodatkowo ich hydrofobowy charakter ułatwia rozpuszczalność lipidów, zmniejsza interakcję z otaczającymi tkankami i zapobiega dysocjacji do rozpuszczalnika. Chociaż metody te są skuteczne w badaniu ogólnej zawartości lipidów, nie dostarczają szczegółowych informacji na temat składu chemicznego i różnorodności złogów lipidowych. Do tych celów lepiej nadają się metody bezznacznikowe, takie jak mikroskopia GC-MS i CARS, niezależnie od ich kosztów.
Lipidy są niezbędne do życia. Są integralnymi elementami membran, działają jako wtórne przekaźniki i przetworniki sygnału oraz pełnią kluczowe funkcje w magazynowaniu energii. Kiedy metabolizm lipidów jest rozregulowany, prowadzi to do chorób takich jak otyłość i cukrzyca typu II, które stanowią palące problemy dla zdrowia publicznego9. Caenorhabditis elegans (C. elegans) jest doskonałym organizmem modelowym do badania metabolizmu lipidów, ponieważ ma stosunkowo krótki cykl życia, przezroczyste ciało, znaną linię komórkową i w pełni zsekwencjonowany genom. C. elegans, przede wszystkim hermafrodyta, pozwala naukowcom hodować dużą liczbę zwierząt izogenicznych w krótkich odstępach czasu w celu przeprowadzenia wysokoprzepustowych badań genetycznych w celu zbadania szerokiego wachlarza genów i szlaków metabolicznych4. Podejście to ujawniło wysoki stopień zachowania 273 genów metabolizmu lipidów C. elegans u ludzi, myszy, szczurów i drosophila. Co więcej, ponad 300 genów lipidowych u C. elegans ma ludzkie ortologi, które są związane z chorobami niezwiązanymi z zespołem metabolicznym11. Tradycyjnie, badanie magazynowania lipidów u C. elegans opierało się głównie na testach znakowanych barwnikiem, które dostarczają solidnych informacji na temat akumulacji lipidów. Rzadziej spotykany jest opis lokalizacji lipidów i zmierzone różnice w obfitości lipidów w tkankach. Jednak ostatnie prace wykazały, że dystrybucja lipidów może być równie ważna jak akumulacja lipidów6.
Ostatnio badania zaczęły integrować metody takie jak wysokosprawna chromatografia cieczowa ze spektrometrią mas (HPLC-MS), chromatografia gazowa ze spektrometrią mas (GC-MS) oraz koherentna mikroskopia rozpraszania Ramana (CARS) w celu rozwiązania problemów związanych z podejściami opartymi na barwieniu poprzez bezpośrednią analizę zawartości ekstraktów lipidowych, określonych frakcji lipidowych i złogów lipidowych10,11. Co więcej, mikroskopia CARS ujawniła, że czerwień nilowa może służyć jako wskaźnik akumulacji tłuszczu tylko wtedy, gdy jest używana jako barwnik utrwalający, ponieważ jej użycie jako barwnika życiowego prowadzi do niewłaściwego barwienia organelli autofluorescencyjnych10. Jednak wymagana wiedza techniczna i koszty związane z tymi metodami chromatografii i mikroskopii sprawiają, że ich zastosowanie jest niemożliwe do utrzymania w przypadku wielu pytań badawczych. W tym artykule omawiamy wygodną i niezawodną metodę utrwalania i barwienia obojętnych złogów lipidowych u C. elegans przy użyciu czerwieni nilowej i czerwieni olejowej O w celu rozróżnienia obfitości lipidów w całych zwierzętach i określonych tkankach.
Czerwień nilowa, 9-dietyloamino-5H-benzo[α]fenoksazyno-5-on, to barwnik benzofenoksazonowy, który łatwo rozpuszcza się w różnych rozpuszczalnikach organicznych, ale jest głównie nierozpuszczalny w wodzie. Jest to doskonały barwnik lizochromowy stosowany do barwienia obojętnych lipidów, takich jak trójglicerydy lub estry cholesterolu, ponieważ ma mocny kolor, dobrze rozpuszcza się w lipidach, ma znikomą interakcję z otaczającymi tkankami i jest mniej rozpuszczalny w rozpuszczalniku niż w lipidach. Ma maksima wzbudzenia i emisji odpowiednio 450-500 i 520 nm1. Gdy C. elegans zabarwiony na czerwono Nilem jest obserwowany pod kątem zielonej fluorescencji, dyskretne ciała lipidowe można zaobserwować w jelicie i innych tkankach albo w skupiskach, albo równomiernie rozproszonych, w zależności od genotypu zwierzęcia lub leczenia eksperymentalnego7.
Czerwień olejowa O to lizochrom, rozpuszczalny w tłuszczach barwnik używany do barwienia trójglicerydów i lipoprotein. Nazywany jest barwnikiem azowym, ponieważ jego struktura chemiczna zawiera dwie grupy azowe przyłączone do trzech pierścieni aromatycznych. Jest trudny do jonizacji, co sprawia, że jest dobrze rozpuszczalny w lipidach. Jego kolor plamy jest czerwony, a maksymalna absorpcja światła wynosi 518 nm 3. C. elegans zabarwiony czerwienią olejową O ma czerwone kropelki lipidów, które wyróżniają się na przezroczystym ciele zwierzęcia, co ułatwia jakościową ocenę rozmieszczenia lipidów między różnymi tkankami6.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Barwienie lipidów czerwienią nilową (NR)
2. Barwienie lipidów czerwienią olejową (ORO)
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
SKN-1 to bZip, cytoprotekcyjny czynnik transkrypcyjny, który dzieli homologię z ssaczym NRF2 i wykazano, że pośredniczy w utlenianiu kwasów tłuszczowych. W zależności od stężenia glukozy w diecie, robaki z konstytutywnie aktywowanym allelem skn-1 wykazują różne poziomy lipidów po zabarwieniu czerwienią nilową7. Rysunek 1A-C pokazuje aktywowane zwierzęta skn-1 wystawione na warunki, które prowadzą do wzrostu poz...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wzrost wskaźników otyłości i chorób metabolicznych sprawia, że C. elegans jest odpowiednim modelem do badania mechanizmów regulujących akumulację tłuszczu w komórkach i tkankach. Najnowsze dowody sugerują, że zmiany poziomu lipidów są skorelowane z procesami komórkowymi, począwszy od sygnalizacji insuliny8, aktywacji receptorów hormonalnych2 i nastąpi reprodukcja5. W porównaniu z metodami mikroskopii bezznacznikowej i chromatografii, czerwie...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Ta praca była możliwa dzięki grantowi NIH: R01GM109028 (S.P.C.)
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Mikroskop Imager.M2m | Zeiss | n/a | Mikroskop fluorescencyjny |
| Kamera ERC5s | Axiocam | n/a | Kolorowa |
| kamera MRm | Axiocam | n/a | Zdolna do fluorescencji |
| czerwień nilowa | Thermo Fisher | N1142 | Barwnik lipidowy |
| czerwony O | Alfa Aesar | A12989 | Barwnik lipidowy |
| DAPI | Thermo Fisher | D1306 | Barwienie DNA |
| Alkohol izopropylowy | BDH | BDH1133-1LP | Roztwór utrwalający |
| 0,2 i mikro; m seterylowy filtr strzykawkowy | VWR | 28145-477 | Filtr z octanu celulozy |
| Wirówka 5430 | Eppendorf | 5428000015 | Wytrząsarka |
| wirówek Rożen | Quake | 400110Q | Wytrząsarka |
| rurowa | VWR | 10136-084 | Rotator |
| K2HPO4 | Sigma-Aldrich | 7758-11-4 | NGM |
| KH2PO4 | Sigma-Aldrich | 7778-77-0 | NGM |
| MgSO4 | Alfa Aesar | 7786-30-3 | NGM |
| CaCl2 | Sigma-Aldrich | 10035-04-8 | NGM |
| NaCl | Sigma-Aldrich | 7647-14-5 | NGM |
| Cholesterol | Sigma-Aldrich | 57-88-5 | NGM |
| Peptone | BD Biosciences | 211677 | NGM |
| Agar | Teknova | L9110 | |
| Pożywka | Sigma-Aldrich | L3147 | Wzrost bakterii |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie