Przedstawione tutaj są szczegółowe metody preparowania i barwienia kropelkami lipidów enocytów u larw Drosophila przy użyciu BODIPY 493/503, barwnika fluorescencyjnego specyficznego dla kropelek lipidów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Przedstawione tutaj są szczegółowe metody preparowania i barwienia kropelkami lipidów enocytów u larw Drosophila przy użyciu BODIPY 493/503, barwnika fluorescencyjnego specyficznego dla kropelek lipidów.
Lipidy są niezbędne dla rozwoju zwierząt i fizjologicznej homeostazy. Rozregulowanie gospodarki lipidowej skutkuje różnymi wadami rozwojowymi i chorobami, takimi jak otyłość i stłuszczenie wątroby. Zwykle lipidy są przechowywane w kropelkach lipidów, które są wielofunkcyjnymi organellami magazynującymi lipidy w komórkach. Kropelki lipidów różnią się wielkością i liczbą w różnych tkankach i w różnych warunkach. Doniesiono, że kropelki lipidów są ściśle kontrolowane poprzez regulację ich biogenezy i degradacji. U Drosophila melanogaster enocyt jest ważną tkanką dla metabolizmu lipidów i został niedawno zidentyfikowany jako analog ludzkiej wątroby pod względem mobilizacji lipidów w odpowiedzi na stres. Jednak mechanizmy leżące u podstaw regulacji metabolizmu kropelek lipidów w enocytach pozostają nieuchwytne. Aby rozwiązać ten problem, niezwykle ważne jest opracowanie niezawodnej i czułej metody bezpośredniej wizualizacji dynamicznych zmian kropelek lipidów w enocytach podczas rozwoju i w warunkach stresowych. Korzystając z lipofilowego BODIPY 493/503, barwnika fluorescencyjnego specyficznego dla kropelek lipidów, opisano tutaj szczegółowy protokół preparacji, a następnie barwienia kropelkami lipidów w enocytach larw Drosophila w odpowiedzi na głód. Pozwala to na jakościową analizę dynamiki kropelek lipidów w różnych warunkach za pomocą mikroskopii konfokalnej. Co więcej, ta szybka i wysoce powtarzalna metoda może być również stosowana w genetycznych badaniach przesiewowych do identyfikacji nowych czynników genetycznych związanych z metabolizmem kropelek lipidów w enocytach i innych tkankach.
Lipidy są niezbędne do przetrwania komórek. Oprócz swojej tradycyjnej roli jako integralnych składników systemów błon komórkowych, lipidy odgrywają również kluczowe funkcje w dostarczaniu energii i transdukcji sygnałowej w całym cyklu życia poszczególnych zwierząt1. W związku z tym metabolizm lipidów musi być zgodny ze ścisłymi przepisami, aby utrzymać fizjologiczną hemostazę w komórkach. Wiadomo, że rozregulowanie gospodarki lipidowej prowadzi do różnych chorób, takich jak cukrzyca i stłuszczenie wątroby. Pomimo ogromnego znaczenia metabolizmu lipidów w zdrowiu zwierząt, mechanizmy leżące u podstaw regulacji metabolizmu lipidów pozostają w dużej mierze nieznane.
Drosophila jest szeroko stosowana od lat, odkąd profesor Thomas H. Morgan zaczął używać ich w badaniach dotyczących genetyki i innych podstawowych zagadnień biologicznych2. W ciągu ostatnich kilku dekad pojawiły się dowody na to, że Drosophila jest doskonałym organizmem modelowym w badaniu wielu chorób związanych z metabolizmem lipidów, takich jak otyłość1,3. W szczególności Drosophila ma wysoce konserwatywne geny metaboliczne z ludźmi i posiada podobne istotne tkanki/narządy i typy komórek do metabolizmu lipidów.
Na przykład, ciało tłuszczowe Drosophila, które jest odpowiedzialne za magazynowanie triacyloglicerydów, funkcjonuje analogicznie do ludzkiej tkanki tłuszczowej. Ostatnio wykazano, że grupa wyspecjalizowanych komórek podobnych do hepatocytów (tj. enocytów), które zostały zgłoszone jako funkcjonalny analog ludzkiej wątroby, jest zaangażowana w metabolizm kwasów tłuszczowych i węglowodorów u muszek owocowych4,5. Podobnie jak w przypadku wątroby ssaków, enocyty reagują na głód, aktywując tworzenie kropelek lipidów zarówno u larw, jak i dorosłych Drosophila, co powoduje akumulację kropelek lipidów u enocytów4,6,7,8. Anatomicznie enocyty są ściśle przylegające do podstawowej wewnętrznej powierzchni naskórka bocznego w skupiskach około sześciu komórek na półsegment brzuszny, co uniemożliwia wyizolowanie skupisk enocytów z naskórka. Dlatego enocyty muszą być przyczepione do naskórka podczas preparowania i barwienia.
Lipidy są przechowywane w postaci kropelek lipidów, które są organellami z jednowarstwowymi błonami w komórkach9. Kropelki lipidów występują w prawie wszystkich typach komórek u różnych gatunków10. Dynamika kropelek lipidów, w tym ich wielkość i liczba, zmienia się w odpowiedzi na stresory środowiskowe. Jest to uważane za odzwierciedlenie stanu metabolicznego w odpowiedzi na stres, taki jak starzenie się i głód7,8. Dlatego tak ważne jest opracowanie wykonalnej i wiarygodnej metody jakościowego określania dynamiki kropelek lipidów w enocytach podczas rozwoju i w warunkach stresowych. W szczególności, u larw trzeciego stadium rozwojowego, enocyty zawierają niewiele lub nie zawierają żadnych wykrywalnych kropelek lipidów w warunkach karmienia, ale zawierają liczne duże kropelki lipidów po deprywacji żywieniowej4. Aby zweryfikować skuteczność tej metody, sugeruje się barwienie kropelkami lipidów w enocytach w warunkach głodu.
Obecnie dostępnych jest kilka barwników lipofilowych do barwienia kropelek lipidów, takich jak barwniki niefluorescencyjne Sudan Black i Oil Red O oraz barwniki fluorescencyjne Nile Red i BODIPY 493/50311. Sudan Black i Oil Red O są powszechnie stosowane do tkanek estrów cholesterolu i triacylogliceroli i można je łatwo wykryć za pomocą mikroskopii świetlnej. Jednak stosunkowo wysokie barwienie tła i stosunkowo niska rozdzielczość to dwa czynniki ograniczające jego zastosowania w jakościowej analizie dynamiki kropelek lipidów. Aby przezwyciężyć ograniczenia barwników niefluorescencyjnych, czerwień nilowa i BODIPY 493/503 są stosowane jako idealne substytuty barwienia kropelkami lipidów. Doniesiono, że czerwień nilowa może również wykrywać pewien nieestryfikowany cholesterol, co sprawia, że BODIPY 493/503 jest do pewnego stopnia bardziej specyficznym barwnikiem dla komórkowych kropelek lipidów12,13,14.
Przede wszystkim, aby zaspokoić potrzebę szybkiej i czułej analizy kropelek lipidów w enocytach, ten protokół przedstawia wykonalną i wysoce powtarzalną metodę barwienia specyficznego dla kropelek lipidów na bazie utrwalacza przy użyciu BODIPY 493/503 jako barwnika barwiącego. W tym raporcie enocyty są preparowane, a BODIPY 493/503 jest używany do barwienia kropelkami lipidów w enocytach, w których kropelki lipidów są wykrywane za pomocą mikroskopii konfokalnej. Łatwość i przystępność cenowa tej procedury sprawiają, że idealnie nadaje się ona do modyfikacji i dalszego wykorzystania w innych zastosowaniach, takich jak cytometria przepływowa.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Składanie jaj
2. Leczenie głodu u larw
UWAGA: Jak wspomniano powyżej, u larw trzeciego stadium rozwojowego, w normalnych warunkach żywieniowych w enocytach jest niewiele lub nie ma ich wcale, ale w warunkach stresu, takich jak głód, w oenocytach mogą powstać liczne duże kropelki lipidów. Aby dokładniej zweryfikować tę metodę, konieczne jest wstępne poddanie tych larw obróbce w celu wywołania biogenezy kropelek lipidów w enocytach. Tutaj jako paradygmat wybrano przebieg głodu wynoszący 12 godzin, 24 godziny i 36 godzin. W szczególności krótki okres głodu (np. 3 godziny) jest wystarczający do wywołania wykrywalnych kropelek lipidów w enocytach. Czas głodu może się różnić w zależności od konkretnych celów i ustawień eksperymentalnych.
3. Sekcja enocytów
4. Barwienie kropelkami lipidów
5. Montaż i obrazowanie
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Prawidłowe wykonanie tej procedury powinno skutkować wyraźnym barwieniem kropli lipidowych, co pozwoli określić liczbę i rozmiar kropli lipidowych w oenocytach. Rycina 1A, A', A'' wykazuje, że w oenocytach larw karmionych w sposób prawidłowy na różnych etapach rozwoju znajduje się niewiele wykrywalnych kropli lipidowych (zielone kropki). Rycina 1B,B',B'' wykazuje zwiększoną liczbę kropel lipidowy...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wśród tych opisanych powyżej w tym protokole znajduje się kilka krytycznych etapów, a jednym z nich jest okres składania jaj. Jako tkanka mobilizująca lipidy, enocyt jest bardzo wrażliwy na stan odżywienia 6,8. Wydłużony czas składania jaj może skutkować zatłoczonymi larwami i zwiększoną konkurencją pokarmową, co prowadzi do niedokładnych wyników. Zastosowany w tym protokole 1-godzinny okres składania jaj pozwala larwom rozwijać się bez konkurencji żywieniowej. Z...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.
Ta praca była wspierana przez granty z Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (31671422, 31529004 i 31601112), Projektu 111 (D18010), Projektu Lokalnych Zespołów Innowacyjnych i Badawczych Programu Talentów Rzeki Guangdong Perl (2017BT01S155) oraz Chińskiej Fundacji Nauki Podoktorskiej (2018M640767).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Probówka wirówkowa 50 ml | Corning | 430829 | 50 ml |
| 6 cm szalka Petriego | Thermo Fisher | 150326 | 6 cm |
| Agar | Do pokarmu na muchy | ||
| Folia | aluminiowa N/A | N/A | Chroń klon przed światłem |
| BODIPY 493/503 | Invitrogen | D3922 | Barwnik barwiący kropelki lipidów |
| Mikroskop | konfokalnyLeica | Leica TSC SP5 | Obrazowanie konfokalne |
| Syrop | Do pokarmu dla much | ||
| Mąka | Do pokarmu dla much | ||
| Szkiełko nakrywkowe | Citoglas | 10212424C | 20 i razy; 20 mm, grubość 0,13-0,17 |
| Trzpień preparacyjny | N/A | N/A | |
| Płytka preparcyjna | NIE | DOTYCZY | |
| Bibuła filtracyjna | Nie dotyczy | Nie dotyczy | Średnica: 11 cm |
| Bufor utrwalający | N/A | N/A | 4% paraformaldehydu (PFA) w 1x |
| PBS Kleszcz | Dumont | 11252-30 | #5 |
| Inkubator | Jiangnan | SPX-380 | Do hodowli much |
| Probówka do mikrowirówek | Axygen | MCT-150-C | 1,5 ml |
| Szkiełko mikroskopowe | Citoglas | 10127105P-G | |
| Medium montażowe | VECTASHIELDAntifade Medium montażowe | H-1000 | Medium do montażu Antifade |
| Lakier do paznokci | PanEra | AAPR419 | Uszczelnij szkiełko nakrywkowe |
| Pędzel | N/A | /A | |
| PBS | N/ | A N/A | 1x PBS (137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na2HPO4,1.8 mM KH2PO4, pH 7,4) |
| Rotator | Kylin-Bell Lab Instruments | WH-986 | |
| Nożyczki nożycowe | Smartdata | Medical SR81 | Vannas Wiosenne nożyczki |
| Mąka | Do pokarmu dla much | ||
| Szpatułka | N/A | N/A | |
| Standardowa karma z mąki kukurydzianej | NIE | dotyczy | Zgodnie ze standardowym przepisem na żywność z mąki kukurydzianej |
| Bloomington Stereo mikroskop | Leica | Leica S6E | Do rozwarstwiania tkanek |
| Wytrzyj papier | N/A | N/D | |
| Drożdże | Do pokarmu dla much | ||
| yw | Przechowywane jako zapas laboratoryjny | N/A | Drosophila |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.