Ta praca opisuje protokół ilościowego oznaczania poziomu etanolu w zarodku danio pręgowanego za pomocą chromatografii gazowej w przestrzeni głowy, od właściwych metod ekspozycji do przetwarzania zarodków i analizy etanolu.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ta praca opisuje protokół ilościowego oznaczania poziomu etanolu w zarodku danio pręgowanego za pomocą chromatografii gazowej w przestrzeni głowy, od właściwych metod ekspozycji do przetwarzania zarodków i analizy etanolu.
Alkoholowe Zaburzenia Płodowe (FASD) opisują bardzo zmienne kontinuum wad rozwojowych wywołanych etanolem, w tym dysmorfologii twarzy i zaburzeń neurologicznych. Ze złożoną patologią FASD dotyka około 1 na 100 dzieci urodzonych w Stanach Zjednoczonych każdego roku. Ze względu na bardzo zmienny charakter FASD, modele zwierzęce okazały się kluczowe w naszym obecnym mechanistycznym rozumieniu wad rozwojowych wywołanych etanolem. Coraz więcej laboratoriów koncentruje się na wykorzystaniu danio pręgowanego do badania wad rozwojowych wywołanych etanolem. Danio pręgowany wytwarza dużą liczbę zewnętrznie zapłodnionych, genetycznie podatnych, półprzezroczystych zarodków. Pozwala to naukowcom precyzyjnie kontrolować czas i dawkę ekspozycji na etanol w wielu kontekstach genetycznych oraz określić ilościowo wpływ ekspozycji na etanol w zarodku za pomocą technik obrazowania na żywo. To, w połączeniu z wysokim stopniem zachowania zarówno genetyki, jak i rozwoju z ludźmi, dowiodło, że danio pręgowany jest potężnym modelem do badania mechanistycznych podstaw teratogenności etanolu. Jednak schematy ekspozycji na etanol różniły się w różnych badaniach nad danio pręgowanym, co zakłóciło interpretację danych z danio pręgowanego w tych badaniach. Oto protokół ilościowego oznaczania stężeń etanolu w zarodkach danio pręgowanego za pomocą chromatografii gazowej w przestrzeni głowy.
Alkoholowe Zaburzenia Płodowe (FASD) opisują szeroki wachlarz zaburzeń neurologicznych i dysmorfologii twarzoczaszki związanych z ekspozycją na embrionalny etanol1. Wiele czynników, w tym czas i dawka ekspozycji na etanol oraz tło genetyczne, przyczynia się do zmienności FASD2,3. U ludzi złożony związek tych zmiennych sprawia, że badanie i zrozumienie etiologii FASD jest trudne. Modele zwierzęce okazały się kluczowe dla pogłębienia naszej wiedzy na temat mechanistycznych podstaw teratogenności etanolu. Do badania wielu aspektów FASD wykorzystano szeroką gamę systemów modeli zwierzęcych, a wyniki były niezwykle zgodne z tym, co stwierdzono w ekspozycji u ludzi4. Systemy modeli gryzoni są używane do badania wielu aspektów FASD, przy czym myszy są najczęstsze5,6,7. Większość tej pracy skupiała się na wadach rozwojowych spowodowanych wczesną ekspozycją na etanol8, chociaż wykazano, że późniejsze narażenie na etanol również powoduje anomalie rozwojowe9. Co więcej, genetyczne zdolności myszy znacznie pomogły nam w badaniu genetycznych podstaw FASD10,11. Te badania na myszach silnie sugerują, że istnieją interakcje gen-etanol ze szlakiem sonic hedgehog, sygnalizacją kwasu retinowego, dysmutazą ponadtlenkową, syntazą tlenku azotu I, Aldh2 i Fancd28,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21. Badania te pokazują, że modele zwierzęce mają kluczowe znaczenie dla pogłębienia naszej wiedzy na temat FASD i jego mechanizmów leżących u podstaw.
Danio pręgowany stał się potężnym modelowym systemem do badania wielu aspektów teratogenezy etanolu22,23. Ze względu na ich zewnętrzne zapłodnienie, wysoką płodność, podatność genetyczną i możliwości obrazowania na żywo, danio pręgowany idealnie nadaje się do badania takich czynników, jak czas, dawkowanie i genetyka teratogenezy etanolu. Etanol może być podawany do precyzyjnie zaawansowanych zarodków, a zarodki mogą być następnie obrazowane w celu zbadania bezpośredniego wpływu etanolu na procesy rozwojowe. Ta praca może być bezpośrednio związana z ludźmi, ponieważ genetyczne programy rozwoju są wysoce konserwatywne między danio pręgowanym a ludźmi i dlatego mogą pomóc w prowadzeniu badań FASD na ludziach24. Podczas gdy danio pręgowany był używany do badania teratogenezy etanolu, brak konsensusu w raportowaniu embrionalnych stężeń etanolu utrudnia porównanie z ludźmi25. W układach ssaków poziom alkoholu we krwi koreluje bezpośrednio z poziomem etanolu w tkankach26. Wiele badań nad danio pręgowanym traktuje zarodki przed całkowitym utworzeniem ich układu krążenia. Ponieważ nie ma próbki matki do zbadania, wymagany jest proces oceny stężeń etanolu w celu ilościowego określenia poziomu etanolu w zarodku. W tym miejscu opisujemy proces ilościowego określania stężeń etanolu w rozwijającym się zarodku danio pręgowanego za pomocą chromatografii gazowej w przestrzeni głowowej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie embriony danio przeżwrotników wykorzystane w tej procedurze były hodowane i rozmnażane zgodnie z ustanowionymi protokołami IACUC27. Protokoły te zostały zatwierdzone przez University of Texas at Austin oraz University of Louisville.
UWAGA: W niniejszym badaniu wykorzystano linię danio pręgowanego Tg(fli1:EGFP)y128. Cała woda użyta w tej procedurze to sterylna woda z odwróconej osmozy. Wszystkie analizy statystyczne wykonano przy użyciu programu Graphpad Prism v8.2.1.
1. Przygotowanie pożywki dla embrionów
2. Pomiar objętości zarodka metodą wypierania wody
UWAGA: W niniejszym protokole wykorzystano zarodki w 24 h po zapłodnieniu (hpf) (Rysunek 1). Zarodki użyte do pomiarów objętości nie są wykorzystywane w analizie etanolu.


3. Traktowanie embrionów etanolem
4. Przygotowanie procedury przed analizą zarodków metodą chromatografii gazowej z analizą przestrzeni nad próbką
5. Przygotowanie embrionów do chromatografii gazowej z analizą przestrzeni nad próbką
UWAGA: Zarówno embriony w błonach trofoblastycznych, jak i te wcześniej z nich usunięte, są traktowane w ten sam sposób w celu zapewnienia spójności w obliczeniach czynników rozcieńczenia.
6. Przygotowanie pożywek i standardów etanolu
7. Przygotowanie chromatografu gazowego z analizą przestrzeni nad próbką
UWAGA: Ta konfiguracja i protokół mogą wymagać modyfikacji w zależności od użytego chromatografu gazowego. Chromatografia gazowa przestrzeni nad próbką (head space) jest stosowana do ilościowego oznaczenia poziomu etanolu, a nie do separacji.
8. Pomiary próbek przy użyciu chromatografii gazowej z analizą przestrzeni nad próbką
9. Integracja piku etanolu w próbce i analiza stężenia próbki
UWAGA: Wszystkie wartości od punktu 9.3 wzwyż zostały obliczone w pliku Excel, w którym wszystkie równania zostały wypełnione automatycznie.




Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poziom etanolu we krwi nie może być oznaczony u wczesnych zarodków danio pręgowanego, ponieważ nie posiadają one jeszcze pełnoprawnie uformowanego układu krążenia. Aby określić stężenie etanolu w zarodkach danio pręgowanego, poziom etanolu mierzy się bezpośrednio w homogenizowanych tkankach zarodkowych. Aby poprawnie zmierzyć stężenie etanolu w zarodkach, należy uwzględnić objętość zarodka. Zarodek (z dołączonym żółtkiem) znajduje się wewnątrz cieśni (skorupki jaja), otoczony płynem pozazarodkowym (R...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Jako system modelowy danio pręgowany idealnie nadaje się do badania wpływu czynników środowiskowych na rozwój. Produkują one dużą liczbę zapłodnionych zewnętrznie zarodków, co pozwala na precyzyjne określenie czasu i dawkowania w badaniach nad etanolem. To, w połączeniu z możliwościami obrazowania na żywo oraz ochroną genetyczną i rozwojową u ludzi, sprawia, że danio pręgowany jest potężnym systemem modelowym do badań teratologicznych. Opisano protokół pomiaru embrionalnych stężeń etanolu w rozwijających się zarodkach da...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Badania przedstawione w tym artykule były wspierane przez poprzednie granty z National Institutes of Health/National Institute of Dental and Craniofacial Research (NIH/NIDCR) R01DE020884 dla J.K.E. i National Institutes of Health/National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIH/NIAAA) F32AA021320 dla C.B.L. oraz przez obecny grant z National Institutes of Health/National Institute on Alcohol Abuse (NIH/NIAAA) R00AA023560 dla C.B.L. Dziękujemy firmie Rueben Gonzales za dostarczenie i pomoc w analizie metodą chromatografu gazowego. Dziękujemy Tiahnie Ontiveros i dr Ginie Nobles za pomoc w pisaniu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Powietrze | dostarczane na podstawie umowy z uniwersytetem | ||
| Waga analityczna | VWR | 10204-962 | |
| AutoSampler, CP-8400 Autosampler | chromatografu gazowego | Varian | |
| Chlorek wapnia | VWR | 97062-590 | |
| Etanol | Decon Labs | 2701 | |
| Fiolka do chromatografu gazowego z przegrodą politetrafluoroetylenową/silikonową i plastikową nasadką 2 ml | Agilent | 8010-0198 | Można ponownie użyć fiolek po oczyszczeniu, ale nie nakrętek/przegród |
| Chromatograf gazowy, CP-3800 | Varian | ||
| Helium | Dostarczony na podstawie umowy z uniwersytetem | ||
| Kolumna kapilarna HP Innowax | Agilent | 19095N-123I | 30 m x 0,53 mm x 1,0 μ m gruba folia |
| Hyrdogen | Dostarczony na podstawie umowy z uniwersytetem | ||
| Siarczan magnezu (heptahydrat) | Fisher Scientific | M63-500 | |
| Probówka do mikrowirówek 1,5 ml | Fisher Scientific | 2682002 | |
| Końcówki do mikropipet 10 i mu; L | Fisher Scientific | 13611106 | |
| Końcówki do mikropipet 1000 μ L | Fisher Scientific | 13611127 | |
| Końcówki do mikropipet 200 μ L | Fisher Scientific | 13611112 | |
| szalki Petriego 100 mm | Fisher Scientific | FB012924 | |
| Pipetman L p1000L Mikropipeta | Gilson | FA10006M | |
| Pipetman L p200L Mikropipeta | Gilson | FA10005M | |
| Pipetman L p2L Mikropipeta | Gilson | FA10001M | |
| Przegroda politetrafluoroetylenowa/silikonowa oraz plastikowa nasadka | Agilent | 5190-7021 | Wymienne nakrętki/przegrody do fiolek do chromatografu gazowego |
| Chlorek potasu | Fisher Scientific | P217-500 | |
| Fosforan potasu (dwuzasadowy) | VWR | BDH9266-500G | |
| Pronase | VWR | 97062-916 | |
| Koraliki krzemionkowe 5 mm | Produkty Biospec | 11079105z | |
| Koraliki krzemionkowe 1,0 mm | Biospec Products | 11079110z | |
| Wodorowęglan sodu | VWR | BDH9280-500G | |
| Chlorek sodu | Fisher Scientific | S271-500 | |
| Fosforan sodu (dwuzasadowy) | Fisher Scientific | S374-500 | |
| Zespół włókien do mikroekstrakcji do fazy stałej Karboksen/Polidimetylosiloksan | Millipore Sigma | 57343-U | Włókna zamienne |
| Stacja robocza do chromatografii gwiaździstej | Oprogramowanie do chromatografii | varianowej | |
| Thermogreen Low Bleed (LB-2) Septa | Millipore Sigma | 23154 | Wymienna przegroda wlotowa |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.