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Neuroscience
Análise metabólica do melanogaster da drosófila Larval e adulto cérebros
Análise metabólica do melanogaster da drosófila Larval e adulto cérebros
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Neuroscience
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JoVE Journal Neuroscience
Metabolic Analysis of Drosophila melanogaster Larval and Adult Brains

Análise metabólica do melanogaster da drosófila Larval e adulto cérebros

Full Text
9,993 Views
07:06 min
August 7, 2018

DOI: 10.3791/58007-v

Kathryn E. Neville1, Timothy L. Bosse1, Mia Klekos1, John F. Mills1, Marla Tipping1

1Department of Biology,Providence College

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study details a protocol to measure oxygen consumption and extracellular acidification in the brains of Drosophila melanogaster larvae and adults using a metabolic analyzer. The method involves specialized micro-tissue restraints and aims to investigate metabolic changes in the fly brain under various conditions.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Metabolism
  • Developmental Biology

Background

  • Drosophila melanogaster serves as a model for studying brain metabolism.
  • The impact of glial cell over-proliferation on metabolic reprogramming is investigated.
  • Different diets and behaviors may influence brain metabolism.
  • This technique can extend to other biological systems including imaginal discs and C. elegans.

Purpose of Study

  • To develop a reliable method for analyzing metabolic activity in Drosophila brains.
  • To understand how various factors alter brain metabolism.
  • To gather insights into metabolic changes linked with growth and cellular proliferation.

Methods Used

  • The main platform utilized is a metabolic analyzer designed for intact brain tissues.
  • The biological model involves dissecting the larval and adult brains from Drosophila.
  • Micro-tissue restraints are critical for the assay, ensuring stability and accurate results.
  • Key steps include dissection under a microscope and precise placement within assay wells.
  • The study employs oxygen consumption and extracellular acidification measurements.

Main Results

  • The optimized protocol yields stable OCR readings exceeding 150 picomoles per minute.
  • Findings reveal differences in ECAR between larval and adult brains.
  • Notable metabolic responses are observed, including reduced OCR upon mitochondrial inhibition.
  • Glycolytic activity is heightened during larval stages, indicating metabolic adaptations for growth.

Conclusions

  • This study provides a method to explore metabolic dynamics in Drosophila brains.
  • The integration of metabolic measurements enhances our understanding of brain metabolism.
  • Findings have implications for studying neuronal mechanisms and responses to growth signals.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of the metabolic analyzer used?
The metabolic analyzer allows for precise, real-time measurements of oxygen consumption and acidification, providing insights into metabolic dynamics.
How are the Drosophila brains prepared for analysis?
Brains are dissected from late-third instar larvae and adults, ensuring they remain intact for accurate metabolic measurement.
What types of data are obtained through this method?
The method collects data on oxygen consumption rates (OCR) and extracellular acidification rates (ECAR), which reflect metabolic activity.
Can this technique be adapted for other biological models?
Yes, similar techniques can be applied to other tissues, such as imaginal discs and C. elegans, enabling broader metabolic studies.
What are some limitations of this protocol?
Care must be taken to ensure proper centering of the brains within micro-tissue restraints, as misalignment can affect results.
How long do the metabolic readings remain stable?
The metabolic readings can be maintained for at least 30 minutes after setup, providing a reliable timeframe for analysis.
What is the significance of elevated glycolysis during larval stages?
Increased glycolytic activity supports growth and development during the larval stages, demonstrating the metabolic adaptations of the fly brain.

Apresentamos um protocolo para medição de consumo de oxigênio e a acidificação extracelular nos cérebros de larvas e adultos de Drosophila melanogaster . Um analisador metabólico é utilizado com um protocolo adaptado e otimizado. Microtecido restrições são uma componente essencial do presente protocolo e foram concebidas e criadas especificamente para a sua utilização nesta análise.

Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave sobre o metabolismo cerebral da Drosophila e como a proliferação excessiva de células gliais afeta a reprogramação metabólica, se a dieta ou o comportamento alteram o metabolismo. A principal vantagem dessa técnica é que os cérebros das moscas podem ser analisados metabolicamente como um tecido intacto inteiro com resultados reprodutíveis obtidos medindo apenas um cérebro por vez. Embora esse método possa fornecer informações sobre o metabolismo do cérebro da mosca, ele também pode ser aplicado a outros tecidos e sistemas modelo, como discos imaginários e C.elegans, respectivamente.

Para preparar as restrições de microtecido, no recipiente de armazenamento, selecione uma restrição de microtecido por cérebro que está sendo medido, mais pelo menos três para uso como controles somente de contenção. Usando uma cesta de malha e uma placa de seis poços, enxágue as restrições com etanol a setenta por cento e lave-as com água desionizada três vezes, cada vez por dois minutos. Realize lavagens adicionais com água se as restrições ainda exalarem odor de álcool.

Lave as restrições de micro-tecido em meios de ensaio e deixe-as na solução até que estejam prontas para uso. Para dissecar o cérebro larval de Drosophila melanogaster, selecione as larvas do final do terceiro ínstar de um frasco de moscas do Órgão R cultivadas. Coloque a larva no poço de uma placa de dissecação limpa contendo 500 microlitros de 1x PBS.

Em seguida, lave a larva sacudindo-a suavemente no poço e transfira-a para outro poço limpo. Em seguida, coloque a placa pontual sob o microscópio de dissecação. Segure a larva em sua barriga com uma pinça enquanto segura os ganchos dos olhos com uma segunda pinça.

Puxe a larva com cuidado e suavidade em direções opostas usando os dois conjuntos de pinças. Visualize o cérebro que normalmente fica preso aos ganchos oculares e geralmente tem discos antenais oculares presos a ele. Usando os ganchos oculares para manter o cérebro no lugar, remova cuidadosamente os tecidos adicionais.

Por fim, separe os ganchos oculares do cérebro. Em seguida, use uma pinça para transferir o cérebro dissecado para um novo poço contendo 1x PBS. Para adicionar os cérebros dissecados a uma placa de ensaio metabólico de 96 poços, primeiro adicione 50 microlitros de meio de ensaio a todos os poços, incluindo os poços experimental, controle, somente restrição e de fundo.

Em seguida, coloque cuidadosamente um cérebro em cada poço. Sob o microscópio de dissecação, use uma microssonda de agulha dobrada para pressionar os cérebros no fundo do poço. Posicione suavemente os cérebros no meio das três esferas elevadas usando a sonda.

Para adicionar uma restrição de microtecido à placa de ensaio metabólico de 96 poços, primeiro coloque-a na borda. Sob um microscópio, oriente-o com o anel de plástico voltado para baixo e a malha na parte superior. Em seguida, remova a placa do microscópio.

Use a pinça para segurar a restrição em ambos os lados e solte-a suavemente no poço. Use uma microssonda de agulha dobrada para pressionar a restrição no poço. As restrições de microtecidos devem ser posicionadas adequadamente sobre o cérebro centrado em cada poço para que esta técnica forneça resultados significativos.

Sob o microscópio, verifique se o cérebro dissecado pode ser visto através da restrição do tecido e se está centralizado no poço e repita o procedimento para todos os poços que serão usados no ensaio. Adicione cuidadosamente 130 microlitros de meios de ensaio a cada um dos poços experimentais, de controle e somente de restrição. Verifique se os cérebros e as restrições de microtecidos não se moveram ao adicionar a mídia.

Em seguida, adicione 180 microlitros de meios de ensaio aos quatro poços de canto para uso como controle de fundo. Neste procedimento, remova a placa de utilidade e adicione a placa celular sem a tampa na mesma orientação do analisador metabólico. Selecione Carregar placa de célula "para que o instrumento pegue a placa de célula e feche a bandeja e, em seguida, inicie o ensaio.

Quando o ensaio estiver concluído, remova a placa celular e o cartucho ejetados. Usando um microscópio de dissecação, verifique se os cérebros e as restrições de microtecidos ainda estão posicionados corretamente no poço após a conclusão do ensaio e exclua quaisquer poços com anormalidades da análise. Quando as condições otimizadas são seguidas, os ensaios com os cérebros larvais e adultos resultam em leituras de OCR ligeiramente superiores a 150 picomoles por minuto no sexto ponto de tempo estabilizado, cerca de 25 minutos após o início do ensaio.

Essa taxa é mantida por pelo menos 30 minutos e até duas horas. O ECAR é ligeiramente menor em cérebros adultos do que em cérebros larvais no sexto ponto de tempo e é mantido por pelo menos 30 minutos. Esse achado corresponde a um aumento da glicólise durante os estágios larvais para apoiar o crescimento.

Uma injeção com um inibidor mitocondrial, como a oligomicina, reduz as leituras de OCR para revelar a respiração dependente de ATP e o tratamento adicional com rotenona e antimicina A reduz o OCR para revelar o consumo de oxigênio não mitocondrial. Ao tentar este procedimento, é importante lembrar de centralizar os cérebros e garantir que a restrição do microtecido esteja presa no lugar antes de executar o ensaio e durante a análise. Após este procedimento, outros métodos, como PCR quantitativo e análise de western blot, podem ser realizados para responder a perguntas adicionais sobre como a expressão gênica contribui para o fenótipo metabólico observado.

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Neurociência edição 138 consumo de oxigênio acidificação do extracelular analisador metabólica metabolismo ex vivo Drosophila melanogaster reprogramação metabólica

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