The CApillary FEeder (CAFE) assay is a simple, budget-friendly, highly reliable method for investigating mechanisms underlying food intake. Used with the highly versatile genetic model organism Drosophila melanogaster, it provides a powerful means of gaining new insights into regulatory mechanisms of food intake.
For most animals, feeding is an essential behavior for securing survival, and it influences development, locomotion, health and reproduction. Ingestion of the right type and quantity of food therefore has a major influence on quality of life. Research on feeding behavior focuses on the underlying processes that ensure actual feeding and unravels the role of factors regulating internal energy homeostasis and the neuronal bases of decision-making. The model organism Drosophila melanogaster, with its great variety of genetically traceable tools for labeling and manipulating single neurons, allows mapping of neuronal networks and identification of molecular signaling cascades involved in the regulation of food intake. This report demonstrates the CApillary FEeder assay (CAFE) and shows how to measure food intake in a group of flies for time spans ranging from hours to days. This easy-to-use assay consists of glass capillaries filled with liquid food that flies can freely access and feed on. Food consumption in the assay is accurately determined using simple measurement tools. Herein we describe step-by-step the method from setup to successful execution of the CAFE assay, and provide practical examples to analyze the food intake of a group of flies under controlled conditions. The reader is guided through possible limitations of the assay, and advantages and disadvantages of the method compared to other feeding assays in D. melanogaster are evaluated.
Питание имеет важное значение; Тем не менее, дерегулирование приема пищи , что приводит к расстройствами пищевого поведения , такие как булимия, анорексия или общей тенденции к переедать требует затрат на отдельных людей и общества в целом 1, 2, 3. Цель настоящего исследования заключается в раскрытии механизмов регуляции потребления пищи и обеспечить стратегию обхода образование расстройства. Многочисленные исследования с использованием модельных организмов млекопитающих обеспечили новые проникновения в суть схемы и роли сигнальных систем в расстройств пищевого поведения 4, 5, 6. Тем не менее, наши знания о нейронных и молекулярных основ, лежащих в основе этих нарушений остается далека от завершения. В последние годы плодовой мушки дрозофилы стал ценным модельной системой для распутывания основных механистических понимание регуляции metabolisм 7, 8, 9. Капилляра Feeder (CAFE) тест для дрозофилы был создан в лаборатории Сеймура Бензером в 2007 году , вдохновленный более ранней работе Dethier в Blowfly 10, 11. Анализ КАФЕ позволило непосредственно измерить потребление пищи в дрозофилы. В этой поведенческой тестовой системе, мухи питаются жидкой пищей, представленной в градуированных стеклянных капилляров, помещенных внутри флакона. Снижение капиллярной мениска указывает на потерю раствора пищи через испарение и потребление продуктов питания. Определение скорости испарения по флаконах без мух позволяет точно количественно оценить потребление пищи.
Анализ CAFE является одним из нескольких поведенческих парадигм , используемых для измерения кормления в дрозофилы и исследователи должны выбрать наиболее подходящий для их конкретныхвопрос. Решение об использовании определенного анализа следует учитывать следующие моменты: характер пищи при условии; условие кормления; измерение потребления или поглощение питательных веществ и потребления продуктов питания по расследованию или ответ на питание.
Анализ CAFE, как описано в настоящем докладе, идеально подходит для приема пищи следующие жидкого источника питания при вертикальном состоянии питания. В качестве альтернативы прием пищи может быть измерена для летучей группы на цветном источника питания во флаконе или на тарелку. Мухи, как правило, погибают или под наркозом после кормления и количество съеденной красителя определяется с помощью спектрофотометрии или визуального осмотра окрашенном живота. Мухи начинают экскретировать съеденной пищи только через 30 минут после приема, поэтому такой подход трудно использовать для анализа непрерывного длительного кормления поведения , 12, 13.
В отличие от мух сохраняются при рассасывающиеся красителяс с радиоактивной метки используются и их потребление радиоизотопом оценивается в сцинтилляционном счетчике 14, 15. Поглощение радиоактивной системой муха пищеварительном делает возможным долгосрочное измерение поглощения пищи, но может привести к недооценке потребления из-за непоглощаемой и выводится из организма молекул трассеров. Другой подход для измерения реакции на продукты питания в дрозофилы является ответом расширение хоботок (PER), который обычно имеет место для приема пищи 16. Этот элегантный метод измеряет первоначальный ответ на пищевой стимул, но не записывает количество потребления. Прием пищи динамически изменяется во время кормления с использованием нескольких пост-пищеварительные сигналы обратной связи , которые имеют решающее значение для регулирования подачи 17, 18. Несколько попыток было сделано в последние годы для сбора данных полуавтомат в анализе PER <sдо класса = "внешние ссылки"> 19, 20. ПЕР детектируется электрической шлифовальной шкурки или комбинации электродов и подсчитаны с помощью компьютера. Сочетание анализа PER с поглощением радиоизотопов показали , что этот анализ ограничивается низкой чувствительностью к обнаружению количества кормления различий 18. Анализ ручной подачи (Mafe) 21, в котором муха подается вручную с стеклянного капилляра, недавно был разработан для измерения поглощения пищи в одной иммобилизованной муха. Анализ Mafe устраняет помехи поиска пищи и кормления инициацию и имеет разрешение по времени в секундах, а также инициирование PER и потребление пищи может контролироваться независимо друг от друга в анализе. Тем не менее, путь , в котором иммобилизация лету затрагивает некоторые аспекты пищевого поведения (например , локомоции, мотивация) по- прежнему должна быть исследована. Для получения отличных сравнительных обзоров различных анализов для измерения потребления пищи у дрозофилы меняlanogaster и помочь исследователям найти наиболее подходящий, просматривать отчеты по Дешпанде и Маркса 13, 22.
Анализ КАФЕ позволяет избежать некоторых недостатков других анализов, описанных выше, и сочетает в себе простоту использования с надежного измерения потребления пищи. Здесь приводится подробное описание анализа CAFE обеспечивается, и мы покажем простой модификации установки, чтобы уменьшить испарение. Типичные результаты анализа, включая два пищевого выбора (краткосрочной и долгосрочной), а также поглощение сахарозы мух демонстрируется. В ходе обсуждения мы сравним наш метод, описанный с альтернативными способами для выполнения анализа CAFE, и выдвигают на первый план потенциальные ограничения.
В докладе описывается анализ CAFE в моде шаг за шагом, сосредоточив внимание на технической установке и его успешной работы в лаборатории. Благодаря своей простоте, этот анализ также может быть использован в качестве педагогически школьного эксперимента. Примеры показывают , что анализ …
The authors have nothing to disclose.
We thank the past and present members of the Scholz lab for discussion and Helga Döring for excellent technical support. We especially thank the members of the Biocenter workshop of the University of Cologne for their support and creativity. The work is supported by SFB 1340, SysMedAlc, and DAAD-Siemens.
Vials (breeding) | Greiner Bio-One | 960177 | www.greinerbioone.com |
Vials (CAFE assay) | Greiner Bio-One | 217101 | www.greinerbioone.com |
Lid-CAFE assay | Workshop | – | – |
Plastic box, low wall | Plastime | 353 | www.plastime.it |
Cover for the plastic box | Workshop | – | – |
Capillaries | BLAUBRAND | REF 7087 07 | www.brand.de |
Pipette tips | Greiner Bio-One | 771290 | www.greinerbioone.com |
Filter paper circles | Whatman | 10 311 804 | www.sigmaaldrich.com |
D(+)-Sucrose | AppliChem | 57-50-1 | www.applichem.com |
Ethanol absolute | VWR Chemicals | 20,821,330 | www.vwr.com |
Food color (red, E124) | Backfun | 10027 | www.backfun.de |
Food color (blue, E133) | Backfun | 10030 | www.backfun.de |
Soap solution (CVK 8) | CVH | 103220 | www.cvh.de |
Digital caliper | GARANT | 412,616 | www.hoffmann-group.com |
Vials (breeding) | Height 9.8 cm, diameter 4.8 cm | ||
Vials (CAFE assay) | Height 8 cm, diameter 3.3 cm | ||
Lid-CAFE assay | Produced in university workshop, technical drawing supplied | ||
Plastic box, low wall | A plastic grid inlay was custom-made for 8 x 10 vial positions | ||
Cover for the plastic box | Dimensions (37 x29 x18 cm) | ||
Capillaries | DIN ISO 7550 norm, IVD-guideline 98/79 EG, ends polished | ||
Pipette tips | Pipettes for the outer circle are cut according to the lid | ||
Filter paper circles | 45 mm diameter works nicely if folded for the vials used | ||
D(+)-Sucrose | Not harmful | ||
Ethanol absolute | Highly flammable liquid and vapor | ||
Food color (red, E124) | Not stated | ||
Food color (blue, E133) | Not stated | ||
Soap solution (CVK 8) | Odor neutral soap | ||
Digital caliper | |||
Standard fly food | (for 20 L) | ||
Agar | 160 g | ||
Brewer`s Yeast | 299.33 g | ||
Cornmeal | 1200g | ||
Molasses | 1.6 L | ||
Propionic acid | 57.3 mL | ||
Nipagin 30% | 160 mL |