RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Bu protokol, sıvı kültürdeki bakterilerin klirensinin ölçülmesine dayalı olarak Caenorhabditis elegans besleme hızını ölçmek için bir testi tanımlar.
Beslenme, bir organizmanın büyümesi, üremesi ve hayatta kalması için gerekli bir biyolojik süreçtir. Bu test, yaşlanma veya metabolizmanın genetiğini incelerken önemli bir parametre olan Caenorhabditis elegans'ın (C. elegans) gıda alımını ölçmeyi amaçlamaktadır. Çoğu türde beslenme, sağlanan besin miktarı ile belirli bir zaman aralığından sonra kalan miktar arasındaki farkın ölçülmesiyle belirlenir. Burada sunulan yöntem, C. elegans'ın beslenmesini belirlemek için aynı stratejiyi kullanır. C. elegans'ın besin kaynağı olan bakteri miktarını 72 saat içinde temizler. Bu yöntem, 96 oyuklu mikrotitre plakaları kullanır ve yüzlerce ilacın, diğer hayvan modellerinde mümkün olmayan bir hız ve derinlikte gıda alımını modüle etme yetenekleri açısından taranmasına izin vermiştir. Bu tahlilin gücü, beslenme ve yaşam süresinin aynı anda ölçülmesine izin vermesi ve gıdanın yok oluşunu doğrudan ölçmesi ve bu nedenle, diğer organizmalar için kullanılan aynı ilkelere dayanması ve türden türe karşılaştırmayı kolaylaştırmasıdır.
Caenorhabditis elegans, yaşlanma araştırmalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Diyet kısıtlaması, azalmış mitokondriyal aktivite veya azalmış insülin sinyalizasyonunun neden olduğu metabolizma aracılı uzun ömürlülüğün altında yatan genetiği incelemek için güçlü bir model olmuştur. 1,2,3,4,5,6,7. Bununla birlikte, hayvanın küçük boyutu nedeniyle C. elegans için uzun ömürlülük bağlamında beslenmenin ölçülmesinin zor olduğu kanıtlanmıştır 3,8,9,10,11,12,13,14,15.
Beslenme, hayatta kalmak için gerekli olan temel bir biyolojik davranıştır ve sıkı düzenlemesi, metabolik sağlığın, üremenin ve yaşlanmanın sürdürülmesinin merkezinde yer alır. Beslenme davranışı, hem sinir sisteminde hem de çevrede çoklu sinyal yolları tarafından kontrol edilir ve bu nedenle yalnızca in vivo olarak incelenebilir 16,17,18,19. Beslenme, üç sütundan ilkini temsil eder: (i) enerji alımı, (ii) enerji depolama ve (iii) bir organizmanın enerji homeostazını yöneten enerji harcaması. C. elegans'ta beslenme, esas olarak, farenksin kasılma hızı ile tanımlandığı gibi, faringeal pompalamanın ölçülmesiyle araştırılmıştır. Bu yaklaşım, C. elegans'ın beslenme davranışı 3,4,8,12,13,20,21; Bununla birlikte, özellikle kısa dakika aralıklarında ölçülen faringeal pompalama, mutlaka gıda alımı ile ilişkili değildir.
Gıda alımı sadece faringeal pompalama hızı ile değil, aynı zamanda beslenme nöbetlerinin süresi ve sıklığı ve gıda bakterilerinin yoğunluğu gibi parametreler tarafından da belirlenir. Bir hayvan çok yüksek bir faringeal pompalamaya sahip olabilir, ancak beslenme nöbetlerinin uzunluğu daha kısa olabilir ve bu da artan oranı dengeler. Diğer bir kafa karıştırıcı faktör, pompalamanın bakterileri yutabileceği veya yutamayacağı veya öğütemeyeceği verimliliktir. Gıda alımının faringeal pompalamadan ayrılmasının aşırı bir örneği, herhangi bir gıda (bakteri) bulunmadan serotonin ilavesidir. Eksojen serotonin varlığında, hayvanlar yüksek oranda pompalanır, ancak bakteri olmadan, yüksek pompalama hızı gıda alımına yol açmaz 2,6,13,22,23.
Burada sunulan bakteri temizleme yöntemi, zaman içinde bakteri konsantrasyonlarının azalması olarak tek tek kuyucuklardaki solucan popülasyonlarının gıda alımını ölçer (Şekil 1). Bu yaklaşım, gıdanın ortadan kaybolmasının gıda alımının bir ölçüsünü temsil ettiği diğer türlerde kullanılanlara benzer 10,11,24,25,26,27,28. Orijinal yayında, C. elegans'ı 15N izotop etiketli bakteri11 ile besleyerek gıda alımını ölçmek için bu yöntemi doğruladık. Kütle spektrometresi ile yapılan müteakip ölçümler, bakterilerin yok oluşunun ölçülmesinin, izotop etiketlemesinin oluşumu ile güçlü bir şekilde ilişkili olduğunu ve bakterilerin hayvana gerçek alımını ortaya çıkardığını gösterdi11. Bu nedenle, bakteri temizleme testinin çoğu durumda gıda alımını temsil ettiğinden eminiz. Testin amacı, faringeal pompalama testinin yerini almak değil, C. elegans'ta beslenme ve metabolizmayı ve bunun yaşlanma ve uzun ömür ile nasıl ilişkili olduğunu incelemek için tahlillerin araç kutusuna eklemektir.

Şekil 1: Bakteriyel klirens testinin şeması. Protokolün ana bölümlerinin grafiksel taslağı (Yukarıdan aşağıya): Bakterilerin hazırlanması, solucan popülasyonunun senkronize edilmesi, 96 oyuklu plakalarda tohumlama, solucanların sterilize edilmesi, ilaç eklenmesi, 1. ve 4. günlerde OD600'ün ölçülmesi. Bu belirli adımların ayrıntılı bir açıklaması, her tasvirin solunda belirtilmiştir. Kısaltmalar: OD = optik yoğunluk; FUdR = florodeoksiüridin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
1. Bakteri hazırlama
NOT: Bu bölüm, bu tahlilde kullanılan besleme bakterilerinin hazırlanmasını detaylandırır. Testte kullanılan spesifik E. coli suşu OP50 olarak adlandırılır. OP50, C. elegans'ı beslemek için en yaygın kullanılan türdür. Kullanılan OP50 suşu, solucan kültürünün diğer bakterilerle çapraz kontaminasyonunu önleyen Karbenisilin/Ampisilin'e dirençlidir9.
2. Senkron solucan kültürü hazırlama
NOT: Bu bölümde, senkron bir solucan popülasyonunun hazırlanması anlatılmaktadır. Solucan popülasyonları ile temas eden tüm materyaller sterildir. Aksi belirtilmedikçe tüm plakalar 20 °C'de tutulur.
3. Gıda alım verilerinin analizi

Şekil 2: Tasarım ve analiz. (A, B) H satırında "solucansız" kontrol kuyuları ile 4 ve 6 koşulları için olası plaka tasarımları. Bu kuyular kendi kendine analiz oranını belirlemek için gereklidir. Her plakada, referans olarak her zaman bir N2 işlenmemiş kontrol popülasyonu ekleyin. (C) Sağlanan elektronik tabloda solucan sayısı (yeşil kutu), 1. ve 4. günlerdeki iki OD600 ölçümü (turuncu kutular), kendi kendine analiz değerleri (mavi kutu) ve kırmızı kutuda formül (2) ((OD600 -kendi kendine analiz)/X0) kullanılarak yapılan değerlendirme ile toplanan örnek veriler. Burada gösterilen özel örnek, (B)'de gösterilen plaka tasarımını kullanır. Kısaltmalar: OD = optik yoğunluk; X0 = kuyucuk başına solucan sayısı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
NOT: Bu bölüm, bu protokolün 2. bölümündeki gıda alımı verilerinin nasıl analiz edildiğini açıklamaktadır. Hesaplanacak ilk değerler kendi kendine kontrol değerleridir. Bakteriler, solucanların yokluğunda bile zamanla sıvı içinde parçalanır. Bu selflysis değeri de birçok kimyasaldan etkilenebilir ve bir solucanın besin alımına kıyasla nispeten büyük olduğu için kontrol edilmesi gerekir. Adım 2.3.1.4'te açıklandığı ve Şekil 2A, B'deki plaka düzeninde gösterildiği gibi, H satırı solucanlar hariç aynı çözeltiyi içerir. Şekil 2B'de gösterilen plaka kurulumumuzda, iki ilgili kendi kendine kontrol kuyusu ile koşul başına 14 kuyu vardır (satır H, "solucan yok").
(2).
Şekil 3: Temsili veriler. (A) Grafik, serotonin konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak gıda alımındaki kıvrım değişiminin doz-yanıt eğrilerini göstermektedir. Tüm veriler, N2 bazal beslenmeye normalize edilmiş uyarılmamış bazal gıda alımını göstermektedir. Daf-16 (mu86) hayvanlarının, serotonin eklenmediğinde vahşi tip N2'den daha fazla yediğini, ancak beslenmeyi kontrol etme yeteneklerinde körelmiş bir aralık gösterdiğini unutmayın. (B) Grafik, 50 μM antipsikotik Loxapine ile tedavi edilen ancak X-ışınları, γ-ışınları veya paraformaldehit tarafından öldürülen bakterilerle beslenen solucanların gıda alımındaki kıvrım değişiminin bir keman grafiğini göstermektedir (C) Grafik, x ekseninde belirtilen genotipleri ile farklı mutantların gıda alımındaki kıvrım değişiminin bir keman grafiğini göstermektedir. Bu veriler, exc-4 ve cgr-1 mutantlarının daha az yediğini, srp-6 mutantlarının ise daha fazla yediğini göstermektedir. Yıldız işaretleri, ANOVA ve Brown-Forsythe-Welch tarafından belirlendiği üzere ** p < 0.001, ****p < 0.0001'i temsil eder, çoklu hipotez testini hesaba katmak için post-hoc düzeltilmiştir. Hata Çubukları ±S.E.M. gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 1, bu protokolün genel iş akışını vurgulamaktadır. Bakterilerin yapımından 1. ve 4. günlerde OD600 okumasının elde edilmesine kadar tüm süreci göstermektedir. Ek olarak, infografik, kullanılan yöntemlerin belirli adımlarına atıfta bulunur. Şekil 2A, B, tartışma bölümünde açıklanan kendi kendine analiz oranlarını hesaplamak için gerekli olan H sırasındaki "solucansız" kontrol kuyuları da dahil olmak üzere iki olası deneysel plaka düzenini göstermektedir. Laboratuvarımızın deneyimlerine göre, deneyler arasında gözlemlenen solucanların bakteri alımının değişkenliğini hesaba katmak için tedavi edilmemiş N2 kontrolünün koşullarından biri için gereklidir (tartışmaya bakınız: Planlama [N2 referans popülasyonu]).
Şekil 2C, bu protokolde oluşturulan verileri analiz etmek için kullanılan elektronik tablonun bir örneğidir. Yeşil renkte solucan sayısını, mavi renkte bencillik , turuncu renkte 1. gün OD600 ve 4. gün OD600'ü ve kırmızı renkte solucan başına gıda alımını vurgular. Ek olarak, her kuyucuk suş, ilaç, konsantrasyon, deney tarihi ve eklenen diğer tedaviler için izlenir. Kullanılan spesifik denklemler hakkında daha fazla bilgi protokol bölüm 3'te bulunabilir. Genel olarak, bu elektronik tablolar (Ek Materyaller olarak sağlanan şablon), bu protokolün verimli bir şekilde veri toplanmasını ve analiz edilmesini sağlar.
Şekil 3A , bu protokolü kullanarak serotoninin N2 ve daf-16 mutantlarında beslenmeyi nasıl modüle ettiğine dair bir doz-yanıt eğrisi için temsili sonuçları göstermektedir. Bu deneyde, bazal gıda alımından (eğrideki ilk nokta) kat değişimi, artan beş serotonin dozu boyunca hesaplandı. Bu sonuçların vurguladığı gibi, N2 suşu doza bağlı bir şekilde aşırı yemek yiyebilir. Bununla birlikte, daf-16 (mu86) mutantı için, bazal besleme N2'den daha yüksek olmasına rağmen, mutant, N2 suşu ile aynı doza bağlı şekilde serotonine yanıt veremez. Bu protokol, doz-yanıt eğrileri oluşturmak için serotonin konsantrasyonunun değişken faktör olduğu iki suş arasındaki beslenme davranışını belirlememizi sağlar. Şekil 3B , antipsikotik Loxapine ile tedavi edilen ancak X-ışınları, γ-ışınları veya paraformaldehit tarafından öldürülen bakterilerle beslenen solucanların gıda alımını göstermektedir. Bu deneylerin paralel olarak yürütülmediğini ve farklılıkların bakterileri öldürmek için farklı yöntemleri temsil etmediğini, ancak deneyler arası değişkenlikten kaynaklandığını unutmayın. Şekil 3C , bir dizi genetik suşun gıda alımını göstermektedir, iki suş bir azalma ve bir suş N2'ye göre beslenme davranışında bir artış göstermektedir. Protokolün bu uygulaması, bir ilacın farklı genetik arka planlarda bir konsantrasyonda test edilmesini sağlar. Aynı ilaç verildiğinde vahşi tip N2 kontrollerinden farklı bir gıda alımı yanıtı gösteren genetik geçmişleri tanımlamak için uygundur. Aynı tabak kurulumunda gıda alımını ve kullanım ömrünü hızlı bir şekilde taramak için kullanım ömrü protokolümüzle eşleştirilebilir31.
Ek Materyal: Şekil 2C'de gösterilen elektronik tablo şablonları. Bu materyalleri indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Yazarların beyan edebilecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Bu protokol, sıvı kültürdeki bakterilerin klirensinin ölçülmesine dayalı olarak Caenorhabditis elegans besleme hızını ölçmek için bir testi tanımlar.
Xiaolan Ye'ye teşekkür etmek istiyoruz, çünkü bu protokol başlangıçta yaptığı bir gözlem sonucunda geliştirildi. Petrascheck Lab'ın tüm geçmiş ve şimdiki üyelerine bu protokolün geliştirilmesi ve optimizasyonuna yardımcı oldukları için teşekkür ederiz. Bu çalışma R21 AG080376 (MP'ye) tarafından finanse edildi. Bazı suşlar, NIH Araştırma Altyapısı Programları Ofisi (P40 OD010440) tarafından finanse edilen CGC tarafından sağlandı.
| Amfoterisin B | RPI | A40030-0.1 | çözücü: EtOH |
| Ampisilin | Fisher Bilimsel | BP176025 | çözücü: su |
| Bacto Pepton | BD Biyolojik Bilimler | 211677 | NGM plakaları yapmak için kullanın |
| Karbenisilin | Fisher Bilimsel | 46-100-RG | çözücü: su |
| Hücre süzgeci | Fisher Bilimsel | 22363547 | 40 &mikro; Yetişkinleri kaldırmak için m |
| Kolesterol | MP Biyomedikal | 02101380-CF | 5 mg/mL stok |
| Difco, Agar, Bakteriyolojik | BD Biyolojik Bilimler | 214510 | NGM plakaları yapmak için kullanın |
| Florodeoksiüridin | Sigma Aldrich | F0503 Serisi | L4'teki solucanları sterilize etmek için |
| Luria Suyu | RPI | L24045-1000.0 | açık kapsül, 1 L su ile karıştırın, otoklavlayın |
| M9 Tampon | Laboratuvar Hazırlığı | Oda sıcaklığında steril koşullarda saklayın Hazırlamak için 1 L: 15 g Na2HPO4*12H2O (FW: 358) 3 g KH2PO4 (FW: 136) 5 g NaCl (FW: 58), 0,25 g MgSO4*7H2O (FW: 246) otoklav | |
| Mikroplaka Kapatıcı | Fisher Bilimsel | 236707 | |
| OP50 | Caenorhabditis Genetik Merkezi | ||
| Tabak 96-kuyu | Doğan | 351172 | |
| Plaka okuyucu | Çay | 30016056 | 600 nm filtre lensi kullanın |
| Potasyum Sitrat, 1 m, pH 6 | Laboratuvar Hazırlığı | Oda sıcaklığında steril koşullarda saklayın 1 L: 268,8 g Potasyum sitrat tribazik monohidrat (FW: 324) 26,3 g sitrik asit monohidrat (FW: 210) 5 M KOH otoklav kullanarak 900 mL dH2O pH ila 6 | |
| Potasyum Fosfat, 1 M , pH 6 | Laboratuvar Hazırlığı | Oda sıcaklığında steril koşullarda saklayın Hazırlamak için 1 L: 136 g KH2PO4 (FW: 136) 900 mL dH2O 5 M KOH otoklav kullanarak pH 6'ya | |
| S-Bazal | Laboratuvar Hazırlığı | Oda sıcaklığında steril koşullarda saklayın Hazırlamak için 1 L: 5,9 g NaCl (FW: 58) 50 mL 1 M potasyum fosfat (pH 6) 900 mL dH2O ekleyin otoklav, 55 &derece; C | |
| S-Tamamlandı | Laboratuvar Hazırlığı | Oda sıcaklığında steril koşullarda saklayın 1 L: S-bazal'a ekleyin (55 &derece; C veya RT) 10 mL 1 M potasyum sitrat pH 6, 10 mL eser metal çözeltileri 3 mL 1 M CaCl2 3 mL 1 M MgSO4 | |
| Serotonin hidroklorür | Termo Bilimsel | AAB2126309 | 5 mM'de kullanılır |
| Sodyum klorür | Sigma Aldrich | S7653-5KG | tamponlar ve NGM plakaları yapmak için |
| Müthiş Et Suyu | Termo Bilimsel | J75856-A1 | 250 mL suda 12,5 g, otoklav |
| Titre plakası Çalkalayıcı | Termo Bilimsel | 88880023 | 800 rpm'de çalkalanır, çalkalayıcıya bağlıdır |
| Trace Metals Solution | Laboratuvar Hazırlığı | Oda sıcaklığında steril koşullarda saklayın Hazırlamak için 1 L: 1,86 g Na2EDTA (FW: 372,24) 0,69 g FeSO4*7H2O (FW: 278) 0,20 g MnCl2*4H2O (FW: 198) 0,29 g ZnSO4*7H2O (FW: 287) 0,016 g CuSO4 (FW: 158) otoklav karanlıkta kalması için alüminyum folyoya sarın |