Summary

Alto contenuto di grassi alimentazione paradigma per larvale Zebrafish: Alimentazione, l'imaging dal vivo, e la quantificazione del cibo

Published: October 27, 2016
doi:

Summary

Zebrafish are emerging as a valuable model of dietary lipid processing and metabolic disease. Described are protocols of lipid-rich larval feeds, live imaging of dietary fluorescent lipid analogs, and quantification of food intake. These techniques can be applied to a variety of screening, imaging, and hypothesis driven inquiry techniques.

Abstract

Zebrafish are emerging as a model of dietary lipid processing and metabolic disease. This protocol describes how to feed larval zebrafish a lipid-rich meal, which consists of an emulsion of chicken egg yolk liposomes created by sonicating egg yolk in embryo media. Detailed instructions are provided to screen larvae for egg yolk consumption so that larvae that fail to feed will not confound experimental results. The chicken egg yolk liposomes can be spiked with fluorescent lipid analogs, including fatty acids and cholesterol, enabling both systemic and subcellular visualization of dietary lipid processing. Several methods are described to mount larvae that are conducive to short- and long-term live imaging with both upright and inverted objectives at high and low magnification. Additionally presented is an assay to quantify larval food intake by extracting the lipids of larvae fed fluorescent lipid analogs, spotting the lipids on a thin layer chromatography plate, and quantifying the fluorescence. Finally, critical aspects of the procedures, important controls, options for modifying the protocols to address specific experimental questions, and potential limitations are discussed. These techniques can be applied not only to focused, hypothesis driven inquiries, but also to a variety of screens and live imaging techniques to study dietary lipid metabolism and the control of food intake.

Introduction

I meccanismi mediante i quali l'intestino regola l'elaborazione lipidico dietetico, fegato controlla complesso metabolismo sintesi dei lipidi e lipoproteine, e come questi organi funzionano con il sistema nervoso centrale per controllare l'assunzione di cibo non sono completamente compresi. È di interesse biomedico per chiarire questo biologia alla luce delle epidemie attuali di obesità, malattie cardiovascolari, diabete e malattie del fegato grasso non-alcolica. Studi in colture cellulari e topi hanno fornito la maggior parte della nostra comprensione delle relazioni meccanicistiche tra lipidi alimentari e malattie, e zebrafish (Danio rerio) stanno emergendo come un modello ideale per completare questo lavoro.

Zebrafish hanno gastrointestinale simile (GI) gli organi, il metabolismo dei lipidi, e il trasporto delle lipoproteine a vertebrati superiori a 1,2, si sviluppano rapidamente, e sono geneticamente trattabili. La chiarezza ottica del pesce zebra larvale facilita studi in vivo, una particulaR vantaggio per lo studio del sistema gastrointestinale come il suo ambiente extracellulare (vale a dire, la bile, microbiota, endocrino segnalazione) è praticamente impossibile per modellare ex vivo. In accordo, un corpo di ricerca che unisce la trattabilità genetica e conduciveness di vivere l'imaging di larve di zebrafish con una varietà di manipolazioni dietetiche (alto contenuto di grassi, 3,4 -cholesterol 5, e diete -carbohydrate 6,7), e modelli di malattia cardiovascolare 8, diabete 9,10, steatosi epatica 11-13, 14-16 e l'obesità, stanno emergendo per fornire una serie di approfondimenti metabolici.

Un aspetto essenziale della transizione del pesce zebra larvale nella ricerca metabolica è l'ottimizzazione delle tecniche sviluppate in altri animali modello per il pesce zebra e lo sviluppo di nuovi test che sfruttano i punti di forza del pesce zebra. Questo protocollo presenta le tecniche sviluppati e ottimizzati per alimentare zebrafish larvale un Lipiricco d-pasto, visualizzare trasformazione alimentare di lipidi da tutto il corpo per la risoluzione subcellulare, e misurare l'assunzione di cibo. tuorlo d'uovo di gallina è stato scelto per comporre il pasto ricco di lipidi in quanto contiene livelli elevati di grassi e colesterolo (lipidi compongono ~ 58% di tuorlo d'uovo di gallina, di cui ~ 5% è il colesterolo, il 60% sono i trigliceridi, e il 35% sono fosfolipidi ). Tuorlo d'uovo di gallina fornisce più grasso di prodotti tipici commerciali zebrafish micropellet (~ 15% di lipidi) e il vantaggio che si tratta di un feed standardizzato con percentuali note di specifiche specie di acidi grassi, come le diete zebrafish e reggimenti di alimentazione non sono stati standardizzati attraverso laboratori 17. Inoltre, analoghi lipidici fluorescenti fornite nel tuorlo d'uovo visualizzare trasporto e accumulo di lipidi alimentari 18, componenti cellulari di immagine tra goccioline lipidiche agendo sia coloranti vitali 3 e attraverso covalente incorporazione in lipidi complessi, indagare metabolismo attraverso cromatografia su strato sottile (TLC) 19 </sup> E la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) (SAF dati non pubblicati), e di fornire un metodo quantitativo per una totale assunzione di cibo 20.

Protocol

Questi protocolli sono stati approvati dalla Carnegie Institution for Science Institutional Animal Care e del Comitato Usa (Protocollo n. 139). 1. Preparazione degli animali Mantenere gli adulti e le larve a 28 ° C su un 14 hr: luce 10 ore: ciclo scuro. Nutrire gli adulti due volte al giorno con Artemia guscio prive (decapsulated, non tratteggio, a partire da 14 DPF) e micropellet commerciali. Questi protocolli sono ottimizzati per l'uso di 6-7 dpf larve raccolte dalla riproduz…

Representative Results

Quando alimentato su una sedia a dondolo a 29-31 ° C, la maggior parte delle larve sane (≥95%) si mangia entro 1 ora. Al momento di consumare l'emulsione di tuorlo d'uovo, l'intestino delle larve scurisce a colori. Molto intestini scuri possono essere osservati a 2 ore (Figura 1). Se larve sono digiuni o non vengono alimentate, l'intestino rimane chiaro. Le larve d'uovo alimentato mostra bianco un dilatate lume intestinale che non oscurano a colori. <p class="jove_content" fo:…

Discussion

Le tecniche qui descritte permettono ai ricercatori di trattare zebrafish larvale con mangimi ricchi di lipidi, visualizzare trasformazione dei lipidi nella dieta in larve vive, e quantificare l'assunzione di cibo larvale. Per garantire il successo, particolare attenzione deve essere data a diversi passaggi critici. uova di gallina commerciali variano; Per minimizzare la variabilità potenziale eseguiamo tutti i saggi su uova biologiche da polli privi di gabbia che non sono stati arricchiti per gli acidi grassi omeg…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors thank Meng-Chieh Shen for images, Jennifer Anderson for providing helpful comments on the manuscript, and members of the Farber laboratory for their contributions in developing these techniques. This study was funded by NIDDK-NIH award RO1DK093399 (S.A.F.), RO1GM63904 (The Zebrafish Functional Genomics Consortium: PI Stephen Ekker and Co-PI S.A.F), and F32DK096786 (J.P.O.). This content is solely the responsibility of the authors and does not necessarily represent the official views of NIH. Additional support was provided by the G. Harold and Leila Y. Mathers Charitable Foundation to the laboratory of S.A.F and the Carnegie Institution for Science endowment.

Materials

Tricaine (ethyl 3-aminobenzoate methanesulofnate salt) Sigma-Aldrich A5040-25G Anesthesia for larval zebrafish
Chicken eggs N/A N/A Organic, cage-free eggs, not enriched for omege-3 fatty acids
Ultrasonic processor 3000 sonicator Misonix, Inc. S-3000 To make egg yolk liposomes
Sonabox acoustic enclosure Misonix, Inc. 432B To make egg yolk liposomes
1/8” tapered microtip Misonix, Inc. 419 To make egg yolk liposomes
Amber vials (4 ml, glass) National Scientific 13-425 Lipid storage; includes vials, open-top caps, and cap septa
Incu-Shaker Mini  Benchmark 1222U12 Incubated shaker for feeds
BODIPY FL C16  Thermo Fisher Scientific D3821 Fluorescent lipid analog; (4,4-Difluoro-5,7-Dimethyl-4-Bora-3a,4a-Diaza-s-Indacene-3-Hexadecanoic Acid)
BODIPY FL C12  Thermo Fisher Scientific D3822 Fluorescent lipid analog; (4,4-Difluoro-5,7-Dimethyl-4-Bora-3a,4a-Diaza-s-Indacene-3-Dodecanoic Acid)
BODIPY FL C5  Thermo Fisher Scientific D3834 Fluorescent lipid analog; (4,4-Difluoro-5,7-Dimethyl-4-Bora-3a,4a-Diaza-s-Indacene-3-Pentanoic Acid)
BODIPY FL C5 Thermo Fisher Scientific D2183 Fluorescent lipid analog; (4,4-Difluoro-5,7-Dimethyl-4-Bora-3a,4a-Diaza-s-Indacene-3-Propionic Acid)
TopFluor cholesterol  Avanti Polar Lipids Inc. 810255 Fluorescent lipid analog; 23-(dipyrrometheneboron difluoride)-24-norcholesterol
Fatty acid-free BSA Sigma-Aldrich A0281-1G For TopFluor cholesterol solubilization
Methyl cellulose Sigma-Aldrich M0387 Mounting media for live larval imaging; 75 x 25 x 1 mm
Low melt agarose Thermo Fisher Scientific BP165-25 Mounting media for live larval imaging; 22 x 30
VWR microscope slides  VWR  16004-422 Mounting larvae for live imaging
Coverslips  Cover Glass 12-544A Mounting larvae for live imaging
Super glue Loctite LOC01-30379 Mounting larvae for live imaging
FluoroDish (glass bottom dish) World Precision Instruments, Inc.  FD35-100 Mounting larvae for live imaging; 35 mm dish, 23 mm glass, 0.17 mm glass thickness  
Confocal microscope Leica Microsytems SP-2, SP-5 Microscope for high magnification live imaging
Stereoscope Nikon SM21500 Microscope for low magnification live imaging
Glass culture tubes  Kimble 73500-13100 Lipid extraction; (13 x 100 mm; 13 ml)
Savant SpeedVac Plus  ThermoQuest SC210A Lipid extraction
Channeled TLC plates Whatman Scientific WC4855-821 Food intake assay; LK5D Silica Gel 150 A, 20 x 20 cm, 250 um thick; Discontinued
Channeled TLC plates Analtech, Inc. 66911 Food intake assay; Direct replacement for Whatman Scientific TLC plates
Typhoon 9410 Variable Mode Imager GE Healthcare 9410 Fluorescent plate reader for food intake assay
ImageQuant software GE Healthcare 29000605 Analysis of food intake assay
5 3/4’ Wide bore, borosilicate disposable pasteur pipets    Kimble 63A53WT Transfering larvae

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Citar este artigo
Otis, J. P., Farber, S. A. High-fat Feeding Paradigm for Larval Zebrafish: Feeding, Live Imaging, and Quantification of Food Intake. J. Vis. Exp. (116), e54735, doi:10.3791/54735 (2016).

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