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.
Essen ist wichtig; jedoch Deregulierung der Nahrungsaufnahme in Essen Störungen wie Bulimie, Anorexie oder die allgemeine Tendenz erlegt zu viel zu essen Kosten auf den Einzelnen und die Gesellschaft 1, 2, 3. Das Ziel der vorliegenden Forschung ist Regulationsmechanismen der Nahrungsaufnahme zu entdecken und eine Strategie zur Maximierung für Unordnung Bildung zu umgehen. Zahlreiche Studien haben in Essstörungen 4, 5, 6 neue Erkenntnisse der Schaltung und die Rolle von Signalsystemen zur Verfügung gestellt Säugetiermodellorganismen verwendet. Dennoch ist unser Wissen über die neuronalen und molekularen Grundlagen dieser Erkrankungen zugrunde liegen bleibt noch lange nicht abgeschlossen. In den letzten Jahren hat sich die Fruchtfliege Drosophila melanogaster ein wertvolles Modellsystem werden für grundlegende mechanistische Einblicke in die Regulation von metabolis entwirrenm 7, 8, 9. Die kapillare feeder (CAFE) Assay für Drosophila melanogaster wurde von einer früheren Arbeit im Jahr 2007 inspiriert von Dethier in blowfly 10, 11 im Labor von Seymour Benzer etabliert. Die CAFE – Test machte es möglich , direkt die Nahrungsaufnahme in Drosophila melanogaster zu messen. In diesem Verhaltenstest-System füttern Fliegen auf flüssige Nahrung in abgestufter Glaskapillaren in einem Fläschchen gegeben zur Verfügung gestellt. Der Rückgang des kapillaren Meniskus zeigt den Verlust von Lebensmitteln Lösung durch Verdunstung und der Nahrungsaufnahme. Die Bestimmung der Verdampfungsrate von Fläschchen ohne Fliegen ermöglicht die genaue Quantifizierung der Nahrungsaufnahme.
Die CAFE – Assay ist eine von mehreren Verhaltensparadigmen verwendet Fütterung in Drosophila melanogaster zu messen und Forscher haben die am besten geeignete für ihre spezifischen wählenFrage. Die Entscheidung für einen bestimmten Test zu verwenden, sollten Sie die folgenden Punkte zu beachten: die Art des Lebensmittels vorgesehen ist; die Fütterung Zustand; die Messung der Aufnahme oder Aufnahme von Nährstoffen und Untersuchung der Nahrungsaufnahme oder Reaktion auf Lebensmittel.
Die CAFE-Test, wie in diesem Bericht beschrieben wird, ist ideal für folgende Nahrungsaufnahme einer flüssigen Nahrungsquelle unter einer aufrechten Futterzustand. Alternativ kann die Nahrungsaufnahme für eine Fliege Gruppe in einem Fläschchen oder auf einer Platte auf einem farbigen Nahrungsquelle gemessen werden. Flies werden in der Regel nach der Fütterung und die Menge der aufgenommenen Farbstoff wird durch Spektrometrie oder visuelle Inspektion des gefärbten Bauch bestimmt getötet oder betäubt. Flies starten Sie die aufgenommene Nahrung nur 30 Minuten nach der Einnahme auszuscheiden, damit dieser Ansatz schwierig ist für die Analyse von kontinuierlichen länger Fütterung zu verwenden Verhaltensweisen 12, 13.
Im Gegensatz sind Fliegen intakt gehalten, wenn resorbierbaren Farbstoffs mit radioaktiven Tracer verwendet werden , und den Verbrauch von Radioisotop in einem Szintillationszähler 14, 15 erzielt. Die Absorption des radioaktiven Markers durch das System fly Verdauungs macht langfristige Nahrungsaufnahme Messung möglich, könnte aber zu einer Unterschätzung des Verbrauchs führen, weil der nicht-absorbiert und ausgeschieden Tracermoleküle. Ein anderer Ansatz als Reaktion auf Lebensmittel in Drosophila melanogaster zu messen ist der Rüssel Verlängerung Antwort (PER), die für die Nahrungsaufnahme 16 normalerweise auftritt. Dieses elegante Verfahren misst die erste Reaktion auf einen Reiz Essen, aber nicht aufnehmen, die Menge der Aufnahme. Die Nahrungsaufnahme wird während der Fütterung mit mehreren post-Verdauungs – Rückkopplungssignalen , die kritisch sind für die Regulierung der Zufuhr 17, 18 dynamisch angepasst. Mehrere Versuche wurden in den letzten Jahren zu semi-Automate Datensammlung in der PER-Test gemacht worden <sup class = "xref"> 19, 20. Das PER wird durch einen elektrischen Pad oder einer Kombination von Elektroden und gezählt via Computer erkannt. Die PER – Test mit Radioisotopen – Aufnahme Kombination ergab , dass dieser Test durch eine geringe Empfindlichkeit auf die Erfassung Menge Futter Differenzen 18 begrenzt ist. Die manuelle Zuführung Assay (MAFE) 21, in dem eine Fliege manuell mit einer Glaskapillare eingespeist wird, wurde vor kurzem zur Messung der Nahrungsaufnahme in einem einzigen immobilisierten fly entwickelt. Der MAFE Assay vermeidet die Interferenzen von Nahrungssuche und Zuführen Initiation und hat eine Zeitauflösung von Sekunden und die Einleitung PER und der Nahrungsaufnahme kann in dem Assay unabhängig überwacht werden. Jedoch beeinflußt die Art, wie Immobilisierung des fly bestimmte Aspekte von Fressverhalten (zB Fortbewegung, Motivation) muss noch untersucht werden. Für eine exzellente vergleichende Bewertungen verschiedener Tests zur Nahrungsaufnahme in Drosophila Messung michlanogaster und Forschern zu helfen , die am besten geeignete, siehe Berichte von Deshpande und Marx zu finden 13, 22.
Die CAFE-Assay vermeidet einige der Nachteile anderer beschriebenen Tests oben und verbindet einfache Bedienung mit einer zuverlässigen Messung der Nahrungsaufnahme. Hier wird eine detaillierte Beschreibung des CAFE-Test wird zur Verfügung gestellt und wir zeigen eine einfache Einrichtung Modifikation Verdunstung zu reduzieren. Repräsentative Ergebnisse einschließlich eines zwei Wahl der Lebensmittel-Test (kurz- und langfristig) und der Saccharose-Aufnahme von Fliegen demonstriert. In der Diskussion vergleichen wir unsere beschriebene Verfahren mit alternativen Möglichkeiten, die CAFE-Test durchzuführen, und mögliche Einschränkungen hervorheben.
Der Bericht beschreibt die CAFE-Test in einem Schritt-für-Schritt-Mode auf dem technischen Aufbau und die erfolgreiche Entwicklung im Labor konzentrieren. Aufgrund seiner Einfachheit kann dieser Assay auch bildungs als Schul Experiment verwendet werden. Die Beispiele zeigen , dass der Assay Untersuchung von Lebensmitteln Erkundung, bevorzugt und Verbrauch in Drosophila melanogaster über kürzere und längere Zeiträume (Stunden bis Tage) ermöglicht. Die CAFE – Assay wurde Themen wie Essen und Drogenkon…
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 |