모세관 공급 분석은 식품 섭취를 측정<em> 노랑 초파리</em
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
식사는 필수적이다; 그러나, 폭식증, 거식증 또는을 강요을 과식하는 일반적인 경향과 같은 섭식 장애의 결과로 음식 섭취의 규제 완화는 개인과 사회 1, 2, 3의 요금으로 제공됩니다. 본 연구의 목적은 음식 섭취의 조절 메커니즘을 밝히기 위해서 무질서 형성을 회피하기위한 전략을 제공하는 것이다. 포유 동물 유기체 모델을 사용하여 많은 연구 장애 4,5,6 먹는 회로 및 신호 시스템의 역할에 새로운 통찰력을 제공했다. 그럼에도 불구하고, 이러한 질환의 기초가되는 신경 세포 및 분자 기지에 대한 우리의 지식은 완전한에서 멀리 남아있다. 최근 몇 년 동안, 과일 초파리 melanogaster의이 metabolis의 규제에 기본 기계적인 통찰력을 탈피하기위한 가치있는 모델 시스템이되었다 비행m 7, 8, 9. 노랑 초파리의 모세관 공급 장치 (CAFE) 분석은 검정 파리 10, 11 Dethier에 의해 이전 작품에서 영감을 2007 년 모어 Benzer의 실험실에서 설립되었다. 카페 분석은 가능한 직접 초파리에서 음식 섭취를 측정하기 위해 만든. 이 행동 테스트 시스템에서, 파리는 유리 병 내부에 배치 그레이드 유리 모세관에서 제공하는 액체 음식을 먹고. 모세관 메 니스 커스의 감소는 증발 및 음식 소비를 통해 음식 용액의 손실을 나타낸다. 파리없이 튜브에 의해 증착 속도를 결정하는 것은 음식 섭취의 정확한 정량을 허용한다.
카페 분석은 초파리에서 먹이를 측정하는 데 사용되는 여러 행동 패러다임 중 하나이며 연구자들은 특정에 가장 적합한 하나를 선택해야문제. 다음과 같은 점을 고려해야 특정 분석법을 사용하도록 결정 : 제공된 식품의 성질; 공급 조건; 섭취 또는 영양소의 흡수 및 조사 식품 소비 식품에 대한 응답의 측정.
이 보고서에 설명 된대로 CAFE 분석은 직립 공급 조건에서 액체 음식 소스의 음식 섭취를 다음에 이상적이다. 또는 음식 섭취는 유리 병이나 접시에 색깔의 음식 소스에 비행 그룹에 대해 측정 할 수있다. 파리 정상적으로 죽거나 마취 먹이 섭취 후 염료의 양은 분석법 또는 염색 복부 육안으로 판정한다. 파리는 30 분 섭취 후 섭취 한 음식을 배설하기 시작, 따라서이 방법은 지속적으로 더 이상 공급의 분석을 위해 사용하기 어려운 13, 12 행동들.
반면 파리는 때 흡수 염료 그대로 유지된다방사성 트레이서들과 사용되며 동위 원소들의 소비 섬광 계수기 (14), (15)에서 획득된다. 플라이 소화 시스템에 의해 방사성 표지의 흡수는 장기적으로 음식 섭취 측정이 가능하게하지만, 때문에 비 흡수 및 배설 추적 분자의 소비의 과소 평가로 이어질 수 있습니다. 또 다른 방법은 melanogaster의 일반적으로 음식 섭취 (16)에 대해 발생하는 코 확장 응답 (PER)이며, 초파리의 음식에 대한 반응을 측정합니다. 이 우아한 방법은 음식의 자극에 대한 초기 반응을 측정하지만, 섭취의 양을 기록하지 않습니다. 음식 섭취를 동적으로 공급 (17) (18)의 조절에 중요한 여러 포스트 소화 피드백 신호를 이용하여 공급 중에 조절된다. 몇 번의 시도는 PER 분석에서 반 자동화 데이터 수집에 최근되었습니다 <s클래스 = "외부 참조"> 19, 20입니다. 당은 전기 패드 또는 전극의 조합에 의해 감지되고 컴퓨터를 통해 계산됩니다. 방사성 동위 원소의 흡수와 PER 분석을 결합하면이 분석은 양 먹이의 차이 (18)를 검출하는 낮은 감도에 의해 제한되는 것으로 나타났습니다. 비행은 유리 모세관을 사용하여 수동으로 공급하는 수동 급지 분석 (MAFE) (21)는, 최근에 고정화 한 즉석 식품 섭취량을 측정하기 위해 개발되었다. MAFE 분석은 개시 꼴 및 공급의 간섭을 제거하고, PER의 시간 (초)의 해상도 및 개시가 있고 음식 소비 분석 독립적으로 모니터링 할 수있다. 그러나 상기 방법은 상기 플라이 고정화 (예 운동 동기)이 아직 조사해야 급전 동작의 특정 측면에 영향을 미친다. 초파리 나 음식 소비를 측정하기위한 다른 분석의 우수한 비교 후기lanogaster은하고, 가장 적합한 하나를 찾는 연구에 도움 데쉬와 마르크스하여 보고서를 볼 수 있습니다 13, 22.
카페 분석은 위에서 설명한 다른 분석의 단점 중 일부를 방지하고 음식 섭취의 신뢰성있는 측정과 사용의 단순성을 결합한다. 여기서, 카페 분석의 상세한 설명을 제공하고, 우리는 증발을 감소시키기 위해 간단한 설정 변경을 보여준다. 두 음식 선택 분석 (단기 및 장기)과 파리의 설탕 섭취를 포함하는 대표적인 결과가 증명된다. 토론에서 우리는 CAFE 분석을 수행하고 잠재적 인 한계를 강조하기 위해 다른 방법으로 우리의 기술 방법을 비교한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 보고서는 기술 설치 및 실험실에서의 성공적인 성능에 초점을 맞추고, 단계별 방식으로 CAFE 분석에 대해 설명합니다. 단순하기 때문에,이 분석은 학교 교육적 실험으로 사용될 수있다. 예제는 분석이 짧고 긴 기간 (일 시간)을 통해 초파리 melanogaster의 음식 감지, 환경 및 소비의 조사를 할 수 있음을 보여준다. 카페 분석은 식품 의약품 소비 중독 에너지 항상성 및 공급 (16)?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 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 |
References
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