قياس حركية المحاصيل والطعام في Drosophila
Summary
والهدف من هذا البروتوكول هو قياس انكماش المحاصيل وتحديد كمية توزيع الأغذية في الأمعاء الدوزوفيا.
Abstract
معظم الحيوانات استخدام الجهاز الهضمي (GI) للهضم الغذاء. حركة الطعام الذي يتم تناوله في الجهاز الهضمي أمر ضروري لامتصاص المغذيات. اضطراب GI الحركة وإفراغ المعدة يسبب أمراض وأعراض متعددة. ككائن حي قوي نموذج وراثي، Drosophila يمكن استخدامها في البحوث GI الحركة. محصول Drosophila هو الجهاز الذي يتعاقد ويتحرك الطعام إلى منتصف الgut لمزيد من الهضم ، وتشبه وظيفيا المعدة الثدييات. قدم هو بروتوكول لدراسة Drosophila حركية المحاصيل باستخدام أدوات قياس بسيطة. ويرد وصف لطريقة لحساب تقلصات المحاصيل لتقييم حركية المحاصيل وطريقة للكشف عن توزيع الأغذية المُصَوَّل الأزرق بين المحصول والأمعاء باستخدام مقياس طيفي للتحقيق في تأثير المحصول على النتوء الغذائي. وقد استخدمت هذه الطريقة للكشف عن الفرق في حركية المحاصيل بين التحكم وprprl2 الذباب متحولة. وهذا البروتوكول يتسم بالكفاءة من حيث التكلفة وحساسية شديدة لحركية المحاصيل.
Introduction
معظم الحيوانات لديها أنبوب الجهاز الهضمي يسمى الجهاز الهضمي (GI) لامتصاص الطاقة والمواد المغذية من البيئة. يتكون الجهاز الهضمي البشري من أربعة أجزاء: المريء، والمعدة، والأمعاء الدقيقة، والأمعاء الغليظة (القولون). مرور الطعام من المعدة إلى الأمعاء ضروري لامتصاص المغذيات. بعض الآثار، مثل الشيخوخة، والعقاقير السامة، والعدوى، تسبب اضطراب الجهاز الهضمي حركية الجهاز الهضمي وإفراغ المعدة، والذي يرتبط ببعض الأمراض وأعراضها مثل عسر الهضم، مرض الجزر المعدي المريئي، والإمساك1.
ذبابة الفاكهة(Drosophila melanogaster)هو نموذج يستخدم على نطاق واسع في البحوث الطبية الحيوية بسبب التلاعب الجينية السهل. الأهم من ذلك، حوالي 77٪ من الجينات المرتبطة بمرض الإنسان لديها homolog في Drosophila2. وقد حققت البحوث باستخدام دروسوفيا تقدما هائلا في فهمنا للعديد من آليات الأمراض. ككائن قوي نموذج وراثي، Drosophila يستخدم على نطاق واسع في بحوث الجهاز الهضمي3. Drosophila لديه الجهاز الهضمي أبسط، والتي تنقسم إلى ثلاثة مجالات منفصلة: foregut، midgut، و hindgut4. المحصول، وهو جزء من الـ foregut، هو هيكل يشبه الكيس الذي يعمل كموقع لتخزين المواد الغذائية التي يتم تناولها. midgut هو أنبوب طويل ويعمل كموقع لهضم الطعام وامتصاص المغذيات من خلال طبقة الظهارية ، والتي تتكون من enterocytes absorptive (ECs) وإفرازات enteroendocrine (EE) الخلايا5. ومن المثير للاهتمام، وتنقسم وظيفة المعدة في دروسوفيليا إلى قسمين: وظائف المحاصيل وتخزين المواد الغذائية ومنطقة خلية النحاس (CCR) هي منطقة حمضية للغاية مع درجة الحموضة < 36. في Drosophila، يتم نقل الطعام الذي تم تناوله في البداية إلى المحصول ثم ضخه في منتصف7. وهكذا، فإن المحاصيل تلعب دورا حاسما في تمرير الطعام. المغلفة من قبل العضلات الحشوية وتتألف من مجموعة معقدة من الصمامات وsphincters، المحصول يحتفظ التعاقد ونقل الطعام في منتصف هضم.
هذا البروتوكول يسمح للكشف عن حركة الغذاء من المحصول إلى منتصف في Drosophila. يتم تقييم انكماش المحاصيل عن طريق حساب تواتر انكماش المحاصيل. وبالإضافة إلى ذلك، يتم دراسة تأثير المحصول على الأعلاف الغذائية عن طريق الكشف عن توزيع الأغذية بين المحاصيل والأمعاء. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام توزيع الأغذية لتعكس الحركة الغذائية الفورية أو الحالة الغذائية الأساسية باستخدام فترات تغذية مختلفة. معا، وهذا البروتوكول يوفر أساليب لتقييم بسرعة حركية المحاصيل والطعام passaging في Drosophila.
Protocol
Representative Results
Discussion
في دروسوفيليا المواد الغذائية بلعها ينتقل من المحاصيل إلى الأمعاء للهضم. خلال هذه العملية، يتم امتصاص المواد الغذائية، ويتم طرد النفايات من الجسم كبراز. وهكذا، يمكن استخدام مقارنة ابتلاع الطعام مع طرد البراز لتقييم سرعة حركة الطعام في الجسم تقريبًا. طريقة تغذية الشعيرات الدموية (CAFE)…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد دعم هذا العمل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (رقم 31872287)، مؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة جيانغسو (NO. BK20181456) وستة ذروة المواهب المشروع في مقاطعة جيانغسو (رقم SWYYY-146).
Materials
| 96-well plate | Thermo fisher | 269620 | |
| Brillant Blue FCF | Solarbio | E8500 | also called FD&C Blue No. 1 |
| Centrifuge | Thermo fisher | Heraeus Pico 17 | |
| Spectrophotometer | Spectra Max | cMax plus | |
| Tweezers | Dumont | 11252-30 |
References
- Kusano, M., et al. Gastrointestinal motility and functional gastrointestinal diseases. Current Pharmaceutical Design. 20 (16), 2775-2782 (2014).
- Reiter, L. T., Potocki, L., Chien, S., Gribskov, M., Bier, E. A systematic analysis of human disease-associated gene sequences in Drosophila melanogaster. Genome Research. 11 (6), 1114-1125 (2001).
- Apidianakis, Y., Rahme, L. G. Drosophila melanogaster as a model for human intestinal infection and pathology. Disease Models & Mechanisms. 4 (1), 21-30 (2011).
- Lemaitre, B., Miguel-Aliaga, I. The Digestive Tract of Drosophila melanogaster. Annual Review of Genetics. 47, 377-404 (2013).
- Miguel-Aliaga, I., Jasper, H., Lemaitre, B. Anatomy and Physiology of the Digestive Tract of Drosophila melanogaster. Genetics. 210 (2), 357-396 (2018).
- Strand, M., Micchelli, C. A. Quiescent gastric stem cells maintain the adult Drosophila stomach. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (43), 17696-17701 (2011).
- Ren, J., et al. Beadex affects gastric emptying in Drosophila. Cell Research. 24 (5), 636-639 (2014).
- Xi, J., et al. The TORC1 inhibitor Nprl2 protects age-related digestive function in Drosophila. Aging. 11 (21), 9811-9828 (2019).
- Wei, Y., Reveal, B., Cai, W., Lilly, M. A. The GATOR1 Complex Regulates Metabolic Homeostasis and the Response to Nutrient Stress in Drosophila melanogaster. G3. 6 (12), 3859-3867 (2016).
- Ja, W. W., et al. Prandiology of Drosophila and the CAFE assay. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (20), 8253-8256 (2007).
- Diegelmann, S., et al. The CApillary FEeder Assay Measures Food Intake in Drosophila melanogaster. Journal of Visualized Experiments. (121), e55024 (2017).
- Edgecomb, R. S., Harth, C. E., Schneiderman, A. M. Regulation of feeding behavior in adult Drosophila melanogaster varies with feeding regime and nutritional state. Journal of Experimental Biology. 197, 215-235 (1994).
- Peller, C. R., Bacon, E. M., Bucheger, J. A., Blumenthal, E. M. Defective gut function in drop-dead mutant Drosophila. Journal of Insect Physiology. 55 (9), 834-839 (2009).
- Chtarbanova, S., et al. Drosophila C virus systemic infection leads to intestinal obstruction. Journal of Virology. 88 (24), 14057-14069 (2014).
- Solari, P., et al. Opposite effects of 5-HT/AKH and octopamine on the crop contractions in adult Drosophila melanogaster: Evidence of a double brain-gut serotonergic circuitry. PLoS One. 12 (3), 0174172 (2017).
