Name: high throughput danio rerio energy expenditure assay
Uploaded: 2016-01-27T17:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 35 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about High Throughput Danio Rerio Energy Expenditure Assay at JoVE.com

The authors would like to thank Drs. Roger Cone and Chao Zhang for their contributions to validating the application of this assay as previously published. This work was supported by NIH 1F32DK082167-01 (BJR).

הערה: פרוטוקול זה כדלקמן הנחיות מאוניברסיטת אריזונה משרד להתנהגות אחראית של מחקר ואושר על ידי ועדת הטיפול ושימוש בבעלי חיים המוסדיים 1. גידול דג הזברה ותחזוקת העובר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן בינוני עובר E3 8. כדי להפוך את פתרון מניות 60x, לפזר 34.8 גרם NaCl, 1.6 גר &#39;KCl, CaCl 5.8g 2 ● 2H 2 O, וגרם 9.78 MgCl 2 ● 6H 2 O ב1.95 L ddiH 2 O. התאם ל- pH 7.2 באמצעות NaOH וHCl התאם נפח 2 ליטר באמצעות ddiH 2 O. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להכין מדיום עובר 1x E3, לדלל 16.5 מיליליטר 60x המניה ב 1 L ddiH20. הוספה 100 μl 1% מתילן כחול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רבייה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זכר הבית והמנייה נקבה להרהר (7-18 חודשים של גיל) בנפרד על מנת למקסם את הפוריות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את האורות 1 - 2 שעות לפני היום לפני ביצים הרצויות. הזדווגות להגדיר (זכר 1 ו1 - 2 נקבות) בגכלובי רוסינג כפי שתוארו קודם לכן 9. כלובי חצייה לאפשר לביצים לברוח טריפה כשהם עוברים דרך הבסיס המחורר של להכניס את הטנק שבו הדגים הבוגרים מתקיימים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופציונאלי:. לרבייה מתוזמן, (כפי שניתן היו דרוש למחקרים שכלל הזרקת morpholino), להפריד את הזכר ונקבת דג על ידי מחלק פלסטיק שקוף, הסר זה בבוקר כדי לגרום הנחת מתוזמן של הביצים והפריה. לmorpholino לימודים, לבצע חישובי כוח להעריך את מספר הדגים עובריים הנדרשים לטיפול. ללא הערכה של גודל אפקט או וריאציה, משפט ראשוני ניתן להפעיל עם n = 8. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים את הביצים מהכלוב מעבר לצלחת פטרי (100 - צלחת פטרי 150 עוברים / 10 סנטימטרים). לאפשר את הביצים להתיישב לתחתית הצלחת ויוצקים את המים. הסר את כל מים שנותרו בעזרת פיפטה העברה חד פעמית טיפ נאה. להוסיף בחזרה בינוני עובר E3 שנעשה בשלב 1.1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך AFפיפטה הצולעת המלוטשת חד פעמית לביצת עתיד והעברת דגים. בעזרת מספריים, לחתוך פיפטה העברה חד פעמית סיימה בסיום 0.25 מיליליטר. כדי להסיר את קצוות גסים, פולני להבת קצה החתך מעל מבער בונזן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על דגים עובריים עד 4 ימים לאחר הפריה (DPF) ב -10 סנטימטרים בצלחות פטרי במדיום עובר E3 דג הזברה על 28.5 ○ ג פעמיים בכל יום, להשתמש בלהבה מלוטשת סיימה פיפטה העברה חד פעמית כדי להסיר כל ביצים מופרות או עוברים מתים (מראה אטום לבן). ברגע שכל יום, להחליף בינוני עובר E3. יוצקים את מדיום עובר E3, להסיר נוזל שנותר בעזרת פיפטה העברה חד פעמית טיפ נאה, ולהוסיף גב בינוני מחומם מראש (28.5 ○ C) E3 עובר. </li></ol> 2. הכן Assay פתרון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את פתרון assay לפי טבלת 1. פתרון assay סינון סטרילי באמצעות מסנן 0.22 מיקרומטר. לפני assay ייזום, לחמם את פתרון assay סטרילי ב28.5 ○ גאמבטיית מים. </li></ol><table fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> מַרכִּיב </td><td> % מסך הכל </td><td> נפח (μl / 10 מיליליטר) </td></tr><tr><td> העובר בינוני 60x E3 </td><td> 1.667 </td><td> 166.7 </td></tr><tr><td> deionized זוגי H (DDI) 2 0 </td><td> 96.233 </td><td> 9,623.3 </td></tr><tr><td> Alamar הכחול </td><td> 1 </td><td> 100 </td></tr><tr><td> 400 מ&quot;מ NaOH </td><td> 1 </td><td> 100 </td></tr><tr><td> DMSO </td><td> 0.1 </td><td> 10 </td></tr></tbody></table> טבלת 1. Assay בינוני .3 בצע Assay <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את עוברי דג הזברה 3 פעמים עם מדיום עובר סטרילי המסונן E3. מערבבים את כל עוברי דג הזברה קיימא מהמצמד לתוך כוס. סינון סטרילי 75 מיליליטר בינוני עובר E3. בעזרת פיפטה העברה חד פעמית טיפ נאה, מחדשלהעביר כמה שיותר מבינוני עובר E3 מעוברי דג הזברה ככל האפשר. להוסיף חזרה 20 מיליליטר בינוני עובר סטרילי מסונן E3. להסיר ולהחליף בינוני עובר E3 3 פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צלחת דגים 1 לכל 93 בארות של שחור 96-גם צלחת צדדית ברור תחתונה. מעבירים את הדג לצלחת העוברי על ידי בנפרד לכידת עובר בתוך להבה מלוטשת סיימה פיפטה העברת פלסטיק חד פעמית (שלב 1.5) ובעדינות ולהוציא לתוך הבאר. העבר את מדיום עובר E3 נלקח מהכוס המכילה דגים שטפו לתוך 3 הבארות ריקות. הדבר מבטיח כי בארות ריקות נחשפו לאותו מים כבארות המכילות דגים. שתי הבארות המכילות דגים ובארות ריקות צריכה להיות לפחות חצי מלאה (200 μl) בסיומו של שלב זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החלף בינוני עובר E3 עם פתרון assay בכל 96 הבארות, כולל בארות ריקות. צעד זה צריך להתבצע בטור 1 בזמן לכל אחד מ -12 העמודים בצלחת גם 96. שימוש בטיפ נאה טרנס חד פעמיפיפטה FER, להסיר בינוני עובר E3 מכל טוב בטור אחד של הצלחת (8 בארות). יש להיזהר שלא לגעת בעובר דג הזברה. להוסיף 300 μl של פתרון assay היטב כל אחד מהמים שהוסרו. חזור על הסרת בינונית עובר E3 והחלפה עם פתרון assay לכל 12 העמודים של הצלחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופציונאלי: כדי לבדוק את שינוי קצב חילוף חומרים בתגובה למתחם, להפוך את פתרון שהוא פי 100 (100X) ריכוז הטיפול הרצוי. ראוי לציין, להבטיח כי הפתרון 100x אינו עולה על 10% DMSO להגביל את ריכוז DMSO הסופי ללא יותר מ -0.1%. הוסף 3 μl של פתרון 100x לכל אחד מבארות הטיפול. הערה: לבצע חישובי כוח להעריך את מספר בארות טיפול. עם זאת, ללא אומדן הגודל של תגובה או וריאציה, משפט ראשוני ניתן להפעיל במתחם 8 טופל ו8 בארות שליטה ברכב שטופל המכילות דגים. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 3 μl של שליטה ברכב לביקורת (ללא DRUטיפול ז) בארות המכילות דגים. כדי להבטיח שתגובת הניאון למתחם היא תוצאה של פעולות בתוך הדגים, חלים טיפולים תרופתיים ורכב עד 3 בארות ריקות בצלחת גם 96. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קראו צלחת מלאה דגים על קורא צלחת ניאון עם גל עירור ב530 ננומטר ואורך גל פליטה ב590 ננומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צלחת מקום לחממת humidified מוגדרת 28.5 ○ C (לשמור על צלחת בחושך לאורך assay כדי למנוע photobleaching של פתרון assay). Assay ניתן להפעיל לתקופות הזמן שנעו בין שעות 1 עד 24 שעות. משך assay תלוי במטרה של המחקר. לבדיקת התגובה למתחם קצר משחק שאינו יציב זמן קצר עשוי להיות מתאים ביותר. עם זאת, לבדיקות יציבה מתחם או בדיקות של השפעות גנטיות, למקסם את משך assay עדיף לנצל את היתרונות הקשורים לאות המצטברת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בנקודת זמן שנקבע מראש (ראה שלב 3.6 כדי לקבוע עיתוי)לקרוא הקרינה של צלחת מלא דגים שוב עם אותן ההגדרות כמו שלב 3.5. </li></ol> 4. להעריך את השינוי היחסי בקרינה הקשורים לטיפול <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב שינוי בקרינה של כל אחד גם על ידי הפחתת הקרינה בזמן 0 מהקרינה בסיומו של המחקר. ולס ללא דגים (חסר) צריך להיות ערכים ליד 0, הרבה מתחת לערכים מבארות המכילות דגים. שינוי בקרינה = הקרינה במסקנה - הקרינה בזמן 0 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לברר את השינוי היחסי בקרינה, לחשב את השינוי הממוצע בקרינה לבארות שליטה אז לחלק את השינוי בקרינה של כל אחד גם על ידי השינוי הממוצע בקרינה של בארות השליטה. ראוי לציין, בקרות יכולות להיות גם בקרות רכב או בקרות גנטיות. <img alt="משוואת 1" src="/files/ftp_upload/53297/53297eq1.jpg" /></li></ol>

<ol>
	<li>Jao, L. E., Wente, S. R., Chen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+multiplex+biallelic+zebrafish+genome+editing+using+a+CRISPR+nuclease+system.">Efficient multiplex biallelic zebrafish genome editing using a CRISPR nuclease system.</a> PNAS. 110, 13904-13909 (2013).</li><li>Kimura, Y., Hisano, Y., Kawahara, A., Higashijima, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+generation+of+knock-in+transgenic+zebrafish+carrying+reporter/driver+genes+by+CRISPR/Cas9-mediated+genome+engineering.">Efficient generation of knock-in transgenic zebrafish carrying reporter/driver genes by CRISPR/Cas9-mediated genome engineering.</a> Sci. Rep. 4, 6545 (2014).</li><li>Lieschke, G. J., Currie, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+human+disease:+zebrafish+swim+into+view.">Animal models of human disease: zebrafish swim into view.</a> Nat. Rev. Genet. 8, 353-367 (2007).</li><li>Brand, M. D., Couture, P., Else, P. L., Withers, K. W., Hulbert, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+energy+metabolism.+Proton+permeability+of+the+inner+membrane+of+liver+mitochondria+is+greater+in+a+mammal+than+in+a+reptile.">Evolution of energy metabolism. Proton permeability of the inner membrane of liver mitochondria is greater in a mammal than in a reptile.</a> Biochem. J. 275 (Pt 1), 81-86 (1991).</li><li>Renquist, B. J., Zhang, C., Williams, S. Y., Cone, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+assay+for+high-throughput+energy+expenditure+monitoring+in+the+zebrafish.">Development of an assay for high-throughput energy expenditure monitoring in the zebrafish.</a> Zebrafish. 10, 343-352 (2013).</li><li>Livingston, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+volumetric+respirometer+for+long-term+studies+of+small+aquatic+animals.">A volumetric respirometer for long-term studies of small aquatic animals.</a> J.Mar. Biol. Assoc. U.K. 48, 485-497 (1968).</li><li>Makky, K., Duvnjak, P., Pramanik, K., Ramchandran, R., Mayer, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+whole-animal+microplate+assay+for+metabolic+rate+using+zebrafish.">A whole-animal microplate assay for metabolic rate using zebrafish.</a> J. Biomol. Screen. 13, 960-967 (2008).</li><li>Nasiadka, A., Clark, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+breeding+in+the+laboratory+environment.">Zebrafish breeding in the laboratory environment.</a> ILAR J. 53, 161-168 (2012).</li><li>Brand, M., Granato, M., Nusslein-Volhard, C., Nusslein-Volhard, C., Dahm, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Zebrafish, A practical approach. , (2002).</li><li>Fry, F. E. J., Hart, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cruising+speed+of+goldfish+in+relation+to+water+temperature.">Cruising speed of goldfish in relation to water temperature.</a> J. Fish. Res. Board Can. 7, 169-175 (1948).</li><li>Oka, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diet-induced+obesity+in+zebrafish+shares+common+pathophysiological+pathways+with+mammalian+obesity.">Diet-induced obesity in zebrafish shares common pathophysiological pathways with mammalian obesity.</a> BMC physiol. 10 (21), (2010).</li><li>Song, Y., Cone, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creation+of+a+genetic+model+of+obesity+in+a+teleost.">Creation of a genetic model of obesity in a teleost.</a> FASEB J. 21, 2042-2049 (2007).</li><li>Maddison, L. A., Joest, K. E., Kammeyer, R. M., Chen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+muscle+insulin+resistance+in+zebrafish+induces+alterations+in+beta-cell+number+and+glucose+tolerance+in+an+age+and+diet+dependent+manner.">Skeletal muscle insulin resistance in zebrafish induces alterations in beta-cell number and glucose tolerance in an age and diet dependent manner.</a> Am. J. physiol. Endocrinol. , (2015).</li><li>Flynn, E. J., Trent , C. M., Rawls, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ontogeny+and+nutritional+control+of+adipogenesis+in+zebrafish+(Danio+rerio).">Ontogeny and nutritional control of adipogenesis in zebrafish (Danio rerio).</a> J. lipid res. 50, 1641-1652 (2009).</li><li>Shimada, Y., Hirano, M., Nishimura, Y., Tanaka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+high-throughput+fluorescence-based+assay+system+for+appetite-regulating+gene+and+drug+screening.">A high-throughput fluorescence-based assay system for appetite-regulating gene and drug screening.</a> PloS one. 7, e52549 (2012).</li><li>Tingaud-Sequeira, A., Ouadah, N., Babin, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+obesogenic+test:+a+tool+for+screening+molecules+that+target+adiposity.">Zebrafish obesogenic test: a tool for screening molecules that target adiposity.</a> J. lipid res. 52, 1765-1772 (2011).</li></ol>

The authors have no competing financial interests to disclose.

זיהום בחיידקים או פטריות יגביל מאוד יישום של assay זה. מתילן הכחול במדיום עובר E3 מגביל את האפשרות של זיהום פטרייתי. לאורך עובר גידול זה קריטי, כי הטיפול נלקח כדי להסיר עוברים מתים פעמיים בכל יום. בנוסף, זה חיוני כדי לשטוף ביסודיות את העוברים עם מדיום עובר E3 סטרילי ביום החניכה assay. 2 שלבים הבאים להגביל את הפוטנציאל לזיהום חיידקים של העוברים. ההכללה של בארות ריקות המתוארות בשלב 3.2 מאפשרת זיהוי של כל זיהום חיידקים. זיהום חיידקים שמניב אות מדידה הוא נדיר. עם זאת, אם אתה עושה את הבארות ריקות להראות אות חזקה, assay יש לחזור עם טיפול נלקח כדי לשמור על ניקיון עובר. אם המשתמש צופה כי הזיהום הוא נובע קודם לאוסף עובר, עובר ניתן מולבן כפי שתואר (עמ. 22) 10 בעבר. לחלופין, אם הניסוי חושד שזיהום מתרחש לאחר איסוף המשתמש יכול להשתמש E2 עם פניצילין וסטרפטומיצין לאחורי עובר ל4 DPF (עמ. 23) 10. למרות assay זה הוא בעל ערך ליישום בעוברים, אנחנו לא צריכים לבדוק לתוקף בדג זברה מבוגרת. אנו חושדים כי פונקציונלי של assay זה יהיה מוגבל בדגים בוגרים על ידי חדירה לרקמות עניה של AlamarBlue. יתר על כן, בדגי האכלת חיידקי המעיים עשויים לייצר אות עמוקה, לא מעידה על חילוף החומרים דגים. לפיכך, assay זה מוגבל לשימוש בחלמון האכלת דגים עובריים. חוסר הפעילות היחסית של דגים עובריים מספקת יתרון ייחודי, כמו זה מגביל את השונות שיהיו קשורים להוצאת אנרגיית פעילות המושרית 11. כך assay זה הוא כלי ייחודי להקרין את תגובת קצב חילוף חומרים למניפולציה גנטית או תרופתית במערכת חיה שלמה. דג הזברה הופכת במהירות מודל מוביל למ &#39;הפרעות etabolic שמלוות את ההשמנה. למעשה, יש מתפרסמים מודלים של שתי השמנת דג הזברה המהונדס ומושרה דיאטה 12,13. בדומה למודלים של עכברים, השמנה נגרמת דיאטה בדג הזברה מגבירה טריגליצרידים בדם ושומנים בדם בכבד הצטברות 12. יתר על כן, דג הזברה מפוטמת העלתה את רמת סוכר בצום, המצביע על חוסר סבילות לגלוקוז 14. באמצעות assay שתואר כאן יש לנו הראה כי 24 שעות של טיפול מקדים עם מטפורמין, sensitizer אינסולין, מגבירה את קצב חילוף חומרים לתגובת טיפול באינסולין 5. לפיכך, דג הזברה עשויה להיות מודל חיה שלם אידיאלי לגלות תרופות המשפרות את הרגישות לאינסולין (עובר) ולהקים את יעילותם בהקלת התנגדות הקשורות להשמנה אינסולין (למבוגרים). פיתוח מודלים דג הזברה שמנים גנטיים ותזונה מושרה המחקים את פנוטיפים שנצפו ביונקים שמנים יוצר דחף לייזום סטו דג הזברהמת התמקד במחלה מטבולית. מבחני תפוקה גבוהים חיוניים להערכה באופן מלא את הערך של מודל דג הזברה ללימודים של הומאוסטזיס אנרגיה. כלים חדשניים שנועדו להעריך את כונן phagic יאפשר למסכים התמקדו בצריכת אנרגיה, ואילו מבחני אחסון שומנים תפוקה גבוהה יובילו למחקרים על הומאוסטזיס שומנים כל גוף 15-17. Assay אנו מתארים כאן מספק כלי תפוקה גבוה כדי להעריך את התפקיד של גנים, תרכובות או האינטראקציות שלהם על ההוצאה אנרגיה בכל גוף.

העכבר הוא כיום המודל הדומיננטי למחקר השמנה. מרווח הדור הקצר וכלים גנטיים זמינים בעכבר היו אח ורע עד כה. עם זאת, דג הזברה יש גם מרווח קצר דור (3 - 4 חודשים) ועולה אפילו העכבר בקלות המניפולציה גנטית 1,2. דג הזברה שומרת כמעט 90% מהגנים של יונקים, ואילו עלה בהרבה על העכבר במספר הצאצאים והפוטנציאל לשימוש במסכים גנטיים וסמים 3. כדי לנצל את הפוטנציאל של מודל דג הזברה ללימודים בהשמנה יתר, מבחני חייבים להיות מפותחים כדי לחקור גורמים המשפיעים על ויסות משקל גוף, כוללים הוצאה אנרגיה. כמעובדים מטבוליטים באמצעות β-חמצון וחמצן מחזור חומצת tricarboxylic הוא נצרך וNADH 2 מיוצר. לפיכך, NADH 2 הוא מדד ישיר לשטף של מטבוליטים דרך מסלולים מטבוליים (חמצון המטבוליט). בpoikilotherms, H + לדלוף דרך הממברנה של המיטוכונדריה הפנימית, שuncouples NADH 2 חמצון מסינתזת ATP, היא 4 - 5 פי נמוך יותר מאשר בhomeotherms 4. בהתאם לכך, בNADH דג הזברה 2 קשורים מאוד הדוק לייצור ATP באמצעות זרחון חמצוני. בזאת, אנו מתארים assay המודד NADH 2 ייצור בדג הזברה זחל כמדד להוצאת האנרגיה 5. צריכת חמצן היא תקן הזהב למדידת הוצאות אנרגיה. ובכל זאת, כדי לנצל את פוטנציאל תפוקה הגבוה של דג הזברה הטוב ביותר, מבחני של הוצאה האנרגיה חייבים להיות נוחים לתפוקה גבוהה. מערכות צריכת חמצן שתלוי בחדר סגור במחזור המערכת מוגבלות בתפוקה במספר התאים זמינים 6. O האוויר הפתוח 2 הצריכה / CO 2 מבחני הפקה גם יושמו ב5,7 דג הזברה. בסיס צלחת אלה באוויר פתוח 96-היטבמערכות ד נוחות לתפוקה גבוהה. למרבה הצער, חילוף גזים עם הסביבה מגביל את רגישות של מבחני אלה. לאחרונה פרסמו את היישום של assay המנטר NADH 2 באמצעות מחוון חיזור alamarBlue 5. assay זה מתגבר על המגבלות בתפוקה וברגישות משותפת לניתוחים של צריכת חמצן בדג הזברה. דג הזברה הופכת מודל חשוב יותר ויותר ללימודים של הומאוסטזיס אנרגיית גוף כולו. בחלקו, כי דג הזברה הם נוחים לשימוש במסכים גנטיים קדימה ומסכי סמים. יתר על כן, ממוקד מניפולציה גנטית, כולל מציאה ולדפוק ב, יכול להיות מיושם במהירות. הראינו בעבר כי assay זה יכול להיות משולב עם יישום תרופת אמבטיה ומציאה גנטית או נוקאאוט לזהות תרכובות וגנים שמשנים את קצב חילוף חומרים 5. יתר על כן, assay זה נועד לנצל את היתרונות הגלומים לתפוקה הגבוהה דג הזברה. </p&gt;

<table><tbody><tr><td>AlamarBlue</td><td>Fisher Scientific</td><td>10-230-103</td><td>Manufactured by Thermo Scientific</td></tr><tr><td>Fine Tip DisposableTransfer Pipette</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-711-26</td><td>Manufactured by Thermo Scientific</td></tr><tr><td>Fisherbrand Graduated Disposable Transfer Pipette</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-771-9AM</td><td>Manufactured by Thermo Scientific</td></tr><tr><td>Black sided clear bottom 96-well plates</td><td>Fisher Scientific</td><td>50-320-785</td><td>Manufactured by E&amp;amp;K Scientific Products Inc.</td></tr></tbody></table>

high throughput danio rerio energy expenditure assay

דג הזברה הוא אורגניזם מודל חשוב עם יתרונות הגלומים שיש לו את הפוטנציאל להפוך את דג הזברה מודל מיושם באופן נרחב למחקר של הומאוסטזיס אנרגיה והשמנת יתר. גדליו הקטנים של דג הזברה מאפשר למבחנים בעוברים להתנהל במתכונת צלחת 96 או 384 גם, טכנולוגיות מבוססות Morpholino וCRISPR לקדם קלות המניפולציה גנטית, וטיפול תרופתי על ידי יישום אמבטיה הוא בת קיימא. יתר על כן, דג הזברה הן אידיאלי עבור מסכי גנטיים קדימה ומאפשרים לגילוי גנים חדש. בהתחשב בחידוש היחסי של דג הזברה כמודל להשמנה, יש צורך לפתח כלים שמנצלים באופן מלא את היתרונות הללו. בזאת, אנו מתארים שיטה למדידת הוצאה אנרגטית באלפי דג הזברה העוברית בו-זמנית. פיתחנו פלטפורמת microplate בעלי החיים שלמה שבו אנו משתמשים 96-גם צלחות לבודד את הדגים בודדים ואנו מעריכים NADH 2 ייצור מצטבר באמצעות כדאיות תרבית תאים הזמינות המסחרית מחדשסוכן alamarBlue. בpoikilotherms היחסים בין NADH 2 ייצור והוצאת אנרגיה קשור בחוזקה. assay ההוצאה אנרגיה זו יוצר פוטנציאל למסך במהירות מניפולציות תרופתיות או גנטיות הישירות לשנות הוצאה אנרגיה או לשנות את התגובה לתרופה שימושית (למשל רגישות לאינסולין).

פתרון assay אינו מגדיל הקרינה בהיעדר דגים עובריים (איור 1). עם זאת, assay הוא רגיש מאוד לשינויים קטנים בקצב חילוף חומרים בתוך הבאר. דגים יחידים בתוך היטב יוצרים אות שונה באופן משמעותי מבארות ריקות בתוך שעה 1 (P &lt;0.0001). איור 2 מספק ייצוג חזותי של אותות שנוצרו על ידי דגים עובריים לאחר 24 שעות של דגירה. לצורך תמונה זו בארות צדדיות ברורות היו בשימוש. ובכל זאת, בארות צדדיות שחורות הם העדיפו לביצועי assay כדי למנוע שטיפה של אות הניאון מבארות סמוכות. בגלל הירידה המושרית NADH 2 של alamarBlue היא בלתי הפיכה, האות מצטברת עם זמן. זה מאפשר לשינויים קטנים להיות מוגברים. כדי להראות שהבדלים לצבור ובכך להגדיל עם זמן, אנחנו פיקוח השינוי היחסי בקרינה הנגרם על ידי 1 עד 5 דגים בבית 1, 2, ו -4 שעות (איור 3). בכל מספר של דגים / גם את השינוי היחסי בקרינה גדל באופן משמעותי עם זמן (P &lt;0.001). יותר מכך, משום שאות מצטברת עם זמן, סדר הגודל של הבדלים בשינוי הקרינה הנובעים ממניפולציה של מספר הדגים / גם הוא חזק יותר ב 4 שעות מאשר בשעה 1 של דגירה. כך, על ידי הגדלת משך חשיפה שאנחנו יכולים לשפר את היכולת לזהות הבדלים הקשורים בטיפול שניתן. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53297/53297fig1.jpg" /> איור 1. השוואה של רעש לאיתותים. שינוי להבחין בקרינה שנוצר על ידי דג הזברה 1 בצלחת גם 96 בשעה 1. ולס שאינו מכיל דגים (חסרים) ליצור אות קטנה. ברים שגיאה מייצגים SEM (n = 5 - 8). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53297/53297fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של</a>נתון זה. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53297/53297fig2.jpg" /> איור 2. ייצוג חזותי של פלייט Assay ב 24 שעות. תמונה מייצגת של תוצאות שהושגו באמצעות assay זה. בארות הוורודות מעידות על דג עם שיעור גבוה מטבולים, בארות סגולות קצב חילוף חומרים מתון, ובארות כחולות קצב חילוף חומרים נמוך. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53297/53297fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/53297/53297fig3.jpg" /> הבדלי איור 3. איתותים להגביר עם זמן. ההבדל באות ניאון שנוצרה על ידי שינוי מספר הדגים / גם עולה עם זמן. בגלל אות מצטברת עם זמן, סדר הגודל של שינוי הקרינה סוטה עם לא betweensamples הזמןכובע שונה בשיעור של דור אות. ברים שגיאה מייצגים SEM (= 7 n).

Watch this Scientific Journal Video about High Throughput Danio Rerio Energy Expenditure Assay at JoVE.com

High Throughput Danio Rerio Energy Expenditure Assay

Zebrafish are an important model organism for the study of energy homeostasis. By utilizing a NADH2 sensitive redox indicator, alamar Blue, we have developed an assay that measures the metabolic rate of zebrafish larvae in a 96 well plate format and can be applied to drug or gene discovery.

תפוקה גבוהה<em&gt; Danio rerio</em&gt; Assay הוצאה אנרגיה

Zebrafish are an important model organism with inherent advantages that have the potential to make zebrafish a widely applied model for the study of ...

high-throughput-danio-rerio-energy-expenditure-assay

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Biology

High Throughput Danio Rerio Energy Expenditure Assay

12.6K Views.  Vanderbilt University Medical Center. Zebrafish are an important model organism for the study of energy homeostasis. By utilizing a NADH2 sensitive redox indicator, alamar Blue, we have developed an assay that measures the metabolic rate of zebrafish larvae in a 96 well plate format and can be applied to drug or gene discovery. 

Video: High Throughput Danio Rerio Energy Expenditure Assay

High Fat Diet Feeding and High Throughput Triacylglyceride Assay in Drosophila Melanogaster

Heart disease is the number one cause of human death worldwide. Numerous studies have shown strong connections between obesity and cardiac malfunction in humans, but more tools and research efforts are needed to better elucidate the mechanisms involved. For over a century, the genetically highly tractable model of Drosophila has been instrumental in the discovery of key genes and molecular pathways that proved to be highly conserved across species. Many biological processes and disease mechanisms are functionally conserved in the fly, such as development (e.g., body plan, heart), cancer, and neurodegenerative disease. Recently, the study of obesity and secondary pathologies, such as heart disease in model organisms, has played a highly critical role in the identification of key regulators involved in metabolic syndrome in humans.
Here, we propose to use this model organism as an efficient tool to induce obesity, i.e., excessive fat accumulation, and develop an efficient protocol to monitor fat content in the form of TAGs accumulation. In addition to the highly conserved, but less complex genome, the fly also has a short lifespan for rapid experimentation, combined with cost-effectiveness. This paper provides a detailed protocol for High Fat Diet (HFD) feeding in Drosophila to induce obesity and a high throughput triacylglyceride (TAG) assay for measuring the associated increase in fat content, with the aim to be highly reproducible and efficient for large-scale genetic or chemical screening. These protocols offer new opportunities to efficiently investigate regulatory mechanisms involved in obesity, as well as provide a standardized platform for drug discovery research for rapid testing of the effect of drug candidates on the development or prevention of obesity, diabetes and related metabolic diseases.

High Fat Diet Feeding and High Throughput Triacylglyceride Assay in Drosophila Melanogaster

This is a high fat diet feeding protocol to induce obesity in Drosophila, a model for understanding fundamental molecular mechanisms implicated in lipotoxicity. It also provides a high throughput triacylglyceride assay for measuring fat accumulation in Drosophila and potentially other (insect) models under various dietary, environmental, genetic or physiological conditions.

בשומן האכלה ואת וזמינותו Triacylglyceride תפוקה גבוהה בדרוזופילה Melanogaster

Heart disease is the number one cause of human death worldwide. Numerous studies have shown strong connections between obesity and cardiac malfunction in ...

Genetics

An Affordable and Efficient "Homemade" Platform for Drosophila Behavioral Studies, and an Accompanying Protocol for Larval Mitochondrial Respirometry

The usefulness of Drosophila as a model organism for the study of human diseases, behaviors and basic biology is unquestionable. Although practical, Drosophila research lacks popularity in developing countries, possibly due to the misinformed idea that establishing a lab and performing relevant experiments with such tiny insects is difficult and requires expensive, specialized apparatuses. Here, we describe how to build an affordable flylab to quantitatively analyze a myriad of behavioral parameters in D. melanogaster, by 3D-printing many of the necessary pieces of equipment. We provide protocols to build in-house vial racks, courtship arenas, apparatuses for locomotor assays, etc., to be used for general fly maintenance and to perform behavioral experiments using adult flies and larvae. We also provide protocols on how to use more sophisticated systems, such as a high resolution oxygraph, to measure mitochondrial oxygen consumption in larval samples, and show its association with behavioral changes in the larvae upon the xenotopic expression of the mitochondrial alternative oxidase (AOX). AOX increases larval activity and mitochondrial leak respiration, and accelerates development at low temperatures, which is consistent with a thermogenic role for the enzyme. We hope these protocols will inspire researchers, especially from developing countries, to use Drosophila to easily combine behavior and mitochondrial metabolism data, which may lead to information on genes and/or environmental conditions that may also regulate human physiology and disease states.

An Affordable and Efficient "Homemade" Platform for Drosophila Behavioral Studies, and an Accompanying Protocol for Larval Mitochondrial Respirometry

We provide protocols for anyone with a "maker culture" mind to start building a flylab for quantitative analysis of a myriad of behavioral parameters in Drosophila melanogaster, by 3D-printing many of the necessary pieces of equipment. We also describe a high resolution respirometry protocol using larvae to combine behavioral and mitochondrial metabolism data.

The usefulness of Drosophila as a model organism for the study of human diseases, behaviors and basic biology is unquestionable. Although practical, ...

Behavior

A High Throughput Microplate Feeder Assay for Quantification of Consumption in Drosophila

Quantifying food intake in Drosophila is used to study the genetic and physiological underpinnings of consumption-associated traits, their environmental factors, and the toxicological and pharmacological effects of numerous substances. Few methods currently implemented are amenable to high throughput measurement. The Microplate Feeder Assay (MFA) was developed for quantifying the consumption of liquid food for individual flies using absorbance. In this assay, flies consume liquid food medium from select wells of a 1536-well microplate. By incorporating a dilute tracer dye into the liquid food medium and loading a known volume into each well, absorbance measurements of the well acquired before and after consumption reflect the resulting change in volume (i.e., volume consumed). To enable high throughput analysis with this method, a 3D-printed coupler was designed that allows flies to be sorted individually into 96-well microplates. This device precisely orients 96- and 1536-well microplates to give each fly access to up to 4 wells for consumption, thus enabling food preference quantification in addition to regular consumption. Furthermore, the device has barrier strips that toggle between open and closed positions to allow for controlled containment and release of a column of samples at a time. This method enables high throughput measurements of consumption of aqueous solutions by many flies simultaneously. It also has the potential to be adapted to other insects and to screen consumption of nutrients, toxins, or pharmaceuticals.

A High Throughput Microplate Feeder Assay for Quantification of Consumption in Drosophila

The microplate feeder assay offers an economical, high throughput method for quantifying liquid food consumption in Drosophila. A 3D-printed device connects a 96-well microplate in which flies are housed to a 1536-well microplate from which flies consume a feeding solution with a tracer dye. The solution volume decline is measured spectrophotometrically.

מאכיל מיקרו-תפוקה גבוהה לבדיקה לכימות הצריכה בדרוסופילה

Quantifying food intake in Drosophila is used to study the genetic and physiological underpinnings of consumption-associated traits, their environmental ...

בדיקת תפוקה גבוהה למדידת Caenorhabditis elegans צריכת מזון ותוחלת חיים

Quantifying Food Intake in Caenorhabditis elegans by Measuring Bacterial Clearance

Feeding is an essential biological process for an organism&#39;s growth, reproduction, and survival. This assay aims to measure the food intake of Caenorhabditis elegans&#160;(C. elegans), an important parameter when studying the genetics of aging or metabolism. In most species, feeding is determined by measuring the difference between the amount of food provided and the amount left after a given time interval. The method presented here uses the same strategy to determine the feeding of C. elegans. It measures the amount of bacteria, the food source of C. elegans, cleared within 72 h. This method uses 96-well microtiter plates and has allowed the screening of hundreds of drugs for their ability to modulate food intake at a speed and depth not possible in other animal models. The strength of this assay is that it allows to measure feeding and lifespan simultaneously and directly measures the disappearance of food and, thus, is based on the same principles used for other organisms, facilitating species-to-species comparison.

מחבר זרקור: חקר הקשר בין ליפוטוקסיות ו- HFpEF 

This protocol describes an assay to quantify Caenorhabditis elegans feeding rate based on measuring the clearance of bacteria in liquid culture.

כימות צריכת המזון ב- Caenorhabditis elegans על ידי מדידת פינוי חיידקים

Feeding is an essential biological process for an organism&#39;s growth, reproduction, and survival. This assay aims to measure the food intake of ...

High Throughput Assay to Examine Egg-Laying Preferences of Individual Drosophila melanogaster

Recently, egg-laying preference of Drosophila has emerged as a genetically tractable model to study the neural basis of simple decision-making processes. When selecting sites to deposit their eggs, female flies are capable of ranking the relative attractiveness of their options and choosing the &#34;greater of two goods.&#34; However, most egg-laying preference assays are not practical if one wants to take a systematic genetic screening approach to search for the circuit basis underlying this simple decision-making process, as they are population-based and laborious to set up. To increase the throughput of studying of egg-laying preferences of single females, we developed custom chambers that each can simultaneously assay egg-laying preferences of up to thirty individual flies as well as a protocol that ensures each female has a high egg-laying rate (so that their preference is readily discernable and more convincing). Our approach is simple to execute and produces very consistent results. Additionally, these chambers can be equipped with different attachments to allow video recording the egg-laying animals and to deliver light for optogenetics studies. This article provides the blueprints for fabricating these chambers and the procedure for preparing the flies to be assayed in these chambers.

High Throughput Assay to Examine Egg-Laying Preferences of Individual Drosophila melanogaster

This protocol describes a high throughput assay for testing egg-laying preferences of Drosophila melanogaster at single-animal resolution. This assay provides a simple, efficient, and scalable platform to identify genes and circuit components that control a simple decision-making process.

Assay תפוקה גבוהה לבחינת העדפות הטלה של פרט<em&gt; תסיסנית</em

Recently, egg-laying preference of Drosophila has emerged as a genetically tractable model to study the neural basis of simple decision-making processes. ...

Neuroscience

Metabolic Analysis of Drosophila melanogaster Larval and Adult Brains

This protocol describes a method for measuring the metabolism in Drosophila melanogaster larval and adult brains. Quantifying metabolism in whole organs provides a tissue-level understanding of energy utilization that cannot be captured when analyzing primary cells and cell lines. While this analysis is ex vivo, it allows for the measurement from a number of specialized cells working together to perform a function in one tissue and more closely models the in vivo organ. Metabolic reprogramming has been observed in many neurological diseases, including neoplasia, and neurodegenerative diseases. This protocol was developed to assist the D. melanogaster community&#39;s investigation of metabolism in neurological disease models using a commercially available metabolic analyzer. Measuring metabolism of whole brains in the metabolic analyzer is challenging due to the geometry of the brain. This analyzer requires samples to remain at the bottom of a 96-well plate. Cell samples and tissue punches can adhere to the surface of the cell plate or utilize spheroid plates, respectively. However, the spherical, three-dimensional shape of D. melanogaster brains prevents the tissue from adhering to the plate. This protocol requires a specially designed and manufactured micro-tissue restraint that circumvents this problem by preventing any movement of the brain while still allowing metabolic measurements from the analyzer&#39;s two solid-state sensor probes. Oxygen consumption and extracellular acidification rates are reproducible and sensitive to a treatment with metabolic inhibitors. With a minor optimization, this protocol can be adapted for use with any whole tissue and/or model system, provided that the sample size does not exceed the chamber generated by the restraint. While basal metabolic measurements and an analysis after a treatment with mitochondrial inhibitors are described within this protocol, countless experimental conditions, such as energy source preference and rearing environment, could be interrogated.

Metabolic Analysis of Drosophila melanogaster Larval and Adult Brains

We present a protocol for measuring oxygen consumption and extracellular acidification in Drosophila melanogaster larval and adult brains. A metabolic analyzer is utilized with an adapted and optimized protocol. Micro-tissue restraints are a critical component of this protocol and were designed and created specifically for their use in this analysis.

ניתוח מטבולית של melanogaster דרוזופילה Larval ושכל למבוגרים

This protocol describes a method for measuring the metabolism in Drosophila melanogaster larval and adult brains. Quantifying metabolism in whole organs ...

A Rapid Food-Preference Assay in Drosophila

To select food with nutritional value while avoiding the consumption of harmful agents, animals need a sophisticated and robust taste system to evaluate their food environment. The fruit fly, Drosophila melanogaster, is a genetically tractable model organism that is widely used to decipher the molecular, cellular, and neural underpinnings of food preference. To analyze fly food preference, a robust feeding method is needed. Described here is a two-choice feeding assay, which is rigorous, cost-saving, and fast. The assay is Petri-dish-based and involves the addition of two different foods supplemented with blue or red dye to the two halves of the dish. Then, ~70 prestarved, 2-4-day-old flies are placed in the dish and&#160;allowed to choose between blue and red foods in the dark for about 90 min. Examination of the abdomen of each fly is followed by the calculation of the preference index. In contrast to multiwell plates, each Petri dish takes only ~20 s to fill and saves time and effort. This feeding assay can be employed to quickly determine whether flies like or dislike a particular food.

A Rapid Food-Preference Assay in Drosophila

We present a protocol for a two-choice feeding assay for flies. This feeding assay is fast and easy to run and is suitable not only for small-scale laboratory research, but also for high-throughput behavioral screens in flies.

מבחני העדפת מזון מהירה בדרוסופילה

To select food with nutritional value while avoiding the consumption of harmful agents, animals need a sophisticated and robust taste system to evaluate ...

Measurement of Metabolic Rate in Drosophila using Respirometry

Metabolic disorders are a frequent problem affecting human health. Therefore, understanding the mechanisms that regulate metabolism is a crucial scientific task. Many disease causing genes in humans have a fly homologue, making Drosophila a good model to study signaling pathways involved in the development of different disorders. Additionally, the tractability of Drosophila simplifies genetic screens to aid in identifying novel therapeutic targets that may regulate metabolism. In order to perform such a screen a simple and fast method to identify changes in the metabolic state of flies is necessary. In general, carbon dioxide production is a good indicator of substrate oxidation and energy expenditure providing information about metabolic state. In this protocol we introduce a simple method to measure CO2 output from flies. This technique can potentially aid in the identification of genetic perturbations affecting metabolic rate.

Measurement of Metabolic Rate in Drosophila using Respirometry

Metabolic disorders are among one of the most common diseases in humans. The genetically tractable model organism D. melanogaster can be used to identify novel genes that regulate metabolism. This paper describes a relatively simple method which allows studying the metabolic rate in flies by measuring their CO2 production.

תפוקה גבוהה

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

בשומן האכלה ואת וזמינותו Triacylglyceride תפוקה גבוהה בדרוזופילה Melanogaster

An Affordable and Efficient "Homemade" Platform for Drosophila Behavioral Studies, and an Accompanying Protocol for Larval Mitochondrial Respirometry

מאכיל מיקרו-תפוקה גבוהה לבדיקה לכימות הצריכה בדרוסופילה

כימות צריכת המזון ב- Caenorhabditis elegans על ידי מדידת פינוי חיידקים

כימות צריכת המזון ב- Caenorhabditis elegans על ידי מדידת פינוי חיידקים

כימות צריכת המזון ב- Caenorhabditis elegans על ידי מדידת פינוי חיידקים

Assay תפוקה גבוהה לבחינת העדפות הטלה של פרט

ניתוח מטבולית של melanogaster דרוזופילה Larval ושכל למבוגרים

מבחני העדפת מזון מהירה בדרוסופילה

מדידה של קצב חילוף החומרים ב