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Nil rote Färbung der festen Caenorhabditis Elegans ist eine Methode zur quantitativen Messung der neutral Lipid Ablagerungen, während Öl rote Färbung O qualitative Bewertung der Lipid-Verteilung zwischen den Geweben ermöglicht.
Caenorhabditis Elegans ist eine außergewöhnliche Modellorganismus in der Lipidstoffwechsel und Energie-Homöostase zu studieren. Viele seiner Lipid-Gene sind beim Menschen konserviert und metabolisches Syndrom oder anderen Krankheiten zugeordnet werden. Prüfung der Lipid-Akkumulation in diesem Organismus kann durch Fixativ Farbstoffe oder markierungsfreie Methoden durchgeführt werden. Fixativ Flecken wie Nil rot und rot O Öl sind preiswerte, zuverlässige Methoden zur Messung quantitativ Blutfettwerte und qualitativ Lipid-Verteilung über Gewebe, bzw. zu beobachten. Darüber hinaus erlauben diese Flecken für Hochdurchsatz-Screening von verschiedenen Lipid-Stoffwechsel-Gene und Wege. Darüber hinaus ihre hydrophoben Natur erleichtert Lipid Löslichkeit, Interaktion mit der umgebenden Gewebe reduziert und Dissoziation in das Lösungsmittel verhindert. Obwohl diese Methoden effektiv bei der allgemeinen Fettgehalt zu prüfen sind, bieten sie keine detaillierte Informationen über die chemische Zusammensetzung und Vielfalt der Lipid-Ablagerungen. Für diese Zwecke markierungsfreie Methoden wie GC-MS und CARS-Mikroskopie besser geeignet, deren Kosten trotz.
Lipide sind lebensnotwendig. Sie sind integrale Bestandteile von Membranen, fungieren als sekundäre Botenstoffe und signal-Wandler und haben wichtige Funktionen der Energiespeicherung. Wenn Fettstoffwechsel Dysregulated ist, führt dies zu Krankheiten wie Adipositas und Diabetes Typ II, die öffentliche Gesundheit Bedenken9drücken. Caenorhabditis elegans (C. Elegans) ist eine ausgezeichnete Modellorganismus in der Fettstoffwechsel zu studieren, weil es eine relativ kurze Lebensdauer, ein transparenter Körper, eine bekannte Zelle Abstammung und ein vollständig sequenzierte Genom hat. In erster Linie ein Hermaphrodit, C. Elegans erlaubt es den Forschern zu zahlreicher isogenen Tiere in kurzen Zeiträume Mitnahmeservice Hochdurchsatz-vorwärts genetischer Bildschirme, eine breite Palette von metabolischen Gene und Wege4zu studieren. Dieser Ansatz hat ein hohes Maß an Schutz in 273 C. Elegans -Lipid-Stoffwechsel-Genen zwischen Menschen, Mäuse, Ratten und Drosophila ergeben. Darüber hinaus haben mehr als 300 Lipid-Gene in C. Elegans menschlichen Orthologe, die mit Krankheiten, die in keinem Zusammenhang mit metabolischem Syndrom11verbunden sind. Prüfung der Lipid-Lagerung in C. Elegans hat traditionell meist auf Farbstoff-markierten Assays, gestützt, die robuste über Lipid-Ansammlung Auskunft. Seltener ist eine Beschreibung von Lipiden wo lokalisieren und gemessenen Unterschiede in Hülle und Fülle Lipid über Gewebe. Neuere Arbeiten ergaben jedoch, dass Lipid Verteilung genauso wichtig wie Lipid Ansammlung6sein kann.
In letzter Zeit Studien haben begonnen, Integration von Methoden wie hohe Leistung flüssige Chromatographie-Massenspektrometrie (HPLC-MS), Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) und kohärente Anti-stokes Raman-Streuung (Autos) Mikroskopie an Adresse der Mängel der Fleck-basierte Ansätze direkt analysiert den Inhalt der Lipid-Extrakte, spezielle Lipid Brüche und Lipid Ablagerungen, bzw.10,11. Darüber hinaus hat CARS-Mikroskopie ergeben, dass Nils rot nur als Proxy für Fettansammlung Verwendung als Fixativ Farbstoff, für den Einsatz als ein wichtige Fleck zum Ziel-Färbung des Auto-fluoreszierende Organellen10 führtdienen kann. Jedoch die erforderliche technische Know-how und Kosten im Zusammenhang mit diese Chromatographie und Mikroskopieverfahren nutzen ihre unhaltbar für viele Fragestellungen. In diesem Artikel besprechen wir eine bequeme und sichere Methode zum fixieren und neutral Lipid-Ablagerungen in C. Elegans mit Nil rot färben und Öl rot O um Lipid Fülle in ganze Tiere und in bestimmten Geweben zu unterscheiden.
Nil-rot, 9-diethylamino-5H-benzo[α]phenoxazine-5-one, ist ein Benzophenoxazone Farbstoff, der leicht löst sich in verschiedenen organischen Lösungsmitteln, aber meist in Wasser unlöslich. Es ist eine ausgezeichnete Lysochrome Farbstoff verwendet, neutralere Lipiden wie Triglyceride zu beflecken oder Cholesterin Ester da freuen Sie sich auf eine starke Farbe solubilisiert gut in Lipiden, hat vernachlässigbare Interaktion mit umgebenden Gewebe und ist weniger löslich im Lösungsmittel als in Lipide. Es verfügt über eine Anregung und Emission Maxima von 450-500 und 520 nm, bzw.1. Bei Nil rot gefärbten C. Elegans für grüne Fluoreszenz angezeigt wird, können diskrete Lipid Körper beobachtet in den Darm und anderen Geweben entweder in Clustern oder gleichmäßig verteilt, je nach Genotyp oder experimentelle Behandlung des Tieres 7.
Öl rot O ist ein Lysochrome, fettlösliche Färbemittel verwendet, Triglyceride und Lipoproteine zu beflecken. Es ist eine Azo-Farbstoff genannt, weil seine chemische Struktur zwei azo Gruppen an drei aromatischen Ringen befestigt enthält. Es ist schwer zu ionisieren, das macht es sehr löslich in Lipiden. Seine Fleck Farbe ist rot und seine maximale Lichtabsorption 518 nm 3. C. Elegans gebeizt mit Öl rot O zeigen rote Lipid-Tröpfchen, die sich gegen das Tier durchsichtigen Körper, die qualitative Bewertung der Lipid-Verteilung zwischen den verschiedenen Geweben6erleichtert.
(1) Nil rot (NR) Färbung der Lipide
2. Öl rot O Färbung (ORO) von Lipiden
SKN-1 ist ein bZip, zellschützenden Transkriptionsfaktor, der teilt Homologie mit Säugetieren NRF2 und hat gezeigt, dass Fettsäureoxidation vermitteln. Abhängig von der Glukosekonzentration in ihrer Ernährung zeigen Würmer mit einer konstitutiv aktivierten Skn-1 Allel verschiedene Blutfettwerte bei Nil rot7klebt. Abbildung 1A -C zeigt aktivierten Skn-1 -Tiere, die Bedingungen, die zur Erhöhung der Blutfettwerte führen ausgesetzt. NR Fluoreszenz mit einem FITC/GLP-Kanal erfasst ist prominent entlang der Darm ist jedoch in den Kopf, Schweif und Darmlumen dimmer. Blutfettwerte zu erhöhen, sind diskrete NR-gefärbten Partikel schwieriger zu erkennen, die erfordern geringerer Belichtungszeiten. Obwohl diese Methode für Lipid Akkumulation Fluoreszenzintensität als quantitative Proxy verwendet, es ist nicht ausreichend unterscheiden, unspezifische Färbung der zellulären Strukturen, die nicht Fett speichert und ist anfällig für Störungen durch intestinale Auto signal Fluoreszenz. Daher müssen alternative Label und nicht-Label Methoden werden parallel verwendet, um neutrale Lipide in den tierischen10eindeutig zu quantifizieren.
Altersabhängigen somatischen Abbau von Fett (Asdf), ist, dass ein Phänotyp, der Auftritt im Alter von Worms, wobei Tiere anzeigen, Körperzelle Lipide, verringert, während Keimzelle Lipide unverändert6bleiben. Öl rot O Färbung ist keine Methode, die zuverlässig quantifiziert Blutfettwerte, sondern eignet sich hervorragend für die Visualisierung von Lipid-Lokalisierung und ist nützlich für die Bestimmung von Fett Abbau Phänotypen wie Asdf im Wurm. Während es leicht, die Würmer nach dem Vorhandensein oder Fehlen von Asdf zu kategorisieren, es möglicherweise schwierig, Tiere mit mittlerer Fettabbau (Abbildung 2A) zu identifizieren. Im Vergleich zu nicht-Asdf Tieren, die leuchtend roten Färbung im ganzen Körper mit einigen transparenten Bereiche (Abb. 2 b) zeigen, weisen Asdf Würmer bemerkbar Fett Abbau in Darmzellen (Abbildung 2). Tiere in den Prozess der Entwicklung von Asdf (Abb. 2D) oft zeigen durchscheinende Flecken, wo die meisten Fettabbau schließlich auftritt. Darüber hinaus können Asdf Würmer noch verfügen über helle rote Färbung in den Kopf und Schweif, da der Phänotyp durch komplette somatische Fettabbau, sondern durch umfangreiche Fett Abbau im Vergleich zu nicht-Alter (Asdf) Tiere nicht definiert ist. Die Verwendung von Öl rot O Färbung, ermöglicht somit qualitative Bestimmung der Lipid-Lokalisierung und Identifizierung von Phänotypen, die Fettdepots im Wurm wesentlich verändert.
Abbildung 1: Färbung von Lipiden von Nil-rot Nil rote Färbung des aktiviert Skn-1 Mutanten unter Bedingungen, die erhöhte Lipid Akkumulation (A-C) zu entlocken. Der Gewinn der Funktion Skn-1 -Stamm (lax188) birgt eine E237K Aminosäure-Substitution, der SKN-1 konstitutiv aktiv macht. L4-Stadium Würmer waren 0, 15 und 30 J/m2 UV-Licht, gefolgt von einer 12-h-Erholungszeit auf ungesetzte NGM Platten vor NR-Färbung und Bildgebung ausgesetzt. Die gezeigten Bilder sind repräsentativ für den Phänotyp. Lipid-Quantifizierung erfolgte, wie bereits in Abschnitt 1.7. Feuer ist eine ImageJ Look-up Table (LUT) verwendet, um ein Wärmebild erstellen, Fluoreszenz Intensität Unterschiede zwischen den Bildern angezeigt. Merge zeigt FITC/GLP und DIC Bildern kombiniert. Quantifizierung der Fluoreszenzintensität für jedes Bild erscheint am unteren Rand der Bild-Montage. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: Färbung der Lipide durch Öl rot O. Öl rot O Färbung des Skn-1 Mutanten (lax188) zeigen das Vorhandensein oder Fehlen des Phänotyps Asdf (A-D) aktiviert. A & D zeigen Tiere mit mittleren Asdf Phänotypen. B & C zeigen entgegengesetzte ORO-Färbung. B nicht-Asdf ist, zeigt C erhebliche somatische Fett Abbau mit gleichzeitige Erhöhung in Keimbahn Fettansammlung, die Asdf Phänotyp definiert. Die Würmer waren voller Flecken mit ORO gefolgt von imaging-144 Hafter L1 synchronisiert Tiere wurden auf NGM Medien ausgesät mit OP50 Bakterien gelegt. Die gezeigten Bilder sind repräsentativ für Tiere mit oder ohne die Asdf Phänotyp. Inset Karikaturen sind von Lynn, Et Al. geändert. 6 und repräsentieren die (B) oder Abwesenheit (C) der somatischen Fett-Abbau. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Der Anstieg der Adipositas und metabolische Krankheit Preise macht C. Elegans ein geeignetes Modell, die Mechanismen zu studieren, die Fettansammlung in Zellen und Geweben zu regulieren. Aktuelle Hinweise darauf, dass die Änderungen im Blutfettwerte mit zellulärer Prozesse von Insulin Signalisierung8, die Aktivierung der Hormon-Rezeptoren als2Reproduktionsleistung5korreliert sind. Im Vergleich zu markierungsfreie Mikroskopie und Chromatographie Methoden, Nil rot und Öl rot O sind relativ kostengünstig Farbstoffe, neutralere Lipiden im Wurm konsequent zu beflecken und reproduzierbar10,12,13. Die erste ermöglicht die Quantifizierung der gesamten Blutfettwerte, während die zweite die Bewertung der Lipid-Verteilung zwischen den Geweben wie der Unterhaut, Darm und die Keimbahn ermöglicht. Bei Verwendung in Verbindung ermöglichen NR und ORO die Forscher um festzustellen, wie Genotyp und Umweltveränderungen Lipid Ansammlung beeinflussen und wo in der Wurm diese Veränderungen auftreten.
Diese Farbstoffe jedoch bewerten direkt Lipid-Ansammlung in der gleichen nicht-invasive Weise nicht wie Autos Mikroskopie12. Daher, sie sind anfällig für Fehler während der Fixierung und Färbung, beeinträchtigen die Messung Genauigkeit13. Darüber hinaus können versehentlich diese Farbstoffe interagieren mit dem Lipofuszin und Darm Granulat, wodurch Fluoreszenz, die in keinem Zusammenhang mit intrazellulären neutrales Fett speichert10,14. Darüber hinaus kann nicht in den Fällen wo die Blutfettwerte gering erscheinen NR und ORO Färbung unterscheiden, ob das Ergebnis ergibt sich aus Fragen der Durchlässigkeit oder Fettansammlung reduziert. Darüber hinaus erfordert die Empfindlichkeit dieser Flecken zum Vorschein besonderen Maßnahmen während der Lagerung und aktiven Umgang mit dieser Grenze den Abbau und Foto bleichen. Allerdings ist Vorsicht bei der Durchführung und Schlussfolgerungen von Label-based Assays, NR und ORO Färbung sind hervorragende Mittel, vorwärts genetischer Bildschirme Lipid-Stoffwechsel-Wege zu studieren und überprüfen ihre Interaktionen mit anderen physiologischen Funktionen. Daf-2 und Fett-6 Würmer wird empfohlen, der erhöhte und verminderte Lipid Akkumulation bzw. relative Vergleiche. Das Waschen und fixieren Schritte für NR und ORO Färbung ähneln. Daher können beide am selben Tag ausgeführt werden. Allerdings können nur die Folien mit ORO-gefärbten Würmer gespeichert werden, für imaging später da NR Färbung nach 6 h inkonsistent ist. Während des Waschens ist es entscheidend, Triton 100-X nicht nur um die Durchlässigkeit für NR und ORO zu verbessern, sondern auch um den Wurm durch übermäßige Einhaltung Plasticware zu vermeiden sind. Darüber hinaus sollten die Würmer weniger als 30 min gewaschen werden, vor der Färbung um maximale Durchlässigkeit zu jeder Fleck zu gewährleisten. Während NR und ORO Inkubationszeiten auf 1 h und 30 min, bzw. reduziert werden können, wird es vorgeschlagen, in diesem Artikel einheitlicher Färbung und imaging Ergebnisse folgen aufgefordert. Längerer Exposition NR Lösung Licht-und Nichtbeachtung der ORO-Lösung zu filtern, bevor Nutzung Hintergrundfluoreszenz während der Bildgebung zunehmen wird. Durchführung dieser Färbung Protokolle erfordert ca. 3-4 h neben bildgebenden Zeit. Aber Fleck Inkubation höchstens 2 Stunden Pause zwischen den Schritten bietet, es wird dringend empfohlen, dass die Protokolle möglichst viele Fehlerquellen in allen Farbstoff-basierenden Methoden der Lipid-Quantifizierung zu reduzieren mit möglichst wenigen Unterbrechungen durchgeführt werden und Prüfung.
Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte.
Diese Arbeit wurde ermöglicht durch den NIH-Zuschuss: R01GM109028 (S.P.C.)
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Imager.M2m Microscope | Zeiss | n/a | Fluorescence microscope |
ERC5s camera | Axiocam | n/a | Color-capable |
MRm camera | Axiocam | n/a | Fluorescence-capable |
Nile red | Thermo Fisher | N1142 | Lipid Stain |
Oil red O | Alfa Aesar | A12989 | Lipid Stain |
DAPI | Thermo Fisher | D1306 | DNA stain |
Isopropyl Alcohol | BDH | BDH1133-1LP | Fixative solution |
0.2 µm seterile syringe filter | VWR | 28145-477 | Cellulose acetate filter |
Centrifuge 5430 | Eppendorf | 5428000015 | Centrifuge |
Shaker Rotisserie | Lab Quake | 400110Q | Shaker |
Tube Rotator | VWR | 10136-084 | Rotator |
K2HPO4 | Sigma-Aldrich | 7758-11-4 | NGM |
KH2PO4 | Sigma-Aldrich | 7778-77-0 | NGM |
MgSO4 | Alfa Aesar | 7786-30-3 | NGM |
CaCl2 | Sigma-Aldrich | 10035-04-8 | NGM |
NaCl | Sigma-Aldrich | 7647-14-5 | NGM |
Cholesterol | Sigma-Aldrich | 57-88-5 | NGM |
Peptone | BD Biosciences | 211677 | NGM |
Agar | Teknova | L9110 | NGM |
LB media | Sigma-Aldrich | L3147 | Bacterial growth |
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