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).

Hinweis: Dieses Protokoll folgt den Richtlinien der Universität von Arizona Amt für verantwortliches Handeln in der Forschung und wurde von der Institutional Animal Care und Verwenden Ausschuss gebilligt wurde 1. Zebrafisch-Embryo Zucht und Wartung <ol><li> Bereiten E3 Embryo Medium 8. Um 60x Stammlösung machen, lösen sich 34,8 g NaCl, 1,6 g KCl, 5,8 g CaCl 2 ● 2 H 2 O und 9,78 g MgCl 2 ● 6 H 2 O in 1,95 L ddiH 2 O. Der pH-Wert auf 7,2 unter Verwendung von NaOH und HCl Lautstärke bis 2 L mit ddiH 2 O. </li><li> Um 1x E3 Embryo Medium herzustellen, verdünnte 16,5 ml 60x Lager in 1 L ddiH20. Fügen Sie 100 ul 1% Methylenblau. </li><li> Zucht <ol><li> Haus Männliche und weibliche Zuchtbestands (7-18 Monate alt) separat an Fruchtbarkeit zu maximieren. </li><li> Mach das Licht aus 1-2 Stunden vor der am Tag vor der Eier erwünscht sind. Richten Sie Paarung (1 männlich und 1-2 Weibchen) in cRossing Käfige 9, wie zuvor beschrieben. Crossing Käfigen ermöglichen die Eier Raub zu entkommen, als sie durch den perforierten Boden des Tanks Einsatz, in dem die ausgewachsene Fische gehalten werden, übergeben. </li><li> Optional:. Für zeitgesteuerte Zucht, (wie es für Studien mit Morpholino Injektion erforderlich), trennen Sie den männlichen und weiblichen Fische von einem durchsichtigen Kunststoff-Teiler, entfernen diese am Morgen, um in zeitlicher Verlegung der Eier und die Befruchtung führen. Für Morpholino Studien durchführen Leistungsberechnungen, die Zahl der embryonalen Fisch pro Behandlung erforderlich zu bewerten. Ohne eine Schätzung der Größe des Effekts oder Abwandlung kann eine vorläufige Prüfung bei der n = 8 ausgeführt. </li></ol></li><li> Gießen Sie die Eier aus der Kreuzung Käfig in eine Petrischale (100 bis 150 Embryonen / 10 cm Petrischale). Lassen Sie die Eier auf den Boden der Schale niederzulassen und abgießen. Entfernen Sie das restliche Wasser mit einer feinen Spitze Einweg-Transferpipette. Zurück E3 Embryo Medium in Schritt 1.1 gemacht hinzufügen. </li><li> Machen aflame poliert Einwegpipette für zukünftige Ei und Fisch Übertragung. Mit einer Schere, schneiden Sie ein absolvierte Einmaltransferpipette an der 0,25 ml Graduierung. Um Ecken und Kanten, Flammpolitur der Schnitt Spitze über einem Bunsenbrenner zu entfernen. </li><li> Pflegen embryonale Fisch bis 4 Tage nach der Befruchtung (DPF) in 10 cm Petrischalen im Zebrafisch E3 Embryo Medium bei 28,5 ○ C Zweimal täglich, verwenden Sie eine Flamme poliert absolvierte Einmaltransferpipette, um alle unbefruchteten Eiern oder toten Embryonen (opak weißes Aussehen) zu entfernen. Einmal täglich, tauschen E3 Embryo Medium. Abgießen E3 Embryo Medium, entfernen Sie verbleibende Flüssigkeit mit einer feinen Spitze Einweg-Transferpipette, und fügen Sie wieder vorgewärmten (28,5 ○ C) E3 Embryo Medium. </li></ol> 2. Bereiten Sie Testlösung <ol><li> Vorbereitung der Testlösung gemäß Tabelle 1. Sterile Filter Assay Lösung unter Verwendung eines 0,22 um-Filter. Vor Beginn testen, warm die sterile Testlösung in einer 28,5 ○ CWasserbad. </li></ol><table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> Bestandteil </td><td> % Der Gesamt </td><td> Volumen (ul / 10 ml) </td></tr><tr><td> 60x E3 Embryo Medium </td><td> 1,667 </td><td> 166,7 </td></tr><tr><td> Doppel deionisiertem (DDI) H 2 0 </td><td> 96,233 </td><td> 9.623,3 </td></tr><tr><td> Alamar-Blau- </td><td> 1 </td><td> 100 </td></tr><tr><td> 400 mM NaOH </td><td> 1 </td><td> 100 </td></tr><tr><td> DMSO </td><td> 0.1 </td><td> 10 </td></tr></tbody></table> Tabelle 1 Assay-Medium 3. Führen Assay <ol><li> Spülen Zebrafischembryonen 3 mal mit steril filtriert E3 Embryo Medium. Kombinieren Sie alle lebensfähigen Zebrafischembryonen von der Kupplung in ein Becherglas. Sterilfilter 75 ml E3 Embryo Medium. Mit einer feinen Spitze Einweg-Transferpipette, rebewegen, wie viel von der E3 Embryo Medium aus den Zebrafischembryonen wie möglich. 20 ml steril filtriert E3 Embryo Medium Rücken. Entfernen und 3 mal ersetzen E3 Embryo Medium. </li><li> Fischplatte 1 in jede der 93 Vertiefungen einer 96-Loch schwarz Seitige durchsichtigen Bodenplatte. Übertragen Sie die embryonale Fisch auf den Teller durch individuelles Einfangen eines Embryos in eine Flamme poliert absolvierte Kunststoff-Einweg-Transferpipette (Schritt 1.5) und sanft Auswerfen in den Brunnen. Bringen E3 Embryo Medium aus dem Becherglas gespült Fisch in den 3 leeren Brunnen entnommen. Dies stellt sicher, dass leere Brunnen wurden auf die gleiche Wasser wie die Brunnen, die Fisch enthalten ausgesetzt. Beide Brunnen, die Fisch und leere Brunnen enthalten sollte mindestens ½ volle (200 ul) auf den Abschluss dieser Schritt sein. </li><li> Ersetzen E3 Embryo Medium mit Assay-Lösung in allen 96 Wells, einschließlich leere Brunnen. Dieser Schritt sollte 1 Spalte zu einer Zeit für jede der 12 Spalten in einer 96-Well-Platte durchgeführt werden. Mit einer feinen Spitze Einweg-transfer Pipette entfernen E3 Embryo Medium aus jeder auch in einer Spalte der Platte (8 Kavitäten). Achten Sie auf die Zebrafischembryo nicht berühren. Werden 300 &amp; mgr; l Assay-Lösung zu jeder Vertiefung, aus dem Wasser entfernt wurde. Wiederholen die Entfernung von E3 Embryo Mediums und Ersatz mit Assaylösung für alle 12 Spalten der Platte. </li><li> Optional: Um die metabolische Rate Änderung in Reaktion auf eine Testverbindung, stellen eine Lösung, die 100-mal (100X) die gewünschte Behandlungskonzentration ist. Zu beachten ist, sicherzustellen, dass die Lösung 100x 10% DMSO nicht überschreiten, um die endgültige DMSO-Konzentration auf nicht mehr als 0,1% zu begrenzen. Werden 3 ul des 100-fach-Lösung in jede der Behandlungs Vertiefungen. HINWEIS: Führen Sie Leistungsberechnungen, die Zahl der Behandlungs Brunnen zu bewerten. Jedoch ohne eine Schätzung der Grße der Reaktion oder einer Variation, einem Vorversuch kann in 8 Verbindung behandelten und 8 mit Vehikel behandelten Kontrollvertiefungen, die Fische enthalten ausgeführt werden. <ol><li> In 3 ul Fahrzeugkontrolle, die Kontrolle (keine drug Behandlung) Brunnen, die Fisch enthalten. Um sicherzustellen, dass das fluoreszierende Reaktion auf Verbindung ist ein Ergebnis der Maßnahmen, die im Fisch, gelten Drogen-und Fahrzeuganwendungen bis 3 leere Wells in einer Platte mit 96 Vertiefungen. </li></ol></li><li> Lesen Fischen gefüllt Platte auf Fluoreszenzplattenlesegerät mit Anregungswellenlänge bei 530 nm und die Emissionswellenlänge bei 590 nm. </li><li> Platz Platte in befeuchteten Inkubator auf 28,5 ○ C (halten Platte in der Dunkelheit über sie Assay zur Photobleichen der Testlösung zu vermeiden) eingestellt. Der Test kann für die Dauer der Zeit, die von 1 Stunde bis 24 Stunden reichen ausgeführt werden. Die Dauer des Tests hängt von der Zielsetzung der Studie. Zum Testen der Reaktion auf eine kurzwirksamen nicht stabile Verbindung eine kurze Dauer kann am besten geeignet. Doch die Maximierung Assay Dauer für eine stabile Verbindung, Tests oder Prüfungen der genetische Effekte, vorzuziehen, die Vorteile mit der Summensignal zugeordnet zu nutzen. </li><li> Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt (siehe Schritt 3.6, um festzustellen Timing)Lesen Fluoreszenz des fischreichen Platte wieder mit den gleichen Einstellungen wie in Schritt 3.5. </li></ol> 4. Bewerten Sie die relative Veränderung der Fluoreszenz Verbunden mit Treatment <ol><li> Änderung in der Fluoreszenz von jeder Berechnung auch durch Subtrahieren der Fluoreszenz zum Zeitpunkt 0 von der Fluoreszenz am Ende der Studie. Wells ohne Fisch (Rohlinge) sollten Werte nahe 0 haben, weit unter Werte von Brunnen, die Fisch enthalten. Veränderung der Fluoreszenz = Fluorescence am Schluss - Fluoreszenz zum Zeitpunkt 0 </li><li> Um die relative Veränderung der Fluoreszenz zu ermitteln, berechnen die durchschnittliche Veränderung der Fluoreszenz für die Kontrollvertiefungen dann teilen die Veränderung der Fluoreszenz jedes vom durchschnittlichen Veränderung der Fluoreszenz der Kontrollvertiefungen. Zu beachten ist, könnte Kontrollen entweder Fahrzeugsteuerungen oder genetische Kontrolle zu sein. <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/53297/53297eq1.jpg" /></li></ol>

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The authors have no competing financial interests to disclose.

Kontamination mit Bakterien oder Pilzen stark begrenzen Anwendung dieses Assays. Methylenblau in der E3-Embryomedium begrenzt die Möglichkeit einer Kontamination mit Pilzen. Im gesamten Embryo Aufzucht es wichtig, dass darauf geachtet wird, tote Embryonen zu entfernen zweimal täglich ist. Zusätzlich ist es wichtig, die Embryos mit sterilem E3 Embryo Medium gründlich am Tag Assayinitierungsbereich. Diese 2 Schritte begrenzen das Potenzial für bakterielle Kontamination der Embryonen. Die Einbeziehung der in Schritt 3.2 beschrieben leere Brunnen ermöglicht Nachweis einer etwaigen bakteriellen Kontamination. Bakterielle Kontamination, die ein messbares Signal liefert, ist selten. Allerdings, wenn die leeren Brunnen zu tun zeigen ein zuverlässiges Signal, das Assay sollte darauf geachtet werden, Sauberkeit Embryo zu erhalten wiederholt werden. Wenn der Benutzer erwartet, daß eine Verunreinigung ist, die vor dem Besamungs können die Embryonen gebleicht werden, wie vorstehend beschrieben (s. 22) 10. Alternativ, falls der Experimentator vermutetKontamination nach der Entnahme auftretende kann der Benutzer E2 mit Penicillin und Streptomycin nach hinten die Embryonen bis 4 dpf (p. 23) 10 zu verwenden. Obwohl dieser Test ist wertvoll für die Anwendung in Embryonen, haben wir nicht auf ihre Gültigkeit in erwachsenen Zebrafisch untersucht. Wir vermuten, dass alle Funktionen in diesem Test würde bei erwachsenen Fischen durch schlechte Gewebepenetration von AlamarBlue begrenzt werden. Darüber hinaus ist in das Füttern von Fisch die Darmflora kann eine tiefgreifende Signal, keine Bedeutung für den Fischstoffwechsels zu erzeugen. Somit ist dieser Test auf die Verwendung in Eigelb Zuführen embryonalen Fisch nutzen. Die relative Untätigkeit der embryonalen Fisch bietet einen einzigartigen Vorteil, da dies die Variabilität, die mit Aktivität induzierte Energieaufwand 11 verbunden wäre begrenzt. Damit dieser Test ist ein einzigartiges Werkzeug, um die Stoffwechselrate als Reaktion auf genetische oder pharmakologische Manipulation in einem ganzen Tier-System zu untersuchen. Der Zebrafisch ist schnell zu einem führenden Modell zur metabolic Störungen, die Fettleibigkeit zu begleiten. In der Tat, es gibt Modelle sowohl von transgenen und ernährungsbedingte Fettleibigkeit Zebrafisch 12,13 publiziert. Ähnlich wie bei Mausmodellen, Diät-induzierte Fettleibigkeit in der Zebrafisch erhöht Serumtriglyceride und Leberlipidakkumulation 12. Darüber hinaus haben füttert Zebrafisch Nüchternglukose erhöht, was darauf hindeutet, Glukoseintoleranz 14. Unter Verwendung der hier beschriebenen wir haben gezeigt, dass 24 h Vorbehandlung mit Metformin, einem Insulin-Sensibilisator, erhöht die Stoffwechselrate als Reaktion auf Insulin-Behandlung 5-Test. So kann die Zebrafisch zu beweisen, um eine ideale ganze Tiermodell, um Medikamente, die Insulinsensitivität (Embryo) verbessern zu entdecken und auf ihre Wirksamkeit bei der Linderung von Fettleibigkeit Insulinresistenz (Erwachsene) zu etablieren. Die Entwicklung von genetischen und Diät-induzierten adipösen Zebrafisch-Modelle, die bei übergewichtigen Säugetieren beobachteten Phänotypen imitieren schafft den Anstoß für die Einleitung Zebrafisch stustirbt auf Stoffwechselerkrankungen konzentriert. Hochdurchsatz-Assays sind für vollständig schätzen den Wert des Zebrafisch-Modell zum Studium der Energie-Homöostase. Innovative Tools zur phagic Antriebs Beurteilung für Bildschirme auf Energieaufnahme konzentriert zu ermöglichen, während die Hochdurchsatz-Lipidspeichertests wird auf Studien über den ganzen Körper Lipidhomöostase 15-17 führen. Der Assay beschreiben wir hier ein hoher Durchsatz Werkzeug die Beteiligung der Gene, Verbindungen oder deren Interaktionen auf den ganzen Körper Energieaufwand zu bewerten.

Die Maus ist derzeit das vorherrschende Modell für Adipositas-Forschung. Die kurze Generationsintervall und genetischer Werkzeuge zur Verfügung, in der Maus wurden unerreicht auf dem Laufenden. Allerdings hat der Zebrafisch auch eine kurze Generationsintervall (3-4 Monate) und übertrifft sogar die Maus in eine einfache genetische Manipulation 1,2. Der Zebrafisch unterhält fast 90% der Säugetiergenen, während Sie die Maus weit über der Zahl der Nachkommen und das Potenzial für den Einsatz in genetischen und Drogen-Bildschirme 3. Um das Potenzial des Zebrafisch-Modell für Studien der Fettleibigkeit zu erschließen, müssen Tests entwickelt werden, um Faktoren, die Gewichtsregulation, einschließlich Energieverbrauch beeinflussen zu untersuchen. Als Metaboliten werden durch β-Oxidation und Tricarbonsäurezyklus Sauerstoff verarbeitet verbraucht und NADH 2 wird erzeugt. Somit NADH 2 ist ein direkter Indikator des Flusses von Metaboliten durch Stoffwechselwege (Metabolit Oxidation). In poikilotherms, H + Leck durch die innere Mitochondrienmembran, die NADH 2 -Oxidation entkoppelt von der ATP-Synthese ist 4-5-fach geringer als bei Warmblütern 4. Dementsprechend wird in Zebrafisch NADH 2 sehr fest an die ATP-Produktion durch oxidative Phosphorylierung verknüpft. Hier beschreiben wir einen Test, der NADH 2 Produktion misst in Larven Zebrafisch als Proxy für den Energieverbrauch 5. Der Sauerstoffverbrauch ist der Goldstandard zur Messung der Energieaufwand. Doch am besten nutzen Sie die Hochdurchsatz-Potenzial des Zebrafisch-Assays des Energieverbrauchs muss zugänglich für Hochdurchsatz sein. Sauerstoffverbrauch Systeme, die auf einer geschlossenen Kammer Umlaufsystem abhängt, werden im Durchsatz durch die Anzahl von Kammern vorhanden 6 begrenzt. Open-Air-O 2 Verbrauch / CO 2 -Produktion Assays wurden ebenfalls in der Zebrafisch 5,7 angewandt. Diese Open-Air-Platte mit 96 Vertiefungen BasisD Systems zugänglich sind hohem Durchsatz. Leider Gasaustausch mit der Umgebung begrenzt Empfindlichkeit dieser Assays. Wir haben vor kurzem veröffentlicht die Anwendung eines Assays, die NADH 2 Monitore mit dem Redoxindikator alamarBlue 5. Dieser Test überwindet die Beschränkungen in Durchsatz und Empfindlichkeit gemeinsam Analysen der Sauerstoffverbrauch in der Zebrafisch. Der Zebrafisch ist ein zunehmend wichtiges Modell für die Untersuchung der ganze Körper Energie-Homöostase. Zum Teil, weil Zebrafisch zugänglich sind in den zukunfts genetischen Screens und Drogen-Bildschirme verwenden. Darüber hinaus gezielte genetische Manipulation, einschließlich Zuschlags und Knock-in, kann schnell angewendet werden. Wir haben bereits gezeigt, dass dieser Test kann mit Badewanne Medikamentenapplikation und der genetischen Zuschlags oder KO kombiniert werden, um Verbindungen und Gene, die Stoffwechselrate zu ändern 5 zu identifizieren. Außerdem ist dieser Test für die hohen Durchsatzvorteile inhärent Zebrabärbling auszunutzen. </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

Zebrafische sind ein wichtiger Modellorganismus mit inhärenten Vorteile, die das Potenzial Zebrafisch ein weithin angewandt Modell für die Untersuchung der Energie-Homöostase und Übergewicht zu machen. Die geringe Größe der Zebrafisch ermöglicht Tests an Embryonen in einem 96 oder 384 Well-Plattenformat durchgeführt werden, Morpholino und CRISPR basierte Technologien zu fördern einfache genetische Manipulation, und medikamentöse Behandlung von Badanwendung lebensfähig ist. Darüber hinaus sind Zebrafisch ideal für zukunfts genetischen Screens so dass für neues Gen Entdeckung. Angesichts der relativen Neuheit der Zebrafisch als Modell für Übergewicht, ist es notwendig, Werkzeuge, die diese Vorteile voll ausschöpfen zu entwickeln. Hier beschreiben wir eine Methode, um den Energieverbrauch in Tausenden von embryonalen Zebrafisch gleichzeitig zu messen. Wir haben eine ganze Tiermikroplattform, in der wir Platten mit 96 Vertiefungen zu einzelnen Fische zu isolieren entwickelt und wir beurteilen kumulative NADH 2-Produktion unter Verwendung des im Handel erhältlichen Zellkulturfähigkeit reMittel alamarBlue. In poikilotherms die Beziehung zwischen NADH 2 Produktion und Energieverbrauch ist eng verknüpft. Dieser Energieverbrauch Test schafft das Potenzial, sich rasch zu screenen pharmakologische oder genetische Manipulationen, die den Energieverbrauch direkt zu ändern oder ändern Sie die Reaktion auf eine angelegte Drogen (zB Insulin-Sensitizer).

Assay-Lösung nicht-Fluoreszenz in Abwesenheit von embryonalen Fisch (1) zu erhöhen. Jedoch ist der Test sehr empfindlich auf kleine Änderungen der Stoffwechselrate im Bohrloch. Eine einzelne Fische innerhalb einer gut schafft ein Signal deutlich von leeren Brunnen innerhalb 1 Stunde (P &lt;0,0001). Abbildung 2 bietet eine visuelle Darstellung der Signale, die von embryonalen Fische nach 24 Stunden Inkubation erzeugt. Für die Zwecke dieses Bildes klar seitige Vertiefungen wurden verwendet. Dennoch sind schwarz seitige Brunnen für die Assay-Leistung bevorzugt, Auslaugung des Fluoreszenzsignals aus dem nahe gelegenen Brunnen zu verhindern. Da das NADH 2-induzierten Reduktion von alamarBlue ist nicht reversibel, das Signal mit der Zeit akkumuliert. Dies ermöglicht kleine Änderungen verstärkt werden. Um zu zeigen, dass die Unterschiede zu akkumulieren und dadurch mit der Zeit erhöhen, verfolgten wir die relative Veränderung in der Fluoreszenz durch 1-5 Fisch 1 induzierte, 2 und 4 Stunden (Abbildung 3). Bei jeder Anzahl von Fischen / well die relative Änderung der Fluoreszenz mit der Zeit signifikant (P &lt;0,001) erhöht. Noch wichtiger ist, da das Signal mit der Zeit akkumuliert, die gewaltigen Unterschiede in der Fluoreszenzänderung, die von der Manipulation der Anzahl der Fische führen / Vertiefung ist robuster bei 4 h als bei 1 h Inkubation. Somit wird durch die Erhöhung der Dauer der Belichtung können wir die Fähigkeit von Differenzen mit einem bestimmten Behandlung verbunden werden, zu verbessern. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53297/53297fig1.jpg" /> Abbildung 1. Vergleich der Rausch-Signal. Eine nachweisbare Veränderung der Fluoreszenz wird durch ein Zebrafisch in einer Platte mit 96 Vertiefungen bei 1 h erzeugt wird. Wells, die keine Fische (Rohlinge) zu erzeugen kleine Signal. Fehlerbalken stellen SEM (n = 5-8). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53297/53297fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version zu sehen</a>diese Figur. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53297/53297fig2.jpg" /> Abbildung 2. visuelle Darstellung der Testplatte bei 24 Stunden. Repräsentatives Bild der Ergebnisse unter Verwendung dieses Tests erhalten. Rosa Brunnen weisen auf Fisch mit einem hohen Stoffwechselrate, lila Brunnen mäßiger Stoffwechselrate und Blau Brunnen eine niedrige Stoffwechselrate. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53297/53297fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/53297/53297fig3.jpg" /> Figur 3 Signaldifferenzen Amplify mit der Zeit. Der Unterschied in der durch Variieren der Anzahl von Fisch / Vertiefung mit der Zeit zunimmt erzeugten Fluoreszenzsignals. Da Signal sammelt sich mit der Zeit, die Größe der Fluoreszenzänderung weicht mit der Zeit betweensamples tHut unterscheiden sich in der Geschwindigkeit der Signalerzeugung. Fehlerbalken stellen SEM (n = 7).

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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.

Hochdurchsatz-<em&gt; Danio rerio</em&gt; Energieumsatz-Assay

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

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Biology

High Throughput Danio Rerio Energy Expenditure Assay

12.6K Aufrufe.  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. 

Serie: 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.

Fettreiche Ernährung Fütterung und Hochdurchsatz 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 ...

Forschung

Genetik

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.

<meta charset="utf8"></head><body>Eine erschwingliche und effiziente "hausgemachte" Plattform für Drosophila-Verhaltensstudien und ein begleitendes Protokoll für die mitochondriale Respirometrie vo

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.

Eine erschwingliche und effiziente "hausgemachte" Plattform für Drosophila-Verhaltensstudien und ein begleitendes Protokoll für die mitochondriale Respirometrie von Larven

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

Verhalten

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.

Ein Hochdurchsatz-Mikroplatten-Feeder-Assay zur Quantifizierung des Verbrauchs in Drosophila

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

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 mit hohem Durchsatz Eiablage Präferenzen der einzelnen zu untersuchen<em&gt; Drosophila melanogaster</em

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

Neurowissenschaften

<meta charset="utf8"></head><body>Bewertung der mitochondrialen Funktion in Mitochondrien der Bürsteneidechsenleber

Assessment of Mitochondrial Oxygen Consumption Using a Plate Reader-based Fluorescent Assay

Mitochondria serve many important functions, including cellular respiration, ATP production, controlling apoptosis, and acting as a central hub of metabolic pathways. Therefore, experimentally assessing mitochondrial functionality can provide insight into variations among different populations or disease states. Additionally, it is valuable to assess whether isolated mitochondria are healthy enough to proceed with experiments. One characteristic often used to compare mitochondrial function in different samples is the rate of oxygen consumption. Oxygen consumption and subsequent calculation of the respiratory control ratio in either intact cells or mitochondria isolated from tissue can serve all three purposes. Using mitochondria isolated from the livers of brush lizards in conjunction with a phosphorescent probe that is sensitive to the fluctuations in oxygen concentration of a solution, we measured oxygen consumption using a fluorescent plate reader. This method is not only quick and efficient but also can be conducted with a small amount of mitochondria and without the need for specialized equipment. The step-by-step protocol described here increases the accessibility of mitochondrial functional assessment to researchers.

<meta charset="utf8"></head><body>Bewertung des mitochondrialen Sauerstoffverbrauchs mit einem Platten-Reader-basierten Fluoreszenz-Assay

Assessment of oxygen consumption provides integral information about mitochondrial function. Using a phosphorescent probe with a fluorescent plate reader, accurate and reproducible data can be obtained easily without specialized equipment. This assay enables any lab to measure the oxygen consumption of isolated mitochondria and calculate respiratory control ratios.

Bewertung des mitochondrialen Sauerstoffverbrauchs mit einem Platten-Reader-basierten Fluoreszenz-Assay

Mitochondria serve many important functions, including cellular respiration, ATP production, controlling apoptosis, and acting as a central hub of ...

Biochemie

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.

Stoffwechselanalyse von Drosophila Melanogaster Schildzecken und erwachsenen Gehirn

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

Metabolic Profile Analysis of Zebrafish Embryos

A growing goal in the field of metabolism is to determine the impact of genetics on different aspects of mitochondrial function. Understanding these relationships will help to understand the underlying etiology for a range of diseases linked with mitochondrial dysfunction, such as diabetes and obesity. Recent advances in instrumentation, has enabled the monitoring of distinct parameters of mitochondrial function in cell lines or tissue explants. Here we present a method for a rapid and sensitive analysis of mitochondrial function parameters in vivo during zebrafish embryonic development using the Seahorse bioscience XF 24 extracellular flux analyser. This protocol utilizes the Islet Capture microplates where a single embryo is placed in each well, allowing measurement of bioenergetics, including: (i) basal respiration; (ii) basal mitochondrial respiration (iii) mitochondrial respiration due to ATP turnover; (iv) mitochondrial uncoupled respiration or proton leak and (iv) maximum respiration. Using this approach embryonic zebrafish respiration parameters can be compared between wild type and genetically altered embryos (mutant, gene over-expression or gene knockdown) or those manipulated pharmacologically. It is anticipated that dissemination of this protocol will provide researchers with new tools to analyse the genetic basis of metabolic disorders in vivo in this relevant vertebrate animal model.

Zebrafish represent a powerful vertebrate model that has been under-utilised for metabolic studies. Here we describe a rapid way to measure the in vivo metabolic profile of developing zebrafish that allows the comparison of different mitochondrial function parameters between genetically or pharmacologically manipulated embryos, thereby increasing the applicability of this organism.

Metabolic-Profil-Analyse von Zebrafischembryonen

A growing goal in the field of metabolism is to determine the impact of genetics on different aspects of mitochondrial function. Understanding these ...

Hochdurchsatz-

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Fettreiche Ernährung Fütterung und Hochdurchsatz Triacylglyceride Assay in Drosophila Melanogaster

Eine erschwingliche und effiziente "hausgemachte" Plattform für Drosophila-Verhaltensstudien und ein begleitendes Protokoll für die mitochondriale Respirometrie von Larven

Eine erschwingliche und effiziente "hausgemachte" Plattform für Drosophila-Verhaltensstudien und ein begleitendes Protokoll für die mitochondriale Respirometrie von Larven

Ein Hochdurchsatz-Mikroplatten-Feeder-Assay zur Quantifizierung des Verbrauchs in Drosophila

Assay mit hohem Durchsatz Eiablage Präferenzen der einzelnen zu untersuchen

Bewertung des mitochondrialen Sauerstoffverbrauchs mit einem Platten-Reader-basierten Fluoreszenz-Assay

Bewertung des mitochondrialen Sauerstoffverbrauchs mit einem Platten-Reader-basierten Fluoreszenz-Assay

Bewertung des mitochondrialen Sauerstoffverbrauchs mit einem Platten-Reader-basierten Fluoreszenz-Assay

Stoffwechselanalyse von Drosophila Melanogaster Schildzecken und erwachsenen Gehirn

Metabolic-Profil-Analyse von Zebrafischembryonen