Method Article
הנילוס אדום צביעה של קבוע Caenorhabditis elegans הוא שיטה למדידה כמותית של משקעי השומנים נייטרלי, בעוד שמן אדום O צביעת מקלה על הערכה איכותית של השומנים התפלגות בין רקמות.
Caenorhabditis elegans הוא אורגניזם מודל יוצא דופן שבו ללמוד השומנים ומטבוליזם אנרגיה הומאוסטזיס. רבים מבין הגנים השומנים שלו נשמרים אצל בני אדם, קשורים עם תסמונת מטבולית או מחלות אחרות. בחינה של הצטברות השומנים בתוך האורגניזם יכול להתבצע על ידי צבעי לשבועיים או שיטות ללא תווית. מקבע כתמים כמו הנילוס אדום, שמן אדום O דרכים זול, אמין למדוד באופן כמותי את רמות השומנים בדם, איכותית. מהניסוי לצפות השומנים הפצה ברחבי רקמות, בהתאמה. יתר על כן, הכתמים האלה מאפשרות תפוקה גבוהה הקרנת גנים מטבוליזם השומנים מסלולים שונים. בנוסף, הידרופוביות טבען מקלה על מסיסות השומנים, מפחית את האינטראקציה עם הרקמות הסובבות, ומונעת דיסוציאציה לתוך הממס. למרות ששיטות אלה יעילים בחינת תוכן שומני כללי, הם לא מספקים מידע מפורט אודות ההרכב הכימי ואת הרב-גוניות של משקעי השומנים. עבור מטרות אלה, ללא תווית שיטות כמו מיקרוסקופ GC-MS ומכוניות הם יותר מתאימים, שלהם עולה על אף האמור.
שומנים חיוניים לחיים. הם חלק בלתי נפרד מרכיבי ממברנות, לשמש שליחים משניים, אות מתמרים, ויש פונקציות מכריע באחסון אנרגיה. כאשר מטבולי dysregulated, זה מוביל מחלות כמו השמנת יתר, סוכרת סוג II, אשר לוחץ על בריאות הציבור חששות9. Caenorhabditis elegans (C. elegans) הוא אורגניזם מודל מצוין שבו ללמוד מטבולי כי יש מחזור חיים קצר יחסית, גוף שקוף, שושלת תא ידוע ו גנום מלא ברצף. בעיקר אנדרוגינוס, C. elegans מאפשר לחוקרים להעלות מספר גדול של חיות isogenic בקיצור פרקי זמן למסכים carryout תפוקה גבוהה העברה גנטית ללמוד מגוון רחב של גנים מסלולים מטבוליים4. גישה זו חשפה רמה גבוהה של שימור גנים מטבוליזם השומנים של C. elegans 273 בין בני אדם, עכברים, חולדות, דרוזופילה. יתר על כן, הגנים השומנים מעל 300 C . elegans יש orthologues האנושי המשויכות עם מחלות שאינן קשורות תסמונת מטבולית11. באופן מסורתי, בחינת השומנים אחסון C . elegans הסתמכה בעיקר על מבחני התווית על-ידי צבע, המספקות מידע חזקה על הצטברות שומנים בדם. פחות נפוץ הוא תיאור של איפה לשפה ליפידים ההבדלים נמדד בשפע השומנים מעבר רקמות. עם זאת, העבודה האחרונה חשף כי השומנים הפצה יכול להיות חשוב כמו הצטברות השומנים6.
לאחרונה, מחקרים החלו שילוב שיטות כמו ביצועים גבוהים נוזלי כרומטוגרפיה מסות (HPLC-MS), גז כרומטוגרפיה-ספקטרומטריית (GC-MS), ולא קוהרנטי אנטי-סטוקס ראמאן מיקרוסקופ פיזור (מכוניות) לכתובת החסרונות של גישות כתם על-ידי ישירות ניתוח התוכן של השומנים תמציות השומנים ספציפי שברים, השומנים פיקדונות, בהתאמה10,11. יתר על כן, מיקרוסקופיה מכוניות חשף כי הנילוס אדום יכול לשמש רק proxy עבור הצטברות שומן כאשר הוא משמש צבע מקבע, עבור השימוש כמו כתם חיוני שמוביל רחוק ממסלול הנחיתה-צביעת של auto-פלורסנט organelles10. עם זאת, נדרשת מומחיות טכנית של עלויות המשויכות גזים אלה ולעשות מיקרוסקופ שיטות השימוש שלהם רופף עבור שאלות מחקר רבות. במאמר זה נדון שיטה נוח ואמין שמלמדות, כתם משקעי השומנים נייטרלי C. elegans באמצעות הנילוס אדום, שמן אדום O להבחין שפע השומנים בבעלי חיים שלם, ברקמות מסוימות.
הנילוס אדום, 9-diethylamino-5H-benzo[α]phenoxazine-5-one, הוא צבע benzophenoxazone ברצון מתמוסס בממיסים אורגניים שונים, אך בעיקר הוא מסיס במים. . זה צבע lysochrome מעולה נהגה כתם נייטרלי שומנים כגון טריגליצרידים או האסטרים כולסטרול כי הוא כולל צבע חזק, solubilizes גם שומנים, יש זניח אינטראקציה עם הרקמות הסובבות, והוא פחות מסיס הממס יותר ב שומנים. יש של maxima עירור, פליטה של 450-500 ו 520 ננומטר, בהתאמה1. כאשר הנילוס C. elegans המוכתמות באדום מוצג עבור קרינה פלואורסצנטית ירוק, גופים השומנים דיסקרטית ניתן נצפתה לאורך כל המעי לרקמות אחרות או אשכולות בתוך או באופן שווה התפזרו, בהתאם של החיה גנוטיפ או טיפול ניסיוני 7.
שמן אדום O היא lysochrome, צבע מסיס בשומן נהגה כתם lipoproteins טריגליצרידים. זה נקרא של צבע אזו כי המבנה הכימי שלו מכיל שתי קבוצות אזו המצורפת שלוש טבעות ארומטיות. זה קשה ionize, אשר הופך את מסיס מאוד שומנים. צבעה כתם אדום והוא קליטת האור שלה המרבי 518 nm 3. C. elegans מוכתם עם שמן אדום O להראות טיפות השומנים אדום אשר בולטות נגד גוף שקוף החיה, אשר מקלה על הערכה איכותית של השומנים התפלגות בין רקמות שונות6.
1. הנילוס אדום (ע נ) צביעת של ליפידים
2. שמן אדום O צביעת (אורו) של ליפידים
SKN-1 הוא bZip, גורם שעתוק cytoprotective מניות הומולוגיה עם NRF2 יונקים, הוכח לתווך חמצון חומצות שומן. בהתאם ריכוז הגלוקוז בתזונה שלהם, להראות תולעים עם אלל צורונים מופעל skn-1 רמות השומנים בדם שונה כשהוא מוכתם הנילוס אדום7. איור 1A -C מראה מופעל skn-1 בעלי חיים שנחשפו לתנאי להוביל להגברת רמות השומנים בדם. קרינה פלואורסצנטית NR שנלכדה באמצעות ערוץ FITC/GFP בולט לאורך המעי, אך עמעם הראש, הזנב ו לומן מעיים. גם להגביר את רמות השומנים בדם, דיסקרטית שהוכתמו NR חלקיקים הם יותר קשה להבחין בכך, אשר עשויים להצריך פעמים חשיפה נמוכה יותר. על פי שיטה זו משתמשת עוצמת קרינה פלואורסצנטית כמדד כמותי עבור הצטברות שומנים בדם, זהו לקוי להבחנה מכתים לא ספציפי של מבנים הסלולר שאינם מאגרי שומן והוא נוטה אות הפרעות מעיים אוטומטי קרינה פלואורסצנטית. לכן, תווית חלופי ושיטות ללא תווית יש להשתמש במקביל חד משמעית לכמת ליפידים נייטרלי בעלי חיים10.
תלויי-גיל סומאטית דלדול של שומן (Asdf), הוא הפנוטיפ המתרחש בגילאי תולעים לפיה חיות להציג ירידה תאים סומטיים שומנים, בעוד תא הנבט ליפידים נשארות ללא שינוי6. שמן אדום O צביעת היא לא שיטה אמינה מכמתת את רמות השומנים בדם, אבל מעולה להמחשת השומנים לוקליזציה, שימושי לקביעת פנוטיפים הידלדלות שכבת שומן כמו Asdf של התולעת. בזמן זה קל לסווג את התולעים על פי נוכחות או היעדרות של בנצי טייץ, זה עשוי להיות קשה לזהות חיות עם ביניים שומן הפסד (איור 2 א). בהשוואה ללא-Asdf חיות, אשר מראים אדום בהיר מכתים בכל הגוף עם כמה אזורים שקופים (איור 2B), תולעים Asdf התערוכה מורגש המחסור שומן בתאי המעי (איור 2C). חיות פיתוח Asdf (איור דו-ממדי) לעתים קרובות מראים כתמים שקוף שבו מתרחשת רוב שומן הפסד בסופו של דבר. יתר על כן, תולעים Asdf עשויים עדיין כוללים בהיר אדום מכתים באזורים ראש ולא זנב כי פנוטיפ שאינה מוגדרת על ידי מלאה סומאטית שומן הפסד, אלא על ידי דלדול שומן נרחב יחסית בעלי חיים שאינם בגיל המעבר (שאינם Asdf). השימוש של שמן אדום O צביעת, לפיכך, מאפשר קביעה איכותית של השומנים לוקליזציה וזיהוי של פנוטיפים שמשתנים באופן משמעותי משקעי שומן התולעת.
איור 1: צביעה של שומנים על ידי הנילוס חא כתמים אדומים הנילוס מופעל skn-1 המוטציות בתנאים להפיק הצטברות השומנים מוגברת (A-C). הרווח של הפונקציה skn-1 זן (lax188) בנמלים של החלפת חומצת אמינו E237K שמעבדת SKN-1 צורונים פעילים. L4-שלב תולעים נחשפו ל- 0, 15, 30 J/m2 ואחריו נקודה 12-h השחזור על צלחות NGM unseeded לפני מכתים NR והדמיה אור UV. הראו תמונות הם נציג פנוטיפ. כימות השומנים בוצעה כאמור בסעיף 1.7. האש היא מראה ImageJ למעלה בטבלה (LUT) המשמש ליצירת תמונה תרמית המציג פלורסצנטיות בעוצמה ההבדלים בין תמונות. מיזוג מציג תמונות FITC/GFP ו- DIC בשילוב. כימות עוצמת קרינה פלואורסצנטית עבור כל תמונה מוצגת בתחתית מצרף התמונה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
איור 2: צביעה של שומנים על ידי שמן או אדום שמן אדום O צביעת של הפעלת מוטציות skn-1 (lax188) מראה נוכחות או היעדרות של פנוטיפ בנצי טייץ (A-D). A & D חיות הצג עם פנוטיפים Asdf ביניים. B & C להציג מכתים אורו הנגדי. בעוד B שאינם Asdf, C מציג ניכר דלדול השמן סומאטית עם עליית והמצוות germline הצטברות שומן, המגדיר את פנוטיפ Asdf. . התולעים היו מוכתמים אורו ואחריו הדמיה 144 hafter L1-מסונכרנות חיות הונחו על מדיה NGM עם חיידקים OP50. הראו תמונות הם נציג של חיות עם או בלי פנוטיפ של בנצי טייץ. שיבוץ קריקטורות עוברות שינוי של לין, et al. 6 מייצגים העדר (B) או נוכחות (C) של דלדול השמן סומאטית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
עליית השמנת יתר, מחלות מטבוליות המחירים גורם C. elegans מודל מתאים ללמוד את המנגנונים המווסתים הצטברות שומן ב תאים ורקמות. ממצאים אחרונים מעידים כי השינויים ברמות השומנים נמצאים בקורלציה עם תהליכים תאיים החל אינסולין איתות8, ההפעלה של הורמון קולטנים2, פלט הרבייה5. בהשוואה ללא תווית מיקרוסקופ ושיטות כרומטוגרפיה, הנילוס אדום ושמן O אדום הינם צבעי זול יחסית נהגה כתם ליפידים נייטרלי של התולעת בעקביות reproducibly10,12,13. הראשון מאפשר כימות של רמות השומנים בדם הכולל, בעוד השנייה מקלה את ההערכה של השומנים התפלגות בין רקמות כגון את ובהיפודרמיס, המעי הקו נבט. בעת שימוש בשילוב, ע נ ואורו מאפשרים לחוקרים לקבוע כיצד גנוטיפ ושינויים סביבתיים משפיעים על הצטברות שומנים בדם ואת שם בהתולעת שינויים אלה מתרחשות.
צבעים אלה, בכל זאת, לא ישירות להעריך הצטברות שומנים בדם באופן בלתי פולשני זהה כמו גם מכוניות מיקרוסקופ12. לכן, הן נוטות שגיאות במהלך הקיבעון, מכתים, אשר עלול לפגוע דיוק המדידה13. בנוסף, צבעים אלה שדואגים בטעות עם lipofuscin ואת בגרגרים מעיים, וכתוצאה מכך פלורסצנטיות שאינן קשורות שומן נייטרלי תאיים מאחסן10,14. בנוסף, במקרים שבהם מופיעות רמות השומנים בדם נמוכה, ע נ ואורו מכתים לא יכול להבחין אם התוצאה היא תוצאה של בעיות חדירות או מופחתת הצטברות שומן. יתר על כן, הרגישות של הכתמים האלה לאור דורשת אמצעים מיוחדים במהלך אחסון וטיפול פעיל ממגבלה זו השפלה של צילום הלבנת. עם זאת, אם התראה מבוצעת כאשר ביצוע והפקת לקחים מן מבחני מבוסס על תוויות, NR, אורו מכתים הם אמצעי מעולה של קדימה גנטי מסכים ללמוד משעולים חילוף החומרים של השומנים ולבחון את הגומלין שלהם עם אחרים פיזיולוגיים פונקציות. השימוש של תולעים הדף היומי-2 ושומן-6 מומלץ לערוך השוואות היחסי של הצטברות השומנים מוגברת, ירידה, בהתאמה. הכביסה, קיבעון צעדים ע נ ו אורו מכתים דומים. לכן, שניהם יכול להתבצע באותו יום. עם זאת, ניתן לאחסן רק את השקופיות עם תולעים שהוכתמו אורו הדמיה מאוחר יותר כי NR מכתים אינו עקבי לאחר 6 שעות. במהלך הכביסה, חיוני כדי לכלול טריטון 100-X לא רק כדי לשפר את החדירות NR, אורו, אלא גם כדי למנוע את אובדן תולעת בשל ההקפדה plasticware מוגזמת. בנוסף, התולעים צריך לרחוץ פחות מ 30 דקות לפני צביעת כדי להבטיח חדירות המרבית על כל כתם. בעוד NR וזמני הדגירה אורו וייתכן שיצומצמו כדי 1 h ו- 30 דקות, בהתאמה, זה מומלץ לעקוב אחר הזמן הציע במאמר זה לקבלת תוצאות מכתים והדמיה עקבית יותר. חשיפה ממושכת של פתרון ע נ אור וכישלון לסינון פתרון אורו לפני שימוש יגדיל רקע זריחה במהלך דימות. בביצוע פרוטוקולים מכתימים אלה דורש 3-4 h בנוסף לזמן הדמיה. למרות כתם הדגירה מציע לכל היותר 2 h של הפסקה בין השלבים, מומלץ מאוד כי הפרוטוקולים מתבצעות עם ההפרעות מעטים ככל האפשר כדי להפחית את מקורות רבים של שגיאה הטבועה בכל שיטות מבוסס-צבען של השומנים כמת, בדיקה.
המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים.
עבודה זו התאפשרה על ידי המענק-NIH: 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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved