Das Fett des Körpers ist das zentrale Stoffwechselorgan bei Insekten. Wir präsentieren Ihnen eine live Kultur Organsystem, das dem Benutzer ermöglicht, die Antworten der isolierten Fett Körpergewebe auf verschiedene Reize zu studieren.
Das Insekt fetten Körper spielt eine zentrale Rolle im Insekt Stoffwechsel und Nährstoffspeicherung, Spiegelung Funktionen der Leber und Fettgewebe bei Wirbeltieren. Insekt Fett Körpergewebe wird in der Regel das Insekt Körper verteilt. Es ist jedoch oft in den Bauch konzentriert und an der Bauchdecke Körper befestigt.
Der Moskito-Fett-Körper ist die einzige Quelle von Proteinen, Eigelb, die entscheidend für die Eierproduktion. Die in-vitro- Kultur von Moskito Fett Körpergewebe stellt daher, ein wichtiges System für das Studium der Moskito Physiologie, Stoffwechsel und letztlich, Ei-Produktion. Der fetten Körper-Kultur-Prozess beginnt mit der Vorbereitung der Lösungen und Reagenzien, einschließlich Aminosäure Stammlösungen, Aedes physiologischer Kochsalzlösung Salz-Stammlösung (APS), Kalzium-Stammlösung und fetten Körper Kulturmedium. Der Prozess wird fortgesetzt mit fetten Körper Dissektion, gefolgt von einer experimentellen Behandlung. Nach der Behandlung kann eine Vielzahl von verschiedenen Analysen durchgeführt werden, einschließlich RNA Sequenzierung (RNA-Seq), qPCR, Western Blots, Proteomik und Metabolomik.
In unserem Beispiel Experiment zeigen wir das Protokoll durch die Exzision und Kultur der Körper Fett vom Gelbfieber Moskito, Aedes Aegypti, wichtigsten Überträger von Arboviren einschließlich Dengue-Fieber, Chikungunya und Zika. RNA aus Fett Körper kultiviert unter einer physiologischen Zustand bekannt, Upregulate Eigelb Proteine im Vergleich zu der Kontrolle unterstanden RNA-Seq-Analyse zu den potenziellen Nutzen dieses Verfahrens für Untersuchungen der Genexpression zu demonstrieren.
Mücken sind Überträger von verheerenden menschlichen Krankheiten wie Malaria, Dengue-Fieber, Chikungunya und Zika1,2,3. Trotz intensiver internationaler Bemühungen zur Eindämmung dieser Krankheiten und Krankheit-übertragende Mücke Bevölkerung zu kontrollieren sind epidemische Ausbrüche von Moskitos übertragenen Krankheiten immer noch üblich, vor allem in den Entwicklungsländern. Wirksame Impfstoffe gegen viele dieser Krankheiten sind entweder nicht verfügbar oder der begrenzten Wirksamkeit4,5. Der effektivste Weg, um Ausbrüche zu verhindern ist, Moskito-Bevölkerung, vor allem durch den Einsatz von Insektizid-Behandlungen zu kontrollieren. Jedoch Insektizid Widerstand in vielen Moskito-Populationen entwickelt und zu einem gemeinsamen Problem rund um die Welt6,7,8geworden. Die Studie der Moskito Physiologie ist wesentlich für die Entwicklung neuartiger Werkzeuge und Strategien zur Seuchenbekämpfung.
Die Mücke fetten Körper spielt eine zentrale Rolle in der Nährstoffspeicherung, metabolische Homöostase, Reproduktion und Xenobiotika Katabolismus9,10,11,12. Es ist der Hauptspeicher Organ für Triglyceride, Glykogen und Aminosäuren in Form von Speicherproteinen. Es dient auch als Ort der Synthese für die meisten Hämolymphe Proteinen und Metaboliten. In Mücken ist die fetten Körper die einzige Quelle der Eigelb-Protein-Produktion, die bei Frauen auftritt, nachdem sie eine Blutmahlzeit13,14statt.
Die wichtigsten Zelltyp des Körpers Fett ist die große, polyploid Trophocyte oder Adipocyte3,9,10,12. Fett Körpergewebe gliedert sich in Lappen oder Hüllen und finden Sie in alle Körperteile der Mücke, wobei der größte Teil befindet sich in der Bauchhöhle, wo große Lappen der fetten Körper an der Bauchwand Körper befestigt sind.
Die Mücke fetten Körper Kultursystem hier vorgestellten entstand in den 70er und bleibt ein mächtiges Werkzeug zur Untersuchung von fetten Körper Physiologie10, insbesondere in Kombination mit aktuellen Technologien. Die Grundlage dieser Technik basiert auf der Isolierung der Bauch Körper Wände und die damit verbundenen Fett Körpergewebe. Des hydrophoben Charakters der Abdominal-Nagelhaut verursacht es zu schweben auf der Oberfläche des Kulturmediums, mit den beigefügten Lappen der Abdominal-Fett Körper eingetaucht. Die Luftlöcher und tracheolar Struktur sind gepflegt, Sauerstoffversorgung des kultivierten Gewebes zu gewährleisten. Fortan verweisen wir auf diese Präparate als”Fett”. Isolierte Fett Körper bleiben für mehr als 12 h wenn in das entsprechende Medium (unveröffentlichte Ergebnisse) inkubiert. Fetten Körperkultur ist ein wertvolles Werkzeug, das eine Vielzahl von Fragen zu fetten Körper Endokrinologie und Physiologie9,10,12,15,16gerichtet hat, 17.
Kultivierte Fett Körper können verschiedene experimentelle unterworfen werden und Steuern Behandlungen, durch den Prüfer das, die Timing von denen entschieden werden kann. Am Ende der Inkubationszeit die Fett Körper gesammelt und verarbeitet für nachgelagerte Analysen, einschließlich qPCR16,17,18,19, Western Blot-18 ,20, Proteomics21oder Metabolomik22. Experimente können auf verschiedenen Ebenen, von einzelnen Fett stellen Gruppen von Hunderten durchgeführt werden, die zusammen kultiviert werden können.
Die repräsentativen Ergebnisse hier stammen aus Fett Körper kultiviert im Beisein von Aminosäuren und das Steroidhormon 20-hydroxy Ecdyson die Blutmahlzeit Aktivierung des Vitellogenesis16,17zu simulieren, 23,24. Wir haben analysiert und verglichen die differenzielle Genexpression versus aktivierte Fett Körper über Next Generation Sequencing Analyse nicht aktiviert.
Insekt Orgel Kultur wurde ausgiebig verwendet, um Insekten Endokrinologie, Entwicklung und Stoffwechsel sowie die Interaktion zwischen bestimmten Organen und bakteriellen Symbionten29,30,31untersuchen zu studieren, 32,33,34. In-vitro- fetten Körper Orgel Kultur diente speziell auf Aminosäure-Transport und die Regulierung der Dotter Proteinproduktion in Mücken und andere Dipteren16,17,35 studieren , 36. während des Prozesses der Vitellogenesis, der Moskito fetten Körper verwendet ein Array von hoher Spezifität Aminosäure-Transporter Blutmahlzeit stammenden Aminosäuren aus der Hämolymphe, große Mengen von Eigelb Eiweiß12 zu synthetisieren importieren ,19,35,36. Fetten Körperkultur war maßgeblich für die Abgrenzung von den fetten Körper ernährungsphysiologischen Bedarf in diesem Zusammenhang18.
Die Qualität des Ausgangsmaterials, weibliche Stechmücken ist entscheidend für den Erfolg dieser Experimente. Mückenlarven unter-überfüllt Bedingungen aufgewachsen und in der Regel mit hohen Nährstoff Diäten gefüttert produzieren die besten Ergebnisse. Es gibt einige wichtigen Variablen, die bei der Mücke fetten Körper Kulturbedingungen im Labor in Bezug auf die Versuchsanordnung zur Gründung. Wir zeigten in früheren Studien, die fetten Körper Genexpression erheblich je nach der individuellen Lebensgeschichte und Ernährungszustand der Mücke11,22 variiert. Die Moskito-Kulturbedingungen, die Variabilität in der Größe zu reduzieren einheitlich sein und Ernährung behält sich der experimentellen Moskitos. Darüber hinaus sollten Personal, das die Sezierungen geschult werden, um eine schnelle und genaue Sezierungen mit konsistenten Ergebnissen zu gewährleisten. Zellviabilität in isolierten Fett Körper kann mit verschiedenen befleckenden Methoden37,38geprüft werden.
Die experimentelle Gesamtplanung eines fetten Körper-Kultur-Experiments sollte die Anzahl der Sektionen in einem bestimmten Zeitraum möglich berücksichtigen. Wenn große Mengen an Fett Körper erforderlich sind, können mehrere Sitzungen der Dissektion oder mehrere Dissectors nötig sein. Es gibt eine Vielzahl künftiger Anwendungen für in-vitro- Fett Körperkultur in Mücken und andere Insekten. Es werden vor allem nützlich für die Prüfung potenzieller Wirkstoffkandidaten für Schädlingsbekämpfung. Die Verwendung von transgenen Techniken bei Insekten, spezifische Reporter Proteine im Körper Fett Trophocytes auszudrücken öffnet sich neue Methoden, um leistungsstarke Bioassays für das Studium der Physiologie der fetten Körper zu entwickeln.
The authors have nothing to disclose.
Diese Forschung wurde von NIH Grant #SC1AI109055, unterstützt die 2014 NMSU HHMI Grant #52008103 und NSF PGR gewähren #1238731. Wir danken die Teilnehmern der Klasse NMSU Frühjahr 2015 BIOL302 molekulare Methoden und Lavesh Bhatia für ihre technische Unterstützung mit den fetten Körper-Kultur-Experimenten.
Scissors | Fiskars | 83872 | |
Fly pad | Genesee Scientific | 789060 | |
Battery-powered aspirator w/ collection vial | Hausherrs Machine Works, Inc. | 3740-01-210-2368 | |
Fine tip forceps | World Precision Instruments, Inc. | 500085 | |
Light microscope | Leica Microsystems | ||
96 well plate | Sigma | CL S3383 | |
Sucrose | Sigma | S9378 | |
Alanine | Sigma | A7627 | |
Arginine | Sigma | A5006 | |
Asparagine | Sigma | A0884 | |
Aspartic Acid | Sigma | A9256 | |
Cysteine | Sigma | W326305 | |
Glutamic Acid | Sigma | G1251 | |
Glutamine | Sigma | G3126 | |
Glycine | Sigma | G2879 | |
Histidine | Sigma | H6034 | |
Isoleucine | Sigma | I2752 | |
Lysine | Sigma | L5501 | |
Leucine | Sigma | L8000 | |
Phenylalanine | Sigma | P2126 | |
Proline | Sigma | P0380 | |
Serine | Sigma | S4500 | |
Threonine | Sigma | T8625 | |
Tryptophan | Sigma | T0254 | |
Tyrosine | Sigma | T3754 | |
Valine | Sigma | V0500 | |
Methionine | Sigma | M9625 | |
NaCl | Sigma | S7653 | |
KCl | Sigma | P9333 | |
MgCl2-6H2O | Sigma | M2670 | |
NaHCO3 | Sigma | S5761 | |
CaCl2-2H2O | Sigma | C8106 | |
Tris pH8.0 | Sigma | T1503 | |
EDTA | Sigma | E6758 | |
ddH2O | Sigma | W4502 |