The CApillary FEeder (CAFE) assay is a simple, budget-friendly, highly reliable method for investigating mechanisms underlying food intake. Used with the highly versatile genetic model organism Drosophila melanogaster, it provides a powerful means of gaining new insights into regulatory mechanisms of food intake.
For most animals, feeding is an essential behavior for securing survival, and it influences development, locomotion, health and reproduction. Ingestion of the right type and quantity of food therefore has a major influence on quality of life. Research on feeding behavior focuses on the underlying processes that ensure actual feeding and unravels the role of factors regulating internal energy homeostasis and the neuronal bases of decision-making. The model organism Drosophila melanogaster, with its great variety of genetically traceable tools for labeling and manipulating single neurons, allows mapping of neuronal networks and identification of molecular signaling cascades involved in the regulation of food intake. This report demonstrates the CApillary FEeder assay (CAFE) and shows how to measure food intake in a group of flies for time spans ranging from hours to days. This easy-to-use assay consists of glass capillaries filled with liquid food that flies can freely access and feed on. Food consumption in the assay is accurately determined using simple measurement tools. Herein we describe step-by-step the method from setup to successful execution of the CAFE assay, and provide practical examples to analyze the food intake of a group of flies under controlled conditions. The reader is guided through possible limitations of the assay, and advantages and disadvantages of the method compared to other feeding assays in D. melanogaster are evaluated.
Comer é essencial; no entanto, a desregulamentação da ingestão de alimentos, resultando em transtornos alimentares como bulimia, anorexia ou a tendência geral para comer demais implica custos para os indivíduos ea sociedade 1, 2, 3. O objetivo da presente pesquisa é descobrir mecanismos de regulação da ingestão de alimentos e para fornecer uma estratégia de evasão à formação de desordem. Numerosos estudos utilizando modelos de organismos de mamíferos têm proporcionado novas perspectivas de o circuito eo papel dos sistemas de sinalização em distúrbios 4, 5, 6 comer. No entanto, o nosso conhecimento das bases neuronais e moleculares subjacentes a estes transtornos permanece longe de ser completa. Nos últimos anos, a mosca da fruta Drosophila melanogaster tornou-se um sistema valioso modelo para desvendar idéias mecanicistas básicas para a regulamentação da metabolism 7, 8, 9. O ensaio capilar alimentador (CAFE) Drosophila melanogaster foi criado no laboratório de Seymour Benzer, em 2007, inspirado por um trabalho anterior de Dethier no blowfly 10, 11. O ensaio CAFE tornou possível medir diretamente a ingestão de alimentos em Drosophila melanogaster. Neste sistema de teste comportamental, moscas se alimentam de alimento líquido fornecido em capilares de vidro graduada colocada dentro de um frasco. O declínio do menisco capilar indica perda de solução alimentar através de evaporação e consumo de alimentos. Determinar a velocidade de evaporação por frascos sem moscas permite a quantificação precisa do consumo de alimentos.
O ensaio CAFE é um dos vários paradigmas comportamentais usados para medir a alimentação em Drosophila melanogaster e os investigadores têm de escolher o mais adequado para a sua específicaquestão. A decisão de usar um determinado ensaio deve considerar os seguintes pontos: a natureza do alimento fornecido; a condição de alimentação; a medição da ingestão ou absorção de nutrientes e investigação consumo de alimentos ou a resposta aos alimentos.
O ensaio CAFE, conforme descrito neste relatório é ideal para seguir a ingestão de alimentos de uma fonte de alimento líquido sob uma condição de alimentação vertical. Alternativamente, a ingestão de alimento pode ser medida por um grupo de mosca em uma fonte de alimento colorido num frasco ou numa placa. As moscas são normalmente mortos ou anestesiados após a alimentação e a quantidade de corante ingerida é determinada por espectrometria ou inspeção visual do abdômen manchada. Moscas iniciar a excretar o alimento ingerido apenas 30 minutos após a ingestão, por conseguinte, esta abordagem é difícil de usar, para a análise de mais comportamentos alimentação contínua 12, 13.
Em contraste moscas são mantidas intactas quando corante absorvívels com traçadores radioativos são usados e seu consumo de radioisótopo é marcado num contador de cintilação 14, 15. Absorção do marcador radioactivo pelo sistema digestivo mosca torna a longo prazo de medição possível a absorção de alimentos, mas pode levar a uma subestimação do consumo devido a moléculas não absorvido e excretado marcadoras. Outra abordagem para medir a resposta ao alimento em Drosophila melanogaster, é a resposta extensão tromba (PER), o que normalmente ocorre durante a ingestão de alimentos 16. Este método elegante mede a resposta inicial a um estímulo comida, mas não grava a quantidade de ingestão. A ingestão de alimentos é ajustado dinamicamente durante a alimentação usando vários sinais de retorno pós-digestivos que são fundamentais para a regulação da alimentação 17, 18. Várias tentativas têm sido feitas nos últimos anos para a recolha de dados semi-Automate no ensaio PER <s-se class = "xref"> 19, 20. O PER é detectado por uma almofada eléctrica ou uma combinação de eléctrodos e contados através do computador. Combinando o ensaio PER com captação do radioisótopo revelou que este ensaio é limitada pela baixa sensibilidade para a detecção de diferenças de alimentação quantidade 18. O ensaio manual de alimentação (MAFE) 21, em que uma mosca é alimentada manualmente com um capilar de vidro, foi recentemente desenvolvido para medir a absorção de alimentos num único mosca imobilizada. O ensaio MAFE elimina as interferências de A alimentar e de alimentação de iniciação e tem uma resolução de tempo de segundos, e iniciação de PER e consumo de alimentos pode ser controlada de forma independente no ensaio. No entanto, a maneira em que a imobilização da mosca afecta determinados aspectos do comportamento alimentar (por exemplo, locomoção, motivação) tem ainda de ser investigada. Para excelentes críticas comparativas de ensaios diferentes para medir o consumo de alimentos em Drosophila melanogaster e ajudar os investigadores encontrar o caminho mais adequado, ver os relatórios por Deshpande e Marx 13, 22.
O ensaio CAFÉ evita algumas das desvantagens de outros ensaios descritos acima e combina a simplicidade de utilização com medição fiável da ingestão de alimentos. Aqui, uma descrição detalhada do ensaio CAFE é fornecido e nós mostrar uma modificação configuração simples para reduzir a evaporação. Os resultados representativos, incluindo um ensaio de dois alimentos escolha (curto e longo prazo) e a absorção de sacarose de moscas é demonstrada. Na discussão, comparamos nosso método descrito com formas alternativas de realizar o ensaio CAFE, e destacar potenciais limitações.
O relatório descreve o ensaio CAFE de forma passo-a-passo, com foco na configuração técnica e seu bom desempenho em laboratório. Devido à sua simplicidade, este ensaio também pode ser utilizado como um experimento educacional escola. Os exemplos mostram que o ensaio permite investigação de detecção de alimentos, preferência e consumo em Drosophila melanogaster durante períodos de tempo curtos e mais longos (horas ou dias). O ensaio CAFE tem sido amplamente utilizada no campo para investigar assunto…
The authors have nothing to disclose.
We thank the past and present members of the Scholz lab for discussion and Helga Döring for excellent technical support. We especially thank the members of the Biocenter workshop of the University of Cologne for their support and creativity. The work is supported by SFB 1340, SysMedAlc, and DAAD-Siemens.
Vials (breeding) | Greiner Bio-One | 960177 | www.greinerbioone.com |
Vials (CAFE assay) | Greiner Bio-One | 217101 | www.greinerbioone.com |
Lid-CAFE assay | Workshop | – | – |
Plastic box, low wall | Plastime | 353 | www.plastime.it |
Cover for the plastic box | Workshop | – | – |
Capillaries | BLAUBRAND | REF 7087 07 | www.brand.de |
Pipette tips | Greiner Bio-One | 771290 | www.greinerbioone.com |
Filter paper circles | Whatman | 10 311 804 | www.sigmaaldrich.com |
D(+)-Sucrose | AppliChem | 57-50-1 | www.applichem.com |
Ethanol absolute | VWR Chemicals | 20,821,330 | www.vwr.com |
Food color (red, E124) | Backfun | 10027 | www.backfun.de |
Food color (blue, E133) | Backfun | 10030 | www.backfun.de |
Soap solution (CVK 8) | CVH | 103220 | www.cvh.de |
Digital caliper | GARANT | 412,616 | www.hoffmann-group.com |
Vials (breeding) | Height 9.8 cm, diameter 4.8 cm | ||
Vials (CAFE assay) | Height 8 cm, diameter 3.3 cm | ||
Lid-CAFE assay | Produced in university workshop, technical drawing supplied | ||
Plastic box, low wall | A plastic grid inlay was custom-made for 8 x 10 vial positions | ||
Cover for the plastic box | Dimensions (37 x29 x18 cm) | ||
Capillaries | DIN ISO 7550 norm, IVD-guideline 98/79 EG, ends polished | ||
Pipette tips | Pipettes for the outer circle are cut according to the lid | ||
Filter paper circles | 45 mm diameter works nicely if folded for the vials used | ||
D(+)-Sucrose | Not harmful | ||
Ethanol absolute | Highly flammable liquid and vapor | ||
Food color (red, E124) | Not stated | ||
Food color (blue, E133) | Not stated | ||
Soap solution (CVK 8) | Odor neutral soap | ||
Digital caliper | |||
Standard fly food | (for 20 L) | ||
Agar | 160 g | ||
Brewer`s Yeast | 299.33 g | ||
Cornmeal | 1200g | ||
Molasses | 1.6 L | ||
Propionic acid | 57.3 mL | ||
Nipagin 30% | 160 mL |