斑马鱼代表一个功能强大的的脊椎动物模型,一直用于代谢的研究。在这里,我们描述了一个快速的方法来衡量<em在体内</em>代谢的档案显影斑马鱼,允许不同的线粒体基因或其药理学上操纵的胚胎之间的函数的参数的比较,从而增加这种微生物的适用性。
越来越代谢领域的目标是,以确定基因的影响线粒体功能的不同方面。了解这些关系,将有助于了解与线粒体功能障碍,如糖尿病和肥胖相关的疾病的基本病因。仪器仪表的最新进展,使不同的参数的监控线粒体功能的细胞系或组织外植体。在这里,我们提出了一种快速,灵敏的体内线粒体功能的参数分析斑马鱼胚胎发育过程中海马生物科学XF 24外通量分析方法。该协议利用微孔板,每孔放置在一个单一的胚胎胰岛捕捉,可以测量生物能学,包括:(i)基础呼吸;基础线粒体呼吸(二)(三)线粒体呼吸,由于ATP成交;(四)线粒体耦合呼吸或公关oton泄漏及(iv)最大呼吸。使用这种方法的胚胎斑马鱼的呼吸参数可以比较野生型和基因改变的胚胎(突变体,基因的过度表达或基因敲除)或操纵药理学。据预测,本协议的传播,为研究人员提供新的工具来分析此相关的脊椎动物动物模型的体内代谢紊乱的遗传基础。
斑马鱼是一种行之有效的遗传模型的正向(ENU诱变)和反向(耕,锌指核酸酶,有针对性的基因敲除,吗啉击倒)遗传方法3,4,而在斑马鱼胚胎的基因的功能也可以很容易地阻止或激活使用特定的编码产物的选择性药效成分。由于它们的外部的发展和小尺寸,斑马鱼胚胎是特别适合于代谢分析。然而,在斑马鱼胚胎在体内的代谢和线粒体功能强大的测量,只有一个初步的说明报告5。海马分析最初被设计用于基于细胞的代谢研究,并已被证明,得到准确和可靠的结果6。这种新方法的应用斑马鱼的胚胎是重要的,并可能增加这种模式的代谢研究的更广泛的使用。
在这项研究中,我们展示了在斑马鱼胚胎海马分析仪,包括基础呼吸,最大呼吸,备用呼吸能力,ATP营业额和质子漏的呼吸参数的测量。我们还提供这样的测量可以如何与其他生理参数,在这种情况下,脂质蓄积,并在该测定系统中使用的药理抑制剂相关的一个例子。结合使用基因改变胚胎,这提供了一个有力的实验平台,为了解对新陈代谢的影响因素。
有很多种为这个新的方法的应用程序,与线粒体功能障碍被牵连在许多人类的疾病,如糖 尿病7 8,肥胖,多发性硬化症9,帕金森氏病10,阿尔茨海默氏病11和某些类型的癌症12。重要的是,O我们的工作是在体内 ,在那里所有的环境的影响-如细胞因子,与发展有关的生长等-是活跃的,从而提供了一种在体内的呼吸和代谢更新有关生理视图。由于化学屏幕也经常在野生型和突变的背景斑马鱼胚胎( 图1),小说,影响呼吸,线粒体功能或代谢海马分析仪,可以很容易地确定使用的药品。使用Seahorse的分析仪产生的结果可与其他实验中使用,以提供额外的信息。这可以包括生理的分析,如油红染色,或分子生物学分析,如原位杂交特定的脂肪细胞的的标记如cebpα,PPARα,PPARγ,FAS等。
这种方法仍然有一定的局限性。虽然我们和其他人能够使用寡测量余吕杏茜的ATP生产和质子漏幼胚( 见图3),在胚胎年龄超过60 HPF寡治疗是无效的。我们相信,在旧的胚胎寡不能扩散,容易在年轻的胚胎,结果无法解释。由于寡结果的测定呼吸由于ATP的营业额和非耦合呼吸,是强制性的,我们目前正在研究高浓度的寡旧胚胎。然而,抗霉素A治疗仍然有效的更长的时间,与其它的测量,如基础呼吸,最大呼吸和备用呼吸能力,可以在旧的斑马鱼胚胎,最多至68 hpf时(未示出)。
在使用当前的海马分析仪设置的另一个限制是每个胰岛捕捉板的物理空间内,使得它们只适合斑马鱼胚胎和年轻幼虫。因此,执行metabolIC饮食引起的肥胖的成年鱼的研究,例如,尚未技术上是可行的。不过,这项研究可能会提示板专为青少年或成年鱼的发展,从而延长了分析可能的范围内。
The authors have nothing to disclose.
作者要感谢迪肯大学斑马鱼设施的工作人员提供了良好的持续牧护理。将YG支持阿尔弗雷德·迪肯博士后研究奖学金和中央迪肯大学(Deakin University)的研究资助。 SLM NHMRC职业发展奖学金的支持。 ACW是支持的的NHMRC启用补助金。所有的作家都迪肯大学的分子医学研究所战略研究中心的支持。
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Yorumlar |
XF 24 extracellular flux analyser | Seahorse Bioscience | 100737-101 | 24 well format |
Islet Capture microplate | Seahorse Bioscience | 101122-100 | 24 well format |
XF Calibrant Solution | Seahorse Bioscience | 100840-000 | |
XF Assay Medium | Seahorse Bioscience | 101022-100 | |
Oil-Red-O | Sigma-Aldrich | O0625 | |
1-phenyl-2-thiourea (PTU) | Sigma-Aldrich | P7629 | http://zfin.org/zf_info/zfbook/chapt10.html#wptohtml51 |
E3 (embryonic medium) | Self made | – | http://zfin.org/zf_info/zfbook/chapt10.html#wptohtml16 |
100X15 mm Petri dishes | Falcon | 35-1029 | |
FCCP | Sigma | C2920 | |
Oligomycin | Sigma | 75351 | |
Antimycin A | Sigma | A8674 |