Le corps gras est l’organe central métabolique chez les insectes. Nous présentons un système de culture d’organes vivants qui permet à l’utilisateur afin d’étudier les réactions du tissu adipeux isolées à divers stimuli.
Le tissu adipeux insecte joue un rôle central dans le métabolisme des insecte et d’entreposage d’éléments nutritifs, reflétant les fonctions du foie et des tissus adipeux chez les vertébrés. Le tissu adipeux insectes est généralement réparti dans tout le corps de l’insecte. Toutefois, il est souvent concentrée dans l’abdomen et attaché à la paroi abdominale du corps.
Le corps adipeux de moustique est la seule source de protéines de jaune d’oeuf, lesquelles sont essentielles pour la production de œufs. Par conséquent, la culture in vitro de tissus adipeux moustique représente un système important pour l’étude de la physiologie de moustique, métabolisme et, finalement, la production de œufs. Le processus de culture de tissu adipeux commence par la préparation de solutions et réactifs, y compris les acides aminés des solutions mères, Aedes sel solution stock de sérum physiologique (APS), solution stock de calcium et milieu de culture de tissu adipeux. Le processus se poursuit avec la dissection des corps gras, suivie d’un traitement expérimental. Après le traitement, une variété de différentes analyses peut être effectuée, y compris les ARN (RNA-Seq) le séquençage, qPCR, Western blots, protéomique et métabolomique.
Dans notre expérience de l’exemple, nous montrons le protocole par le biais de l’excision et de la culture du corps gras de la fièvre jaune du moustique, Aedes aegypti, principal vecteur d’arbovirus dont la dengue, chikungunya et Zika. L’ARN des corps gras, cultivées dans des conditions physiologiques connues pour réguler positivement les protéines jaune contre le contrôle ont fait l’objet de RNA-Seq analyse pour démontrer l’utilité potentielle de cette procédure pour les enquêtes de l’expression génique.
Les moustiques sont vecteurs de maladies dévastatrices, y compris le paludisme, dengue, chikungunya et Zika1,2,3. Malgré d’intenses efforts internationaux pour lutter contre ces maladies et de contrôler les populations de moustiques transmettant la maladie, les épidémies de maladies transmises par les moustiques restent les mêmes, en particulier dans les pays en développement. Des vaccins efficaces contre bon nombre de ces maladies sont soit indisponibles, soit d’efficacité limitée4,5. Le moyen le plus efficace pour prévenir les poussées est de contrôler les populations de moustiques, principalement grâce à l’utilisation des traitements insecticides. Cependant, résistance aux insecticides a développé de nombreuses populations de moustiques et deviennent un problème commun autour du monde6,7,8. L’étude de la physiologie de moustique est essentiel au développement de nouveaux outils et stratégies pour contrôler la maladie.
Le tissu adipeux moustique joue un rôle central dans l’entreposage d’éléments nutritifs, l’homéostasie métabolique, la reproduction et catabolisme des xénobiotiques9,10,11,12. C’est l’organe de stockage principal pour les triglycérides, de glycogène et les acides aminés sous forme de protéines de réserve. Il fonctionne également comme le lieu de synthèse pour la plupart des protéines de l’hémolymphe et des métabolites. Chez les moustiques, le tissu adipeux est la seule source de production de protéines d’oeuf qui se produit chez les femelles après qu’ils prennent un repas de sang13,14.
Le type de cellules principales du tissu adipeux est le grand, polyploïde trophocyte ou adipocytes3,9,10,12. Le tissu adipeux est organisé en lobes ou gaines et peut être trouvé dans toutes les parties du corps du moustique, avec la plus grande partie située dans l’abdomen, où les grands lobes de corps gras sont attachés à la paroi abdominale du corps.
Le système de culture de tissu adipeux moustique présenté ici a été développé dans les années 70 et reste un outil puissant pour l’étude de la physiologie corps gras10, surtout en combinaison avec les technologies actuelles d’analyse. La Fondation de cette technique repose sur l’isolation des murs organe abdominales et le tissu adipeux associé. La nature hydrophobe de la cuticule abdominale provoque de flotter à la surface du milieu de culture, avec les lobes ci-jointe du tissu adipeux abdominal immergé. Les stigmates et la structure tracheolar sont maintenues, assurant l’oxygénation des tissus cultivés. Désormais, nous allons nous référer à ces préparations comme « corps gras ». Isolées des corps gras restent viables pendant plus de 12 h incubés dans le milieu approprié (résultats non publiés). La culture de tissu adipeux est un outil précieux qui a abordé diverses questions au sujet de corps gras endocrinologie et physiologie9,10,12,15,16, 17.
Les corps gras peut être soumises à divers expérimental et traitements, le calendrier qui peut être décidé par l’enquêteur. À la fin de la période d’incubation, les corps gras peuvent être collectées et traitées pour les analyses en aval, y compris qPCR16,17,18,19, Western blotting18 ,20, protéomique21ou22de la métabolomique. Des expériences peuvent être effectuées à différentes échelles, de différents corps gras à des groupes de centaines qui peuvent être cultivées ensemble.
Les résultats représentatifs inclus ici proviennent de corps gras mis en culture en présence d’acides aminés et l’ecdysone 20-hydroxy-hormone stéroïde pour simuler l’activation de la farine de sang de la vitellogenèse16,17, 23,24. Nous avons analysé et comparé l’expression différentielle des gènes de non-activé par rapport à des corps gras activés via l’analyse de la séquence de génération.
Culture d’organes insectes a été largement utilisée pour étudier les insecte endocrinologie, le développement et le métabolisme, ainsi qu’étudier l’interaction entre les organes spécifiques et symbiotes bactériens29,30,31, 32,33,,34. In vitro culture organotypique de corps gras a été utilisée spécifiquement pour étudier le transport des acides aminés et la régulation de la production de protéines du jaune d’oeuf dans les moustiques et autres diptères16,17,35 , 36. au cours du processus de la vitellogenèse, le corps adipeux de moustique utilise un tableau d’acides aminés de haute spécificité transporteurs d’importer des farines de sang provenant des acides aminés de l’hémolymphe de synthétiser de grandes quantités de protéines de jaune d’oeuf12 ,19,35,,36. La culture de tissu adipeux a été déterminant pour délimiter les besoins nutritionnels de corps gras dans ce contexte18.
La qualité des matières premières, les moustiques femelles, est essentielle pour le succès de ces expériences. Les larves de moustiques levées dans des conditions sous surpeuplées et régimes alimentaires riches en nutriments se nourrissent généralement produisent les meilleurs résultats. Il y a certaines variables importantes à considérer lors de l’établissement des conditions de culture de tissu adipeux de moustique en laboratoire sur le plan expérimental. Nous avons montré dans des études précédentes que l’expression des gènes corps gras varie considérablement selon l’histoire de la vie individuelle et l’état nutritionnel des moustiques11,22. Les conditions de culture de moustiques doivent être uniformes pour réduire la variabilité de la taille et des réserves nutritionnelles des moustiques expérimentales. En outre, le personnel effectuant des dissections devrait être formé pour assurer les dissections rapides et précises pour des résultats constants. La viabilité des cellules dans des corps gras isolés peut être vérifiée à l’aide de différentes coloration méthodes37,38.
Le protocole expérimental d’une expérience de culture de tissu adipeux devrait prendre en considération le nombre de dissections possible dans un laps de temps donné. Lorsque de grandes quantités de corps gras sont nécessaires, plusieurs séances de dissection ou dissecteurs multiples peuvent être nécessaires. Il y a un large éventail d’applications futures pour in vitro culture de tissu adipeux dans les moustiques et autres insectes. Il sera particulièrement utile pour tester les candidats potentiels de drogue pour le contrôle des insectes. L’utilisation des techniques transgéniques chez les insectes pour exprimer les protéines spécifiques de journaliste dans le tissu adipeux trophocytes ouvrira de nouvelles méthodes pour développer les bioessais puissants pour l’étude de la physiologie du tissu adipeux.
The authors have nothing to disclose.
Cette recherche a été financée par grant NIH #SC1AI109055, la subvention NMSU HHMI #52008103 2014 et NSF PGR accordent #1238731. Nous remercions les participants de la classe NMSU Spring 2015 BIOL302 moléculaire méthodes Lavesh Bhatia, pour leur soutien technique avec les expériences de culture de tissu adipeux.
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 |