змінює

  • предметів
  • реферат
  • має на меті:
  • Предмети та методи:
  • результати:
  • висновок:
  • вступ
  • результат
  • Експресія людського SP1 збільшила масу тіла мух
  • SP1 збільшує накопичення жиру у трансгенних мух
  • SP1 збільшив споживання їжі, але не впливав на рухову активність.
  • Трансгенні мухи SP1 були стійкими до нестачі їжі та зменшувались експресія ліпіну ген
  • обговорення

предметів

  • Дрозофіла
  • Експресія гена
  • Ожиріння
  • патогенез
  • Виправлення до цієї статті було опубліковано 11 грудня 2012 року

реферат

має на меті:

Патогенез ожиріння досі залишається абсолютно незрозумілим. Дрозофіла зберегла нейроендокринну та травну системи у людей і стала чудовою системою для вивчення енергетичного гомеостазу. Ми ввели нову модель ожиріння дрозофіли, при якій експресія людського білка синфілін-1 (SP1) у нейронах сприяє позитивному енергетичному балансу.

Предмети та методи:

Для подальшого розуміння ефекту SP1 у контролі енергетичного балансу використовували систему послідовностей активації вище за течією UAS/GAL4 для генерування трансгенної дрозофіли людини SP1. Ми охарактеризували трансгенну дрозофілу людини SP1, визначаючи експресію SP1, зберігання жирів у ліпідах, споживання їжі та рухливу активність мух, щоб визначити основні поведінкові зміни та їх наслідки для розвитку ожиріння-подібного фенотипу.

результати:

Надмірна експресія SP1 у нейронах, але не в периферичних клітинах, збільшила масу тіла мух порівняно з нетрансгенними контролями. SP1 збільшив споживання їжі, але не впливав на рухову активність. SP1 збільшує рівень триацилгліцерину та розмір жирових клітин та крапель жиру, що припускає, що SP1 збільшує розподіл жирів та жирів. Дослідження виживання показали, що трансгенні мухи SP1 були більш стійкими до нестачі їжі. SP1 регулює експресію гена ліпіну, яка може брати участь у відкладенні SP1 жиру та стійкості до голодування.

висновок:

Ці дослідження показують, що експресія SP1 впливає на енергетичний гомеостаз таким чином, що збільшує позитивний енергетичний баланс і забезпечує корисну модель ожиріння для майбутніх патогенних та терапевтичних досліджень.

Дрозофіла стала чудовою моделлю для вивчення метаболізму гомеостазу та шляхів сприйняття поживних речовин. 17, 18 Дрозофіла зберегла нейроендокринну та травну системи, подібні до хребетних. Дрозофіла та людина використовують аналогічні системи органів та біохімічні шляхи для підтримки рівня цукру в циркуляції та для зберігання цукру та жирів. Глікоген і жир (переважно у вигляді триацилгліцеринів (TAG)) зберігаються в жирових мухах, яких можна вважати муховим еквівалентом печінки та білої жирової тканини. Серцева система Pars intercerebralis-corpora комах, ендокринологічний еквівалент гіпоталамо-гіпофіза хребетних, отримує інформацію про внутрішній метаболічний стан та координує фізіологічну діяльність різних периферичних органів. Дрозофільні моделі використовуються для дослідження кількох аспектів енергетичного гомеостазу, включаючи сприйняття їжі, контроль надходження їжі, енергетичний потік та лібометаболізм. 17, 18 Хоча молекулярна основа регуляції метаболічного гомеостазу ще далеко не зрозуміла, вивчення того, як нові білки впливають на метаболічні реакції, такі як гомеостаз ліпідів та глюкози, може відкрити нові можливості для розуміння загального контролю енергетичного балансу та виявлення потенційних нових терапевтичних засобів.

Для подальшого вивчення ефектів SP1 в енергетичному балансі ми створили трансгенні моделі дрозофіли людини SP1, використовуючи послідовність активації вище за течією системи UAS/GAL4 для індукції експресії SP1 в різних тканинах личинок і дорослих мух. У дрозофіли не існує ортолога людського гена SP1. Таким чином, трансгенна дрозофіла є ідеальною системою для вивчення впливу SP1 людини. У цьому дослідженні ми вивчали ефекти експресії SP1 людини в різних нейронах мухи, які регулюють енергетичний баланс, включаючи плоди без gal4, дофамінергічні, серотонінергічні та пан нейрони. Ми також оцінили ефекти експресії SP1 людини в жирових тілах та клітинах секреції пептиду інсуліну у мух. Ми виміряли запас жиру, масу тіла та споживання їжі, щоб оцінити вплив SP1.

результат

Експресія людського SP1 збільшила масу тіла мух

Система UAS/GAL4 була використана для генерування трансгенних мух людини SP1. 25, 26 У цій системі фактор транскрипції дріжджів GAL4 специфічно зв'язується з UAS. Таким чином, асоційовані з UAS трансгени можуть експресуватися в конкретних типах клітин під контролем даного промотору (промотор GAL4). Цей нещодавно розроблений метод цільової інтеграції був використаний для подолання ефекту позиціонування трансгенів та отримання високих рівнів експресії. 19, 20 Принцип цього методу полягає в тому, що використання циганського ізолятора ретровірусу надійно продукує сильно виражені трансгени в різних тканинах. Щоб бути ефективними, циганські трансгени повинні бути націлені на певні ділянки, такі як attP, для досягнення найвищих рівнів індукції та використовуватися разом з нейтральними ядерними промоторами для забезпечення суворої базальної регуляції. Ген SP1 людини клонували у вектор UAS-attB, що містить сайт attB (рис. 1а). Отриману конструкцію спільно вводили з РНК phiC31-інтегрази для перетину зародкової лінії (attP40), що містить місця посадки attP, як описано раніше. 19, 20 Лінія польоту UAS-SP1 була встановлена ​​за допомогою генетичного картографування.

SP1 збільшує накопичення жиру у трансгенних мух

TAG і глікоген є основними внутрішньоклітинними формами накопиченої енергії у мух. 17, 18 У дорослих мух експресія людського SP1 у дофамінергічних нейронах суттєво збільшувала вміст TAG (рис. 2а та b), але не змінювала вміст глікогену (рис. 2в). Для подальшої оцінки того, чи підвищує експресія SP1 у дофамінергічних нейронах накопичення жиру в процесі розвитку, ми використали плаваючий тест, непрямий тест на вміст жиру в личинках дрозофіли, заснований на особинах з більшим вмістом жиру, які плавають краще у розчині, ніж фіксована щільність, ніж у бідних особин - вище щільність плавучості личинок жиру, що спричиняє більшу швидкість плавання у 9% розчині сахарози. Коли личинок занурювали в 9% розчин сахарози, більшість нетрансгенних мух зменшувались, тоді як личинки ddc-GAL 4 зменшувались; Тварини UAS-SP1 плавали (рис. 3а). Частота рухомості личинок VD у тварин ddc-GAL4, UAS-SP1 та нетрансгенних контролів становила 71% та 6%, відповідно (Рисунок 3b).

Синфілін-1 підвищував вміст ТАГ та глікогену у дорослих мух. Дорослі нетрансгенні та гомогенати ddc-GAL4; Трансгенні мухи UAS-SP1 у віці 10 днів тестували на TAG ( a, b ) або глікоген ( c ). Рівні триацилгліцерину та глікогену були нормалізовані до рівнів білка і представлені відносно рівня у нетрансгенних контрольних мух (pUASTattb-синфілін-1). Стовпчики помилок тут представляють незалежні незалежні зразки 40 тварин з кожної групи; * P

Синфілін-1 збільшив накопичення жиру на третій стадії личинок. ( a, b ) SP1 збільшив відкладення жиру у личинок третього ступеня за допомогою тесту на щільність на основі плавучості. Нетрансгенних личинок та личинок SP1 занурювали в 9% розчин сахарози в пластикові кювети та фотографували після досягнення рівноваги. a ) Фотографії плавучих випробувань. ( b ) Для вказаних генотипів середній бал флотації (% плаваючих личинок) розраховували за трьома незалежними повторностями, використовуючи для кожного експерименту

20 личинок, занурених у сахарозу. Помилки відображають * P 17, 18, оскільки цей орган ссавців відсутній у комах. Жирове тіло виконує функції виконавчого органу для накопичення та мобілізації енергії в контролі енергетичного балансу у відповідь на гуморальні сигнали нейроендокринної системи мозку. Жирове тіло личинки складається з певної кількості великих поліплоїдних клітин, що утворюють єдиний сусідній органний лист, який проходить через порожнину тіла і реагує на надлишок поживних речовин гіпертрофією. Ці поліплоїдні клітини здебільшого складаються з крапель ліпідів (заповнених трофоцитами). Розмір жирових клітин суттєво збільшився у личинок, що експресують SP1 людини в дофамінергічних нейронах, порівняно з нетрансгенними контролями (малюнки 3c та d). Розмір жирових клітин у личинок ddc-GAL; Мухи UAS-SP1 зросли приблизно вдвічі. Крім того, розмір крапель ліпідів також збільшився у цих трансгенних личинок SP1 порівняно з нетрансгенними контролями (рис. 3е). Однак довжина тіла личинок не змінювалася при експресії SP1 (рис. 3f).

SP1 збільшив споживання їжі, але не впливав на рухову активність.

Щоб оцінити, чи змінює експресія SP1 споживання калорій у мух, для вимірювання споживання їжі для дорослих мух у всіх трансгенних лініях, що мали збільшену масу тіла, використовували аналізи CAFÉ. Експресія нейронів SP1 суттєво збільшила споживання їжі в трансгенних лініях порівняно з нетрансгенними контрольними мухами (малюнки 4a та b). Випробування на сходження та вимірювання на актометрі використовувались для спостереження рухової активності мух як заміни витрат енергії. У випробуваннях на сходження між ddc-Gal4, UAS-SP1 та нетрансгенними контрольними мухами в будь-якому віці не було відмінностей (рисунок 4c). Для подальшої оцінки, чи змінює SP1 зміну загальної активності, ми використовували тест на актометрі для оцінки моделі руху у 10-денних мух протягом 12-годинного темного/12-годинного циклу. Мухи показали два піки активності. Експресія SP1 у дофамінергічних нейронах не впливала на час або частоту, з якою відбувалася максимальна активність або загальна рухова активність (рис. 4г).

Синфілін-1 збільшив споживання їжі у дорослих мух. ( a, b ) Тест CAFÉ використовувався для контролю споживання 5-денної мухи протягом 1–5 днів. Було зафіксовано щоденне споживання їжі кожної мухи. Дані є середніми ± sem ( a ) щоденне споживання їжі; b ) кумулятивний прийом їжі протягом 48 годин. Істотні відмінності між трансгенними мухами SP1 та нетрансгенними контрольними мишами, як зазначено, * P

Експресія SP1 у нейронах мух значно збільшила споживання їжі порівняно з нетрансгенними мухами. Однак експресія SP1 не змінила рухової активності, що свідчить про те, що саме SPf-індукована гіперфагія призводить до збільшення ваги та збільшення накопичення жиру. Ці результати узгоджуються з нашими попередніми висновками на трансгенній миші людини SP1, модель 16, в якій експресія людського SP1 у нейронах збільшувала споживання їжі, масу тіла та жир. Харчування пар трансгенних мишей SP1 кількістю їжі, яку споживає нетрансгенна миша протягом 10 тижнів, нормалізувало фенотипи ожиріння, доводячи, що ожиріння є вторинним у порівнянні зі збільшенням споживання їжі.

Підводячи підсумок, ми демонструємо, що експресія людського SP1 у нейрональних мух спричинила ожиріння-подібні фенотипи, включаючи збільшення ваги, жиру в організмі (вміст TAG), споживання їжі та голод. Ці фенотипи були найбільш вираженими у трансгенних мух, коли SP1 експресувався в дофамінергічних нейронах. SP1 збільшив розмір жирових тіл та крапель ліпідів, зменшив експресію гена ліпіну та зменшив швидкість руху личинок у сахарозі. Отримані нами результати вказують на те, що експресія SP1 позитивно регулює енергетичний гомеостаз. Ці результати також забезпечують корисну нову модель для подальшого розуміння патогенезу ожиріння та для розробки нових препаратів для профілактики ожиріння та втручання.