The authors thank Drs. Jeffrey Bloomquist and Daniel Swale for their technical comments and suggestions. This project was partially funded by the Department of Entomology and the College of Agriculture and Life Sciences at Virginia Tech.

1. Erhebung und Erstellung von Testpersonen <ol><li> Sammeln Sie die entsprechende Anzahl von Bienen aus der Kolonie. Hinweis: Die Anzahl benötigt, hängt nicht nur von der Größe und der Umfang des Experiments, sondern auch die Fähigkeit des Forschers. wenn es zwei Behandlungsgruppen mit einer gewünschten Probengröße von 10 Bienen pro Gruppe sind, zum Beispiel ein einigermaßen erfahrener Ermittler könnte mindestens 30 Bienen zu machen erfolglos Dissektionen sammeln und mit 20 nützlichen Videos am Ende punkten. </li><li> Minimieren Sie die Zeitspanne, die zwischen Sammlung und Präparation passiert. Hinweis: Obwohl Bienen kann im Labor für Tage vor der Dissektion untergebracht werden, wobei die Erfolgsrate von Dissektionen (dh die Wahrscheinlichkeit einer stabilen Herzfrequenz in einem seziert Rückengefäß aufrechtzuerhalten) wurde beobachtet , bezogen auf die Menge der Zeit zu verringern , dass Bienen sind weg von der Kolonie untergebracht. <ol><li> Geben Sie Bienen mit einer Quelle für Wasser und Nahrung, während im Labor untergebracht. Für EXAmple, auf ein Minimum, den Zugang zu einer 50% (w / v) Saccharoselösung in Wasser (dies ist ausreichend für Zeitdauern von weniger als 6 h). Für längere Zeiträume bieten Bienen den Honig gelangen. </li><li> Haus Bienen im Labor über Nacht bei einer Temperatur von etwa 32 ° C und 60-80% relativer Luftfeuchtigkeit Stress zu reduzieren und Austrocknung zu vermeiden. </li></ol></li><li> Vor der Präparation, betäuben die Bienen kurz in der Handhabung zu erleichtern. HINWEIS: Dies kann die Erfolgsrate von Dissektionen verringern und den Durchsatz zu verringern. <ol><li> Kühlen Sie die Bienen entweder, indem sie auf Eis gestellt oder in einen Kühlschrank für gerade lange genug, um zu reduzieren Bewegung, um bei der Handhabung zu erleichtern. </li><li> Alternativ kurz Bienen zu CO 2 , um bei der Handhabung zu erleichtern aussetzen. HINWEIS: Längere Einwirkung von Kälte kann die Erfolgsrate von Dissektionen reduzieren. Erweiterte oder wiederholter Exposition gegenüber CO 2 kann auch die Erfolgsrate von Dissektionen reduzieren. </li></ol></li></ol> 2. Dissectionvon dorsale Bauchwand HINWEIS: Die Bienen sollten zum Zeitpunkt der Dissektion am Leben. <ol><li> Mit einer Pinzette und / oder Mikrodissektion Schere, entfernen Sie die Beine und Flügel Dissektion des Bauches zu erleichtern. Halten Sie einen kleinen Becher oder einem ähnlichen Behälter mit destilliertem Wasser gefüllt in der Nähe zum Zwecke der Instrumente zwischen Dissektionen Spülen. </li><li> Während die Biene mit einer Pinzette zurückzuhalten, die Mikrodissektion Schere verwenden seitlich zwischen dem ersten und dem zweiten tergites (siehe Abbildung 1) entlang der dorsalen Bauchwand zu schneiden. </li></ol><img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/55029/55029fig1.jpg" /> Abbildung 1: Dorsale Ansicht der Bienen Bauch. Der anfängliche Einschnitt sollte zwischen den ersten und zweiten tergites hergestellt werden, wie durch die rote Linie bezeichnet. Maßstabsbalken = 1 mm. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55029/55029fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken sie</a>e eine größere Version dieser Figur zu sehen. <ol start="3"><li> Während die leichte Schulter der hinteren Kante des zweiten Tergit mit der Greifzange, die entlang jeder Seite der Biene von der anfänglichen Einschnitt in die Stinger längs geschnitten (siehe Abbildung 2). Seien Sie vorsichtig beim Durchstoßen des Magen-Darm-Trakt zu vermeiden Schneiden. </li></ol><img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/55029/55029fig2.jpg" /> Abbildung 2: Seitenansicht der Bienen Bauch. Die zweite und dritte Einschnitte sollten entlang jeder Seite des Abdomens durchgeführt werden, wie durch die rote Linie bezeichnet. Maßstabsbalken = 1 mm. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55029/55029fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55029/55029fig2large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <ol start="4"><li> Tauschen Sie die Schere für einen zweiten Satz von feinen Pinzette und verwenden sie sorgfältig auf die dorsale Bauchwand vom Rest trennen of den Bauch. Entfernen Sie vorsichtig die Stinger und einen Teil des Magen-Darm-Trakt, die an der dorsalen Bauchwand befestigt bleibt. Vermeiden Sie den Darm Bersten, als der Inhalt kann Mantel der Bauchdecke und Visualisierung des Rückengefäß behindern. </li></ol><img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/55029/55029fig3.jpg" /> Abbildung 3: Ansicht des Rückengefäß. Sobald der Darm und Stinger entfernt worden sind, ist der Rückengefäß sichtbar entlang der Mittellinie der dorsalen Bauchwand seziert. Maßstabsbalken = 1 mm. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55029/55029fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55029/55029fig3large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <ol start="5"><li> Ordnen Sie die dorsalen Bauchwand in der gewünschten Ausrichtung unterhalb der Kamera , so dass das Rückengefäß sichtbar ist (siehe Abbildung 3). Nutzen Sie die Mikrodissektion Schere überschüssige ab wegzutrimmendominal Wand, die Visualisierung des dorsalen Fahrzeugs behindert wird. Die Form der dorsalen Bauchwand sollte eine flache Schale oder Schüssel ähneln, wenn sie richtig gelegen. <ol><li> Da das Rückengefäß nicht in die hinterste Abdominalsegment der Biene erweitern, entfernen Sie das letzte Tergit, um die Visualisierung des Rückengefäß zu verbessern. </li></ol></li><li> Mit Hilfe eines einstellbaren Volumen-Mikropipette, decken Sie die Rückengefäß mit 10 ul einer isotonischen Lösung physiologischen Bedingungen zu erhalten und einen stetigen Herzschlag erleichtern. HINWEIS: Die empfohlene Lösung Viertel Stärke Ringer-Lösung (0,120 g / L Calciumchlorid, 0,105 g / l Kaliumchlorid, 0,050 g / L Natriumbicarbonat und 2,250 g / l Natriumchlorid), das eine stabile zu erleichtern gefunden wurde, kontinuierliche Herzschlag. </li></ol> 3. Beobachtung und Modulation der Herzfrequenz <ol><li> Lassen Sie das Rückengefäß ungestört sitzen, bis eine stabile, kontinuierliche Herzschlag erreicht wird(In der Regel innerhalb von 300 sec). HINWEIS: Herzschlag als rhythmische Kontraktionen des dorsalen Gefäß sichtbar gemacht wird. Anfänglich kann es scheinen kein Herzschlag zu sein, besonders wenn die Biene anästhesiert wurde, aber das Herz wird in der Regel schlag fortgesetzt, nachdem mehrere Minuten in isotonischer Lösung ruhen und kann stundenlang weiter zu schlagen, vorausgesetzt, es bleibt in Lösung getaucht. </li><li> Messen Sie die Herzfrequenz in Bezug auf die Anzahl der Schläge pro Minute (BPM). <ol><li> Notieren Sie die Anzahl der Kontraktionen während eines 60 Sekunden Zeit beobachtet. Verwenden Sie einen Handtallykostenzähler und einen Timer, diesen Prozess zu erleichtern. </li></ol></li><li> Messen Sie die Veränderung der Herzfrequenz durch die beobachtete BPM Aufzeichnung vor und nach der Behandlung mit einer cardiomodulatory Verbindung. HINWEIS: Obwohl die Zeit eine Wirkung auf die Herzfrequenz variieren von der Verbindung kann in Abhängigkeit zu beobachten erforderlich getestet werden, können Veränderungen der Herzfrequenz der Regel innerhalb weniger Minuten beobachtet werden. <ol><li> Bestimmen Sie die Basisherzfrequenz unmittelbar vor derdie Zugabe einer Testverbindung. HINWEIS: Die Nachbehandlung Herzfrequenz kann in der Regel nach 90 bis 120 Sekunden bestimmt werden. </li><li> Bereiten Potential cardiomodulators (zB Octopamin) , indem die Verbindung in der gleichen isotonischen Lösung Auflösen verwendet , um die Rückengefäß baden. </li><li> Fügen Sie die Testverbindungen zur Lösung des Rückengefäß umgeben von einer micropipetter verwendet. </li></ol></li><li> Für eine höhere Genauigkeit und einen höheren Durchsatz, eine Videoaufzeichnung eines jeden Probanden machen und dann die Videos verwenden, um die Herzfrequenz zu einem späteren Zeitpunkt punkten. HINWEIS: Dies ermöglicht einen einzelnen Ermittler Dissektionen, um zu staffeln fast kontinuierliche Produktion von Videos zu erleichtern. Wenn die Aufnahme von Videos ist die empfohlene Mindestlänge ca. 240 sec bei jeder Testverbindung, bei der Markierung 60 Sekunden hinzugefügt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Prüfer für Scoring-Basisherzfrequenz mit 60 sec Fenster hat und dann eine weitere 60 sec Fenster für Scoring Nachbehandlung Herzfrequenz 120 Sekundennach der Behandlung. </li></ol>

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	<li>Klowden, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circulatory+Systems.">Circulatory Systems.</a> Physiological Systems in Insects, 3rd Edition. , 365-413 (2013).</li><li>League, G. P., Onuh, O. C., Hillyer, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+structural+and+functional+analysis+of+the+larval+and+adult+dorsal+vessel+and+its+role+in+hemolymph+circulation+in+the+mosquito+Anopheles+gambiae.">Comparative structural and functional analysis of the larval and adult dorsal vessel and its role in hemolymph circulation in the mosquito Anopheles gambiae.</a> J Exp Biol. 218 (Pt 3), 370-380 (2015).</li><li>Wasserthal, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oscillating+Hemolymph+Circulation+in+the+Butterfly+Papilio-Machaon+L+Revealed+by+Contact+Thermography+and+Photocell+Measurements.">Oscillating Hemolymph Circulation in the Butterfly Papilio-Machaon L Revealed by Contact Thermography and Photocell Measurements.</a> J Comp Physiol. 139 (2), 145-163 (1980).</li><li>Wasserthal, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+circulation+and+tracheal+ventilation+in+holometabolous+insects.">Interaction of circulation and tracheal ventilation in holometabolous insects.</a> Adv Insect Physiol. 26, 297-351 (1996).</li><li>Schwab, E. R., Chilson, R. A., Eddleman, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heartbeat+Rate+Modulation+Mediated+by+the+Ventral+Nerve+Cord+in+the+Honey-Bee,+Apis-Mellifera.">Heartbeat Rate Modulation Mediated by the Ventral Nerve Cord in the Honey-Bee, Apis-Mellifera.</a> J Comp Physiol B-Biochem Syst Environ Physiol. 161 (6), 602-610 (1991).</li><li>Kaiser, W., Weber, T., Otto, D., Miroschnikow, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+supply+of+the+heart+and+electrocardiogram+potentials+with+reversed+polarity+in+sleeping+and+resting+honey+bees.">Oxygen supply of the heart and electrocardiogram potentials with reversed polarity in sleeping and resting honey bees.</a> Apidologie. 45 (1), 73-87 (2014).</li><li>Papaefthimiou, C., Theophilidis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Octopamine--a+single+modulator+with+double+action+on+the+heart+of+two+insect+species+(Apis+mellifera+macedonica+and+Bactrocera+oleae):+Acceleration+vs.+inhibition.">Octopamine--a single modulator with double action on the heart of two insect species (Apis mellifera macedonica and Bactrocera oleae): Acceleration vs. inhibition.</a> J Insect Physiol. 57 (2), 316-325 (2011).</li><li>Castro, C. A., Hogan, J. B., Benson, K. A., Shehata, C. W., Landauer, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral-Effects+of+Vehicles+-+Dmso,+Ethanol,+Tween-20,+Tween-80,+and+Emulphor-620.">Behavioral-Effects of Vehicles - Dmso, Ethanol, Tween-20, Tween-80, and Emulphor-620.</a> Pharmacol Biochem Behav. 50 (4), 521-526 (1995).</li><li>Papaefthimiou, C., Papachristoforou, A., Theophilidis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biphasic+responses+of+the+honeybee+heart+to+nanomolar+concentrations+of+amitraz.">Biphasic responses of the honeybee heart to nanomolar concentrations of amitraz.</a> Pestic Biochem Phys. 107 (1), 132-137 (2013).</li><li>Roeder, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Octopamine+in+invertebrates.">Octopamine in invertebrates.</a> Prog Neurobiol. 59 (5), 533-561 (1999).</li><li>Johnson, E., Ringo, J., Dowse, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+Drosophila+heartbeat+by+neurotransmitters.">Modulation of Drosophila heartbeat by neurotransmitters.</a> J Comp Physiol B. 167 (2), 89-97 (1997).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

The protocol presented here provides a simple and effective approach to testing pharmacological compounds for their effects on honey bee heart rate. As observed in prior experiments that either transect the ventral nerve cord of a living insect5 or dissect out the ventral nerve cord when exposing the dorsal vessel7, the loss of central nervous system regulation results in a stable, low frequency heartbeat. The low frequency of beats allows the investigator to visually assess heart rate without havin...

Das übergeordnete Ziel dieser Methodik ist der Prüfer zu ermöglichen, schnell und einfach zu beobachten und die Wirkung zu quantifizieren, dass ein pharmakologisches Mittel auf die Herzfrequenz von Honigbienen hat. Bees, wie andere Insekten, haben ein offenes Kreislaufsystem, die Hämolymphe der Insekten Äquivalent von Blut während der gesamten Körperhöhle, bekannt als Hämocoel verbreitet. Die Zirkulation von Hämolymphe ist essentiell für den Transport von Nährstoffen, Immunfaktoren, Abfallprodukte sowie Neurohormone und andere Signalmoleküle 1. Kreislauf wird durch die Rückengefäß erleichtert, die entlang der dorsalen Mittellinie des Insekts erstreckt, sowie Zubehör pulsatile Organe. Das Rückengefäß gliedert sich in zwei funktionell unterschiedliche Abschnitte, die das Herz in den Bauch und die Aorta im Thorax und Kopf bezeichnet. Propagated Kontraktionen in der Herzpumpe Hämolymphe in Richtung des Thorax und Kopf, während Zubehör pulsierender Organe gewährleisten Hämolymphe Fluss zu den Extremitäten. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; Insect Herzfunktion kann unter Verwendung einer Vielzahl von Verfahren beobachtet werden, abhängig von der Größe, der Physiologie oder Lebensstadium des Insekts. Ein gemeinsamer Ansatz zur Beobachtung der Herzfrequenz in Larven oder kleineren Insekten ist die Verwendung von intravital Bildgebung 2. Diese Methode ist weniger nützlich bei erwachsenen Bienen jedoch, da es schwierig sein kann, um das Rückengefäß durch die Bauchdecke deutlich anzuzeigen. Ein etablierter Ansatz zur Erfassung der Herzfrequenz in einer Vielzahl von Insekten, einschließlich Bienen, ist die Verwendung von Kontaktthermographie, die an der Außenseite des Insekten angewendet Thermistoren verwendet , um Herz Pulsationen 3,4 detektieren. Die Herzfrequenz bei erwachsenen Bienen hat auch eine elektrophysiologische Technik aufgezeichnet wurden mit Hilfe eines elektrischen Impedanzsignals 4,5 zu messen. Diese Technik erfordert das Einsetzen von Elektroden in das Tier neben dem Herzen und die Verwendung eines Impedanzwandlers aufzuzeichnen Herzschläge 4. In ähnlicher Weise wurden Elektrokardiogramme verwendet, um DETECt elektrische Signale durch das Herz erzeugt und mit Videoaufzeichnung der bee 6 kombiniert Veränderungen in der Herzaktivität zu beobachten. Ein klarer Vorteil dieser Ansätze ist, dass die Herzfrequenz in einer intakten, lebenden Bienen bewertet wird, anstatt in einem seziert Probe, die die Verfügbarkeit des gesamten Spektrums von physiologischen Reaktionen im Fach hilft sicherzustellen. Die Herausforderungen dieser Ansätze umfassen Buchhaltung zur Immobilisierung oder anesthetization des Subjekts, die Notwendigkeit, außerhalb Variablen und Reize zu begrenzen, die die Herzfrequenz beeinflussen könnten, sowie eine entsprechende Liefermethode bestimmen, wann pharmakologische Wirkstoffe zu testen. Ein weiterer Ansatz, der zur Untersuchung von bee Herzaktivität verwendet wurde , ist , um teilweise das Insekt um sezieren das Herz freizulegen, dann messen dorsal Kontraktionen Gefäß eine Kraftverschiebungswandler 7 verwendet wird . In diesem Protokoll wird das Herz ständig mit dem Laufen physiologischer Kochsalzlösung und Test co gebadetmpounds 7 kann in dieser Lösung für die Anwendung auf dem Gegenstand gelöst werden. Ein signifikanter Unterschied zwischen diesem Verfahren und den zuvor beschriebenen ist , dass der Bauchmark entfernt wird, um die Rolle zu beseitigen , dass das zentrale Nervensystem in Modulieren Herzfrequenz 5 spielen gezeigt ist. Das Ergebnis ist , dass die Basisherzschlag, die in der Regel ziemlich erratisch ist, stabilisiert sich bei einer viel niedrigeren Frequenz und Amplitude als üblicherweise in einem lebenden Insekts 5,7 beobachtet. Was alle diese Methoden gemeinsam haben, ist, dass sie hoch spezialisierte und oft teure Ausrüstung erfordern, zusätzlich zu einem gewissen Maß an Know-how, um durchgeführt werden. Vielleicht ist der größte Nachteil ist, dass keiner dieser Ansätze sind besonders gut geeignet, um Versuche, die eine große Anzahl von Themen beinhalten testen, beispielsweise eine Bibliothek von potentiell cardiomodulatory Screening von Verbindungen. Die größte Stärke des hier beschriebenen Ansatzist seine Einfachheit. Das Protokoll ist relativ einfach zu meistern, das Setup benötigt wenig Platz, und nur ein minimaler finanzieller Aufwand notwendig ist. Das Verfahren erfordert wenig mehr als einige Bienen, einige chirurgische Instrumente, einer isotonischen Lösung und entweder ein digitales Mikroskop oder ein traditionelles Mikroskop mit einer Digitalkamera. Bienen werden seziert die dorsale Gefäß und digitalen Videos verwendet werden, zu visualisieren die Herzfrequenz vor und nach der Behandlung mit pharmakologischen Mitteln zu erfassen. Obwohl Videoaufzeichnung tatsächlich nicht notwendig ist , Änderungen der Herzfrequenz zu beobachten, wird es den Durchsatz stark erhöhen (dh die Anzahl der Probanden , die in einer bestimmten Zeitspanne verarbeitet werden können). Der Prüfer kann die Effizienz zu maximieren, indem sie eine große Anzahl von Videos auf einmal aufzunehmen und dann später erzielte diese Videos zu einem günstigeren Zeitpunkt. Ein weiterer Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass Videos erlauben die Ermittler über zu starten, sollte der Scoring-Prozess unterbrochen werden, und machen es einfacher für die viewer bis auf die Behandlung, um Bias zu reduzieren geblendet werden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="834">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:200px;">Dino-Lite Edge digital USB microscope</td>
			<td style="width:111px;">Dino-Lite</td>
			<td style="width:119px;">AM4815ZT</td>
			<td style="width:405px;">Any digital microscope or similar setup will suffice</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Microscope stand</td>
			<td style="width:111px;">Dino-Lite</td>
			<td style="width:119px;">RK-10</td>
			<td>Any stand appropriate for the digital microscope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Laptop or PC</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Necessary for digital microscope</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:200px;">Microdissection scissors (Vannas, 8cm, Straight, 5mm Blades)</td>
			<td style="width:111px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:119px;">14003</td>
			<td>Any similar scissors suitable for microdissection will suffice</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:200px;">Microdissecting Forceps, 10.2cm, Angled (2 pair)</td>
			<td style="width:111px;">World Precision Instruments</td>
			<td style="width:119px;">504482</td>
			<td>Any similar forceps suitable for microdissection will suffice</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:200px;">Ringers solution 1/4 strength tablets&#160;</td>
			<td style="width:111px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">96724-100TAB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Dissecting tray</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Any surface suitable for microdissection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Single channel 10 &#181;l pipette</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Any device capable of accurately delivering 10 &#181;l volume</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Pipette tips</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:200px;">Small beaker or container of water</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used to rinse instruments between subjects</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Hand tally counter</td>
			<td style="width:111px;">Office Depot</td>
			<td style="width:119px;">295033</td>
			<td>Any similar product will suffice</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Timer</td>
			<td style="width:111px;">Office Depot</td>
			<td style="width:119px;">644219</td>
			<td>Any similar product will suffice</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:200px;">Deionized water</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Preparation of Ringers solution and rinsing instruments</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dissection and observation of honey bee dorsal vessel for studies of cardiac function

The European honey bee, Apis mellifera L., is a valuable agricultural and commercial resource noted for producing honey and providing crop pollination services, as well as an important model social insect used to study memory and learning, aging, and more. Here we describe a detailed protocol for the dissection of the dorsal abdominal wall of a bee in order to visualize its dorsal vessel, which serves the role of the heart in the insect. A successful dissection will expose a functional heart that, under the proper conditions, can maintain a steady heartbeat for an extended period of time. This allows the investigator to manipulate heart rate through the application of cardiomodulatory compounds to the dorsal vessel. By using either a digital microscope or a microscope equipped with a digital camera, the investigator can make video recordings of the dorsal vessel before and after treatment with test compounds. The videos can then be scored at a time convenient to the user in order to determine changes in heart rate, as well as changes in the pattern of heartbeats, following treatment. The advantages of this protocol are that it is relatively inexpensive to set up, easy to learn, requires little space or equipment, and takes very little time to conduct.

Da viele der pharmakologisch wirksamen Verbindungen, die nicht löslich sind, getestet werden kann in Wasser unter Verwendung dieses Protokolls ist es erforderlich, ein zuverlässiges Lösungsmittel zu haben, die Testverbindungen über die isotonische Lösung ermöglicht geliefert werden verwendet, um die Rückengefäß baden. Dimethylsulfoxid (DMSO) ist ein Lösungsmittel , das üblicherweise als Vehikel zur Abgabe von experimentellen Arzneimitteln und anderen Verbindungen in Tieren ver...

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Dissection and Observation of Honey Bee Dorsal Vessel for Studies of Cardiac Function

The abdominal dorsal vessel of the honey bee and other insects serves as the functional equivalent of the mammalian heart and plays an important role in nutrient transport, waste removal, immune function, and more. Here we describe a protocol for the visualization and pharmacological manipulation of bee heart rate.

Dissection und Beobachtung von Honey Bee Dorsal Schiff für Untersuchungen der Herzfunktion

The European honey bee, Apis mellifera L., is a valuable agricultural and commercial resource noted for producing honey and providing crop pollination ...

dissection-observation-honey-bee-dorsal-vessel-for-studies-cardiac

Research

JoVE Journal

Biology

10.8K Aufrufe.  Virginia Tech. The abdominal dorsal vessel of the honey bee and other insects serves as the functional equivalent of the mammalian heart and plays an important role in nutrient transport, waste removal, immune function, and more. Here we describe a protocol for the visualization and pharmacological manipulation of bee heart rate.

Serie: Dissection and Observation of Honey Bee Dorsal Vessel for Studies of Cardiac Function

In vivo Ca2+- Imaging of Mushroom Body Neurons During Olfactory Learning in the Honey Bee

The in vivo and semi-in vivo preparation for Calcium imaging has been developed in our lab by Joerges, K&uuml;ttner and Galizia over ten years ago, to measure odor evoked activity in the antennal lobe1. From then on, it has been continuously refined and applied to different neuropiles in the bee brain. Here, we describe the preparation currently used in the lab to measure activity in mushroom body neurons using a dextran coupled calcium-sensitive dye (Fura-2). We retrogradely stain mushroom body neurons by injecting dye into their axons or soma region. We focus on reducing the invasiveness, to achieve a preparation in which it is still possible to train the bee using PER conditioning. We are able to monitor and quantify the behavioral response by recording electro-myograms from the muscle which controls the PER (M17)2.
After the physiological experiment the imaged structures are investigated in greater detail using confocal scanning microscopy to address the identity of the neurons.

In vivo Ca2+- Imaging of Mushroom Body Neurons During Olfactory Learning in the Honey Bee

Bees can be conditioned in an appetitive olfactory learning paradigm (PER-conditioning). Using odors as stimuli, we established a method in which behavior is recorded while simultaneously Calcium Imaging is used to measure odor evoked activity in mushroom body neurons in vivo.

In vivo Ca 2 + - Imaging von Pilzkörper Neuronen während olfaktorischen Lernen in der Honigbiene

The in vivo and semi-in vivo preparation for Calcium imaging has been developed in our lab by Joerges, K&uuml;ttner and Galizia over ten years ago, to ...

Forschung

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We present various methods to record cardiac function in the larval Drosophila. The approaches allow heart rate to be measured in unrestrained and restrained whole larvae. For direct control of the environment around the heart another approach utilizes the dissected larvae and removal of the internal organs in order to bathe the heart in desired compounds. The exposed heart also allows membrane potentials to be monitored which can give insight of the ionic currents generated by the myocytes and for electrical conduction along the heart tube. These approaches have various advantages and disadvantages for future experiments that are discussed. The larval heart preparation provides an additional model besides the Drosophila skeletal NMJ to investigate the role of intracellular calcium regulation on cellular function. Learning more about the underlying ionic currents that shape the action potentials in myocytes in various species, one can hope to get a handle on the known ionic dysfunctions associated to specific genes responsible for various diseases in mammals.

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We will demonstrate how to study the functional effects of introducing a point mutation in an ion channel. We study G protein-gated inwardly rectifying potassium (referred to as GIRK) channels, which are important for regulating the excitability of neurons. There are four different mammalian GIRK channel subunits (GIRK1-GIRK4) - we focus on GIRK2 because it forms a homotetramer. Stimulation of different types of G protein-coupled receptors (GPCRs), such as the muscarinic receptor (M2R), leads to activation of GIRK channels. Alcohol also directly activates GIRK channels. We will show how to mutate one amino acid by specifically changing one or more nucleotides in the cDNA for the GIRK channel. This mutated cDNA sequence will be amplified in bacteria, purified, and the presence of the point mutation will be confirmed by DNA sequencing. The cDNAs for the mutated and wild-type GIRK channels will be transfected into human embryonic kidney HEK293T cells cultured in vitro. Lastly, whole-cell patch-clamp electrophysiology will be used to study the macroscopic potassium currents through the ectopically expressed wild-type or mutated GIRK channels. In this experiment, we will examine the effect of a L257W mutation in GIRK2 channels on M2R-dependent and alcohol-dependent activation.

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Basic Caenorhabditis elegans Methods: Synchronization and Observation

Research into the molecular and developmental biology of the nematode Caenorhabditis elegans was begun in the early seventies by Sydney Brenner and it has since been used extensively as a model organism 1. C. elegans possesses key attributes such as simplicity, transparency and short life cycle that have made it a suitable experimental system for fundamental biological studies for many years 2. Discoveries in this nematode have broad implications because many cellular and molecular processes that control animal development are evolutionary conserved 3.
C. elegans life cycle goes through an embryonic stage and four larval stages before animals reach adulthood. Development can take 2 to 4 days depending on the temperature. In each of the stages several characteristic traits can be observed. The knowledge of its complete cell lineage 4,5 together with the deep annotation of its genome turn this nematode into a great model in fields as diverse as the neurobiology 6, aging 7,8, stem cell biology 9 and germ line biology 10. 
An additional feature that makes C. elegans an attractive model to work with is the possibility of obtaining populations of worms synchronized at a specific stage through a relatively easy protocol. The ease of maintaining and propagating this nematode added to the possibility of synchronization provide a powerful tool to obtain large amounts of worms, which can be used for a wide variety of small or high-throughput experiments such as RNAi screens, microarrays, massive sequencing, immunoblot or in situ hybridization, among others. 
Because of its transparency, C. elegans structures can be distinguished under the microscope using Differential Interference Contrast microscopy, also known as Nomarski microscopy. The use of a fluorescent DNA binder, DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole), for instance, can lead to the specific identification and localization of individual cells, as well as subcellular structures/defects associated to them.

Basic Caenorhabditis elegans Methods: Synchronization and Observation

The easiness of maintaining and propagating the nematode C. elegans make it a nice model organism to work with. The possibility of synchronizing worms allows the work with a significant amount of subjects at the same developmental stage, what facilitates the study of one particular process in many animals.

Grundlegende<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; Methoden: Synchronisation und Observation

Research into the molecular and developmental biology of the nematode Caenorhabditis elegans was begun in the early seventies by Sydney Brenner and it has ...

Intravital Microscopy of the Microcirculation in the Mouse Cremaster Muscle for the Analysis of Peripheral Stem Cell Migration

In the era of intravascular cell application protocols in the context of regenerative cell therapy, the underlying mechanisms of stem cell migration to nonmarrow tissue have not been completely clarified. We describe here the technique of intravital microscopy applied to the mouse cremaster microcirculation for analysis of peripheral bone marrow stem cell migration in vivo. Intravital microscopy of the M. cremaster has been previously introduced in the field of inflammatory research for direct observation of leucocyte interaction with the vascular endothelium. Since sufficient peripheral stem and progenitor cell migration includes similar initial steps of rolling along and firm adhesion at the endothelial lining it is conceivable to apply the M. cremaster model for the observation and quantification of the interaction of intravasculary administered stem cells with the endothelium. As various chemical components can be selectively applied to the target tissue by simple superfusion techniques, it is possible to establish essential microenvironmental preconditions, for initial stem cell recruitment to take place in a living organism outside the bone marrow.

Intravital microscopy of the mouse M. cremaster microcirculation offers a unique and well-standardized in vivo model for the analysis of peripheral bone marrow stem cell migration.

Intravitalmikroskopie der Mikrozirkulation in der Maus Cremaster-Muskel für die Analyse der peripheren Stammzell Migration

In the era of intravascular cell application protocols in the context of regenerative cell therapy, the underlying mechanisms of stem cell migration to ...

Obtaining Specimens with Slowed, Accelerated and Reversed Aging in the Honey Bee Model

Societies of highly social animals feature vast lifespan differences between closely related individuals. Among social insects, the honey bee is the best established model to study how plasticity in lifespan and aging is explained by social factors.
The worker caste of honey bees includes nurse bees, which tend the brood, and forager bees, which collect nectar and pollen. Previous work has shown that brain functions and flight performance senesce more rapidly in foragers than in nurses. However, brain functions can recover, when foragers revert back to nursing tasks. Such patterns of accelerated and reversed functional senescence are linked to changed metabolic resource levels, to alterations in protein abundance and to immune function. Vitellogenin, a yolk protein with adapted functions in hormonal control and cellular defense, may serve as a major regulatory element in a network that controls the different aging dynamics in workers.
Here we describe how the emergence of nurses and foragers can be monitored, and manipulated, including the reversal from typically short-lived foragers into longer-lived nurses. Our representative results show how individuals with similar chronological age differentiate into foragers and nurse bees under experimental conditions. We exemplify how behavioral reversal from foragers back to nurses can be validated. Last, we show how different cellular senescence can be assessed by measuring the accumulation of lipofuscin, a universal biomarker of senescence.
For studying mechanisms that may link social influences and aging plasticity, this protocol provides a standardized tool set to acquire relevant sample material, and to improve data comparability among future studies.

In honey bee workers, aging depends on social behaviors rather than on chronological age. Here we show how worker-types with very different aging patterns can be obtained and analyzed for cellular senescence.

Beziehen Proben mit verlangsamt, Beschleunigte und Umge Aging in der Honig-Bienen-Modell

Societies of highly social animals feature vast lifespan differences between closely related individuals. Among social insects, the honey bee is the best ...

Functional Reconstitution and Channel Activity Measurements of Purified Wildtype and Mutant CFTR Protein

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of transporters. The phosphorylation and nucleotide dependent chloride channel activity of CFTR has been frequently studied in whole cell systems and as single channels in excised membrane patches. Many Cystic Fibrosis-causing mutations have been shown to alter this activity. While a small number of purification protocols have been published, a fast reconstitution method that retains channel activity and a suitable method for studying population channel activity in a purified system have been lacking. Here rapid methods are described for purification and functional reconstitution of the full-length CFTR protein into proteoliposomes of defined lipid composition that retains activity as a regulated halide channel. This reconstitution method together with a novel flux-based assay of channel activity is a suitable system for studying the population channel properties of wild type CFTR and the disease-causing mutants F508del- and G551D-CFTR. Specifically, the method has utility in studying the direct effects of phosphorylation, nucleotides and small molecules such as potentiators and inhibitors on CFTR channel activity. The methods are also amenable to the study of other membrane channels/transporters for anionic substrates.

Described here is a rapid and effective procedure for functional reconstitution of purified wild-type and mutant CFTR protein that preserves activity for this chloride channel, which is defective in Cystic Fibrosis. Iodide efflux from reconstituted proteoliposomes mediated by CFTR allows studies of channel activity and the effects of small molecules.

Funktionelle Rekonstitution und Kanalaktivitätsmessungen von gereinigtem Wildtyp und mutierten CFTR-Protein

The Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) is a unique channel-forming member of the ATP Binding Cassette (ABC) superfamily of ...

Methods for Comparing Nutrients in Beebread Made by Africanized and European Honey Bees and the Effects on Hemolymph Protein Titers

Honey bees obtain nutrients from pollen they collect and store in the hive as beebread. We developed methods to control the pollen source that bees collect and convert to beebread by placing colonies in a specially constructed enclosed flight area. Methods were developed to analyze the protein and amino acid composition of the pollen and beebread. We also describe how consumption of the beebread was measured and methods used to determine adult worker bee hemolymph protein titers after feeding on beebread for 4, 7 and 11 days after emergence. Methods were applied to determine if genotype affects the conversion of pollen to beebread and the rate that bees consume and acquire protein from it. Two subspecies (European and Africanized honey bees; EHB and AHB respectively) were provided with the same pollen source. Based on the developed methods, beebread made by both subspecies had lower protein concentrations and pH values than the pollen. In general, amino acid concentrations in beebread made by either EHB or AHB were similar and occurred at higher levels in beebread than in pollen. Both AHB and EHB consumed significantly more of the beebread made by AHB than by EHB. Though EHB and AHB consumed similar amounts of each type of beebread, hemolymph protein concentrations in AHB were higher than in EHB. Differences in protein acquisition between AHB and EHB might reflect environmental adaptations related to the geographic region where each subspecies evolved. These differences could contribute to the successful establishment of AHB populations in the New World because of the effects on brood rearing and colony growth.

Here are methods to quantify nutrients in pollen before and after its conversion to beebread by two subspecies of honeybees. We describe techniques to measure beebread consumption and resulting protein titers in both subspecies.

Methoden zum Vergleich der Nährstoffe in Bienenbrot Hergestellt von Africanized und europäischen Honigbienen und die Auswirkungen auf die Hämolymphe Protein Titer

Honey bees obtain nutrients from pollen they collect and store in the hive as beebread. We developed methods to control the pollen source that bees ...

Analysis of the Gap Junction-dependent Transfer of miRNA with 3D-FRAP Microscopy

Small antisense RNAs, like miRNA and siRNA, play an important role in cellular physiology and pathology and, moreover, can be used as therapeutic agents in the treatment of several diseases. The development of new, innovative strategies for miRNA/siRNA therapy is based on an extensive knowledge of the underlying mechanisms. Recent data suggest that small RNAs are exchanged between cells in a gap junction-dependent manner, thereby inducing gene regulatory effects in the recipient cell. Molecular biological techniques and flow cytometric analysis are commonly used to study the intercellular exchange of miRNA. However, these methods do not provide high temporal resolution, which is necessary when studying the gap junctional flux of molecules. Therefore, to investigate the impact of miRNA/siRNA as intercellular signaling molecules, novel tools are needed that will allow for the analysis of these small RNAs at the cellular level. The present protocol describes the application of three-dimensional fluorescence recovery after photobleaching (3D-FRAP) microscopy to elucidating the gap junction-dependent exchange of miRNA molecules between cardiac cells. Importantly, this straightforward and non-invasive live-cell imaging approach allows for the visualization and quantification of the gap junctional shuttling of fluorescently labeled small RNAs in real time, with high spatio-temporal resolution. The data obtained by 3D-FRAP confirm a novel pathway of intercellular gene regulation, where small RNAs act as signaling molecules within the intercellular network.

Here, we describe the application of three-dimensional fluorescence recovery after photobleaching (3D-FRAP) for the analysis of the gap junction-dependent shuttling of miRNA. In contrast to commonly applied methods, 3D-FRAP allows for the quantification of the intercellular transfer of small RNAs in real time, with high spatio-temporal resolution.

Analyse der Gap-Junction-abhängigen Übertragung von miRNA mit 3D-FRAP-Mikroskopie

Small antisense RNAs, like miRNA and siRNA, play an important role in cellular physiology and pathology and, moreover, can be used as therapeutic agents ...

Monitoring Colony-level Effects of Sublethal Pesticide Exposure on Honey Bees

The effects of sublethal pesticide exposure to honey bee colonies may be significant but difficult to detect in the field using standard visual assessment methods. Here we describe methods to measure the quantities of adult bees, brood, and food resources by weighing hives and hive parts, by photographing frames, and by installing hives on scales and with internal sensors. Data from these periodic evaluations are then combined with running average and daily detrended data on hive weight and internal hive temperature. The resulting datasets have been used to detect colony-level effects of imidacloprid applied in a sugar syrup as low as 5 parts per billion. The methods are objective, require little training, and provide permanent records in the form of sensor output and photographs.

Sublethal doses of pesticides may affect colonies in ways that are difficult to detect using only periodic or visual methods. Methods to measure total adult bee mass, brood, and food resources by weighing hives and hive parts, photographing frames, and installing sensors, are provided. Data analysis is also addressed.

Überwachung der Kolonie-Ebene Auswirkungen der subletalen Schädlingsbekämpfungsmittelbelichtung auf Honigbienen

The effects of sublethal pesticide exposure to honey bee colonies may be significant but difficult to detect in the field using standard visual assessment ...