L&#39;auteur remercie Barbara Berli pour fournir des données exemple et le financement gracieuse de la Fédération canadienne de la faune.

1. Capture et acclimatation <ol><li> En utilisant un filet sans nœud, récolter des poissons individuels de leur réservoir. Réduire la capture du temps, éviter de recueillir des poissons multiples et ne détiennent pas les poissons de plus de quelques secondes dans le filet que ces facteurs peuvent augmenter le stress. Le stress peut affecter les performances de natation. </li><li> Placer le poisson soit dans une cuve de transfert avec l&#39;anesthésie ou directement à l&#39;respiromètre tunnel de nager («tunnel nager»). Si les poissons doivent être anesthésiés, soit tricaïne méthanesulfonate (MS222) ou de l&#39;huile de clou de girofle peuvent être utilisés. Concentrations acceptables dépendra de nombreux facteurs, y compris la sensibilité des espèces et la température, mais varient généralement de 10-100 mg / L pour soit 1,2 anesthésique. La concentration anesthésique devrait induire une anesthésie de stade 3 (c&#39;est à dire insensible aux stimuli extérieurs) et de permettre une récupération rapide (seconde par exemple). Lorsque vous utilisez MS222 en eau douce, le bicarbonate de sodium doit être utilisé à parts égales (en masse) comme un tampon. Sans tampon, MS222 permettra de réduire considérablement le pH et un pH bas peut endommager les tissus des branchies. Tampon n&#39;est pas nécessaire dans l&#39;eau de mer car il contient une capacité tampon suffisante. </li><li> Poissons anesthésiés peuvent être sexué, mesuré pour la masse et la longueur, et compte tenu d&#39;un examen superficiel externe de leur condition. La longueur peut être pris comme longueur totale (TL), longueur de la fourche (FL) ou la longueur du corps (BL). Ces différentes métriques sont généralement appliquées selon la pratique courante, la morphologie des espèces (par exemple, pas de nageoire fourchue) ou la condition du poisson (par exemple, la nageoire caudale usé). </li><li> Les deux poissons anesthésiés et non anesthésiés doivent être introduits dans le tunnel de nager aussi vite que possible et dans l&#39;eau qui coule que cela facilitera la récupération. Le débit est généralement définie de telle sorte que les poissons seront en mesure de reposer sur le fond et à peine nager. Un taux d&#39;exemple pour le saumon sockeye adulte est 0,3 BL / s. </li><li> Les poissons ont besoin d&#39;être laissé dans le tunnel de natation pour s&#39;acclimater. Période d&#39;acclimatation peut être réglé pour des périodes traditionnelles (par exemple 12 h), ou à ceux utilisés dans les études les plus récentes qui peuvent être aussi courtes que 30 minutes. Afin de déterminer une période d&#39;acclimatation idéale pour un poisson donné, le temps mis pour atteindre une stabilité, idéalement bas, le taux métabolique peut être utilisé (détaillées section suivante). </li></ol> 2. Mesure du taux métabolique <ol><li> Modifications de l&#39;oxygène dans le tunnel de natation doivent être enregistrées au cours de la durée de l&#39;épreuve de natation (s). Sondes à oxygène peuvent être scellés directement dans le tunnel de natation, mais il doit d&#39;abord déterminer si le débit d&#39;eau sur la sonde affecte la fonction de la sonde. Si la sonde est affectée par des vitesses de l&#39;eau qui peuvent survenir pendant le test, la sonde devra être placé dans sa propre chambre l&#39;extérieur du tunnel et fourni avec l&#39;eau du tunnel par une pompe. </li><li> Pour renouveler l&#39;oxygène et à atténuer l&#39;accumulation des déchets, le tunnel de natation aura probablement besoin d&#39;être rincé périodiquement. La saturation en oxygène ne doit pas être autorisé à tomber plus bas que 70% pour la plupart des espèces que la performance de natation peut être réduite ou il peut y avoir un décalage d&#39;un métabolisme anaérobie. L&#39;eau de rinçage tunnel peut aussi aider à réduire toute augmentation de la température de l&#39;eau, mais la température de l&#39;eau doit être maintenue constante par le couplage du tunnel nager jusqu&#39;à un refroidisseur. Les changements de température aura une incidence sur le taux métabolique. </li><li> Routine et maximum des taux métaboliques, en abrégé «RMR» et «ROR», sont généralement déterminées (figure 1A). Ces taux peuvent être exprimés en volume (V o 2) ou la masse (M o 2) de l&#39;oxygène par unité de masse par unité de temps, par exemple mg O 2 / kg / h. La différence entre les deux taux peuvent être prises pour obtenir le «champ d&#39;activité». L&#39;exercice suivant &quot;dette d&#39;oxygène», dénommée «la consommation d&#39;oxygène en excès post-exercice (EPOC), peut également être déterminée et est égale à l&#39;oxygène nécessaire pendant le retour post-exercice au RMR. </li></ol><ol><li> Remarque: de nombreuses sondes à oxygène et leur production fournira automatiquement la température corrigée des changements dans l&#39;oxygène dissous. Ceux qui ne devront être corrigées. En outre, certaines valeurs doivent être corrigées si les mesures ont été effectuées dans des conditions salines. </li></ol> Mesure de la performance de natation Une variété de capacités de performance de natation peut être évaluée dans un tunnel de nage. La façon la plus commune pour caractériser la performance de natation est de la durée pendant laquelle elle peut être maintenue 3. Le ralentissement de la vitesse, plus il peut être maintenu, et vice versa. Les vitesses sont généralement désignées comme «éclaté», «prolongée» ou «durable», qui correspondent à des durées de quelques secondes, minutes ou quelques heures (max = 200 min), et des heures et au-delà (&gt; 200 min), respectivement. Pour déterminer ces vitesses, les poissons sont soumis à des utilisateurs définis «étapes», composé de &#39;hauteur&#39; ensemble, à savoir l&#39;eau d&#39;écoulement d&#39;augmenter la vitesse, et la «longueur», la durée étape soit. Maximiser hauteur de la marche et la longueur étape minimisant permettra de saisir la plus grande vitesse rafale, tout en faisant l&#39;inverse permettra de saisir la plus grande vitesse soutenue. Dans l&#39;étapetests, la manière traditionnelle au rapport de la vitesse maximale atteinte est égale à la vitesse de la dernière étape dûment rempli ainsi que la partie temporelle de la dernière étape, inachevée (figure 1A). L&#39;évaluation des performances en rafale de natation <ol><li> Pour capturer la natation éclatement ou la capacité de sprint, après acclimatation, porter la vitesse d&#39;écoulement d&#39;un maximum estimé (par exemple deux fois critique U; voir ci-dessous), et de motiver le poisson à nager. Le poisson doit être au repos à l&#39;arrière de la chambre que la vitesse d&#39;écoulement augmente rapidement. Poissons peut-être besoin d&#39;être motivés pour nager. La motivation peut être mécanique (toucher, par exemple) ou électrique (par exemple une petite charge appliquée à une grille de choc à l&#39;arrière du tunnel nager). Bien que n&#39;étant pas spécifiquement un test de la capacité de rafale, les poissons peuvent également être donné un &quot;test d&#39;accélération constante &#39;(CAT ou U AV) composé de plusieurs étapes de courte durée (par exemple 1 min) 4,5. </li><li> Enregistrement de la durée de la natation. Le nombre d&#39;éclatement individuels et leur distance peut également être enregistré 6. La vitesse peut être donnée que le maximum atteint ou calculé selon l&#39;équation de la figure 1A. Prolongée et soutenue évaluation de la performance de natation La mesure la plus fréquemment utilisée pour estimer la capacité de nager prolongée ou soutenue est dénommé «performance de nage critique» (crit U). La longueur du pas de critique U a été traditionnellement fixé à 20 min, bien que des temps plus courts tels que 10 minutes ont également été utilisés. Une règle générale est que au moins dix mesures devraient être prises avant la fatigue, ce qui peut entraîner de longs essais, par exemple&gt; 3 h / poissons. Pour raccourcir le test critique U, les sept premières étapes peut être abrégé à 5 min (le test est alors appelé «la rampe-U critique»). </li></ol><ol><li> Après l&#39;acclimatation et / ou une baignade pratique, augmenter la vitesse d&#39;écoulement selon l&#39;étape de taille. </li><li> Pour définir la hauteur étape appropriée pour Crit U, il sera probablement nécessaire d&#39;estimer Crit U pour un échantillon de poissons à tester. Ceci peut être accompli en utilisant des valeurs de la littérature. Alternativement, le poisson peut être donné un «nager pratique» après l&#39;introduction dans le tunnel. Pour cela, donner du poisson bref, les étapes définies par l&#39;utilisateur, jusqu&#39;à ce que la fatigue. Utilisez la vitesse finale atteinte comme une estimation précoce de critique U. Ajuster la taille étape (hauteur et longueur) pour chaque poisson. </li><li> Pour tester la capacité de récupération ou de déterminer les variations individuelles dans la performance, les poissons peuvent être donnés une épreuve de natation secondes après une période de récupération 7-9. </li><li> Les poissons peuvent également être testés dans les écoles, bien que les poissons ont tendance à la fatigue à différents moments au cours des tests qui peuvent être problématiques pour les retirer du tunnel et d&#39;éliminer la capacité de mesurer l&#39;absorption d&#39;oxygène. </li><li> Une fois fatigué, les poissons devraient être autorisés à recouvrer ou à retirer immédiatement pour l&#39;échantillonnage des tissus. Plusieurs indicateurs de performance liés à la natation peuvent être collectées durant le test ou après l&#39;utilisation de l&#39;analyse vidéo (figure 1 C, D). </li><li> Pour mesurer le taux de ventilation et de fréquence de battement de queue, le taux de pompage et operculaire nombre de battements de queue doivent être échantillonnées sur des périodes de plusieurs secondes (figure 1B) 10,11. </li><li> Pour mesurer l&#39;amplitude a battu la queue, la déviation maximale de la nageoire caudale peut être mesurée (Figure 1B) 12. </li><li> Après les tests, les poissons peuvent être euthanasiés, étant donné un examen post-mortem et les tissus prélevés pour déterminer l&#39;hématocrite (volume globulaire emballés), les concentrations d&#39;hormones du stress, les réserves d&#39;énergie musculaire (par exemple, phosphocréatine, glycogène), les activités enzymatiques (lactate déshydrogénase, par exemple, l&#39;acétylcholine estérase ), ou d&#39;autres paramètres physiologiques. </li></ol> 3. Les résultats représentatifs <img src="/files/ftp_upload/2572/2572fig1.jpg" alt="Figure 1" /> Figure 1. Un test) Un exemple de critique rampe d&#39;U-donnée à une salmonidés juvéniles, une écloserie soulevées (Oncorhynchus mykiss), g 6,3 cm dans la longueur du corps (BL) et 3,5 en masse. Le test a été effectué dans un L 12 modifié de type Brett respiromètre (Loligo Systems, Danemark; <a href="http://www.loligosystems.com/">www.loligosystems.com</a> ). Routine et maximum des taux métaboliques ont été calculées comme la pente (mg / h) x volume (L) / poisson en masse (en kg), et ont été 198 et 961 mg O 2 / kg / h, respectivement (champ d&#39;activité = 4,84). Ces taux sont conformes à ceux rapportés par Brett pour mineurs saumon sockeye (O. nerka) 13. Remarque: pour les calculs de l&#39;absorption d&#39;oxygène, le volume d&#39;eau est égal au volume respiromètre moins de volume de poisson. La croix indique l&#39;endroit où le poisson a refusé de nager plus loin et où Crit U a été calculé. B) Les valeurs Queue fréquence de battement ont enregistré plus de 10 s à six reprises, les valeurs d&#39;amplitude a battu la queue ont été enregistrées à trois reprises, les valeurs indiquéessont la moyenne ± SEM. C) une vue latérale agrandie et D) vue de dessus du poisson qui nage dans la chambre de bain. D) montre le poisson suivis par EthoVision logiciel (Noldus, Pays-Bas; <a href="http://www.noldus.com/">www.noldus.com</a> ). Abréviations: Crit U = vitesse de nage critique; U f = vitesse de la dernière étape dûment complété, U s = vitesse à étapes, t f = temps passé sur la dernière étape, le temps t = s étape.

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Chem. 17, 282-285 (1998).</li><li>Tierney, K. B., Farrell, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationships+between+fish+health,+metabolic+rate,+swimming+performance+and+recovery+in+return-run+sockeye+salmon,+Oncorhynchus+nerka+(Walbaum).">The relationships between fish health, metabolic rate, swimming performance and recovery in return-run sockeye salmon, Oncorhynchus nerka (Walbaum).</a> J. Fish Dis. 27, 663-671 (2004).</li><li>Webber, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upstream+swimming+performance+of+adult+white+sturgeon:+Effects+of+partial+baffles+and+a+ramp.">Upstream swimming performance of adult white sturgeon: Effects of partial baffles and a ramp.</a> Trans. Am. Fish. Soc. 136, 402-408 (2007).</li><li>Farrell, A. P., Gamperl, A. K., Birtwell, I. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prolonged+swimming,+recovery+and+repeat+swimming+performance+of+mature+sockeye+salmon+Oncorhynchus+nerka+exposed+to+moderate+hypoxia+and+pentachlorophenol.">Prolonged swimming, recovery and repeat swimming performance of mature sockeye salmon Oncorhynchus nerka exposed to moderate hypoxia and pentachlorophenol.</a> J. Exp. Biol. 201, 2183-2193 (1998).</li><li>Flammang, B. E., Lauder, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Speed-dependent+intrinsic+caudal+fin+muscle+recruitment+during+steady+swimming+in+bluegill+sunfish,+Lepomis+macrochirus.">Speed-dependent intrinsic caudal fin muscle recruitment during steady swimming in bluegill sunfish, Lepomis macrochirus.</a> J. Exp. Biol. 211, 587-598 (2008).</li><li>Brett, J. 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P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fatigue+is+a+behavioural+response+in+respirometer+confined+smallmouth+bass.">Fatigue is a behavioural response in respirometer confined smallmouth bass.</a> J. Fish Biol. 68, 1742-1755 (2006).</li></ol>

Dans un cadre naturel, des comportements tels que prédateur et échapper à la migration dépendent être capable de nager à des intensités spécifiques pour des moments différents. Dans un laboratoire, nager respiromètres tunnel et augmente intervenu vitesse peut être utilisée pour estimer la capacité des poissons à effectuer de nombreux comportements. Mesures du taux métabolique et d&#39;autres évaluations au niveau des tissus (comme la production de lactate) peut être inclus avec les tests de natation pour aider à déterminer les mécanismes physiologiques sous-jacents différents modes de nage. Conception du tunnel de natation peuvent grandement influencer les performances en natation. Il existe plusieurs types de tunnels nage utilisé pour déterminer la performance de natation, la plupart sont caractérisés soit comme Brett 13 - ou 14 Blažka-types. Pour la conception soit, les considérations principales sont la &quot;régularité&quot; de l&#39;écoulement de l&#39;eau (comment il est rectiligne), la vitesse d&#39;écoulement maximale et la longueur de la chambre de bain. La régularité est importante parce que les poissons vont instinctivement trouver et se baigner dans les zones à faible débit afin de minimiser l&#39;effort. Haute débit potentiel peut être nécessaire de tester la capacité de nager éclater ou espèces à nage rapide (thons, par exemple). Nagez longueur de la chambre peut être très significative que dans des chambres de petite longueur, la longueur des poissons&gt; 10% de la longueur de la chambre, les poissons peuvent être incapables d&#39;utiliser tous les modes de natation. Plus précisément, les petits tubes peuvent restreindre la capacité des poissons de transition d&#39;une constante à la porte de la natation instables, c&#39;est à dire à la natation éclaté et la côte. Par conséquent, les poissons peuvent cesser de nager à peu près la même vitesse quelle que soit la longueur du pas et crit U peut être analogue à «accélérer la transition porte» 15. Tous les tunnels de natation doivent être calibrés en utilisant des dispositifs tels que des sondes de débit ou vélocimétrie imagerie de particules (PIV) de l&#39;équipement. Idéalement baigner tunnels auront des flux rectiligne, mais si les poissons se trouvent à privilégier une région, leur vitesse de nage peut être ajusté en fonction des différences locales dans l&#39;écoulement.

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		<tr>
		<th>Material Name</th>
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		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>tricaine methanesulfonate (MS222)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.argent-labs.com">www.argent-labs.com</a></td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Optional</td>
</tr>
<tr>
<td>Clove oil</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Pharmacy or <a href="http://www.sigmaaldrich.com">www.sigmaaldrich.com</a></td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Optional</td>
</tr>
<tr>
<td>Swim tunnel respirometer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Custom made or <a href="http://www.loligosystems.com">www.loligosystems.com</a></td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Required</td>
</tr>
<tr>
<td>High speed cameras</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Numerous sources</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>optional</td>
</tr>
<tr>
<td>Video capture card</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Numerous sources</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>optional</td>
</tr>
<tr>
<td>Behaviour analysis software</td>
<td>&nbsp;</td>
<td><a href="http://www.noldus.com">www.noldus.com</a> <a href="http://www.cleversysinc.com">www.cleversysinc.com</a> <a href="http://www.loligosystems.com">www.loligosystems.com</a> <a hre</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>optional</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

swimming performance assessment in fishes

Des tests de performance de nage des poissons ont été partie intégrante d&#39;études de l&#39;énergétique musculaire, la mécanique de natation, les échanges gazeux, physiologie cardiaque, la maladie, la pollution, l&#39;hypoxie et la température. Ce document décrit un protocole flexible pour évaluer la performance de natation de poissons à l&#39;aide d&#39;équipement dans lequel la vitesse de l&#39;eau peut être contrôlé. Le protocole comporte une à plusieurs augmentations intervenu vitesse d&#39;écoulement qui sont destinés à provoquer des poissons à la fatigue. Étape vitesses et leur durée peut être configuré pour capturer les capacités de nage des pertinence physiologique et écologique différent. Le plus souvent, la taille du pas est fixée pour déterminer la vitesse de natation critique (Crit U), qui est destinée à capturer un maximum la capacité de nager soutenue. Traditionnellement, ce test a consisté d&#39;une dizaine de marches à chaque durée de 20 min. Toutefois, des mesures de plus courte durée (par exemple 1 minute) sont de plus en plus utilisées pour capturer la capacité d&#39;accélération ou de la performance de natation éclater. Indépendamment de la taille étape, des tests de natation peuvent être répétées au fil du temps pour évaluer la variation individuelle et la capacité de récupération. Les points de terminaison de la natation comme les mesures du taux métabolique, l&#39;utilisation aileron, le taux de ventilation et de comportement, tels que la distance entre les bancs de poissons, sont souvent inclus, avant, pendant et après les tests de natation. Étant donné la diversité des espèces de poissons, le nombre de questions de recherche inexplorés, et l&#39;importance de beaucoup d&#39;espèces à l&#39;écologie mondiale et la santé économique, des études de performance de nage des poissons restera populaire et inestimable pour l&#39;avenir prévisible.

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Swimming Performance Assessment in Fishes

La vie de la majorité des poissons sont fondées sur la natation. Ce protocole décrit les techniques pour capturer une gamme de modes de natation à la disposition de chaque poisson et de la scolarisation, et comprend des mesures liées à la physiologie et le comportement de natation.

Évaluation de la performance de natation en Poissons

Swimming performance tests of fish have been integral to studies of muscle energetics, swimming mechanics, gas exchange, cardiac physiology, disease, ...

swimming-performance-assessment-in-fishes

Research

JoVE Journal

Biology

25.4K vues.  University of Alberta. La vie de la majorité des poissons sont fondées sur la natation. Ce protocole décrit les techniques pour capturer une gamme de modes de natation à la disposition de chaque poisson et de la scolarisation, et comprend des mesures liées à la physiologie et le comportement de natation.

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Respirometric Oxidative Phosphorylation Assessment in Saponin-permeabilized Cardiac Fibers

Investigation of mitochondrial function represents an important parameter of cardiac physiology as mitochondria are involved in energy metabolism, oxidative stress, apoptosis, aging, mitochondrial encephalomyopathies and drug toxicity. Given this, technologies to measure cardiac mitochondrial function are in demand. One technique that employs an integrative approach to measure mitochondrial function is respirometric oxidative phosphorylation (OXPHOS) analysis.
The principle of respirometric OXPHOS assessment is centered around measuring oxygen concentration utilizing a Clark electrode. As the permeabilized fiber bundle consumes oxygen, oxygen concentration in the closed chamber declines. Using selected substrate-inhibitor-uncoupler titration protocols, electrons are provided to specific sites of the electron transport chain, allowing evaluation of mitochondrial function. Prior to respirometric analysis of mitochondrial function, mechanical and chemical preparatory techniques are utilized to permeabilize the sarcolemma of muscle fibers. Chemical permeabilization employs saponin to selectively perforate the cell membrane while maintaining cellular architecture.
This paper thoroughly describes the steps involved in preparing saponin-skinned cardiac fibers for oxygen consumption measurements to evaluate mitochondrial OXPHOS. Additionally, troubleshooting advice as well as specific substrates, inhibitors and uncouplers that may be used to determine mitochondria function at specific sites of the electron transport chain are provided. Importantly, the described protocol may be easily applied to cardiac and skeletal tissue of various animal models and human samples.

Saponin-permeabilized fiber preparation in conjunction with respirometric oxidative phosphorylation analysis provides integrative assessment of mitochondrial function. Mitochondrial respiration in physiological and pathological states can reflect various regulatory influences including mitochondrial interactions, morphology and biochemistry.

Respirométriques évaluation phosphorylation oxydative dans la saponine perméabilisées fibres cardiaques

Investigation of mitochondrial function represents an important parameter of cardiac physiology as mitochondria are involved in energy metabolism, ...

Recherche

Biologie

Endurance Training Protocol and Longitudinal Performance Assays for Drosophila melanogaster

One of the most pressing problems facing modern medical researchers is the surging levels of obesity, with the consequent increase in associated disorders such as diabetes and cardiovascular disease 1-3. An important topic of research into these associated health problems involves the role of endurance exercise as a beneficial intervention.
Exercise training is an inexpensive, non-invasive intervention with several beneficial results, including reduction in excess body fat 4, increased insulin sensitivity in skeletal muscle 5, increased anti-inflammatory and antioxidative responses 6, and improved contractile capacity in cardiomyocytes 7. Low intensity exercise is known to increase mitochondrial activity and biogenesis in humans 8 and mice, with the transcriptional coactivator PGC1-&alpha; as an important intermediate 9,10. 
Despite the importance of exercise as a tool for combating several important age-related diseases, extensive longitudinal genetic studies have been impeded by the lack of an endurance training protocol for a short-lived genetic model species. The variety of genetic tools available for use with Drosophila, together with its short lifespan and inexpensive maintenance, make it an appealing model for further study of these genetic mechanisms. With this in mind we have developed a novel apparatus, known as the Power Tower, for large scale exercise-training in Drosophila melanogaster 11. The Power Tower utilizes the flies' instinctive negative geotaxis behavior to repetitively induce rapid climbing. Each time the machine lifts, then drops, the platform of flies, the flies are induced to climb. Flies continue to respond as long as the machine is in operation or until they become too fatigued to respond. Thus, the researcher can use this machine to provide simultaneous training to large numbers of age-matched and genetically identical flies. Additionally, we describe associated assays useful to track longitudinal progress of fly cohorts during training.

Endurance Training Protocol and Longitudinal Performance Assays for Drosophila melanogaster

We describe the first endurance training protocol for an important genetic model species, Drosophila melanogaster, and outline several assays to chart improvements in mobility following training.

Protocole entraînement d&#39;endurance et de performance Tests longitudinales pour Drosophila melanogaster

One of the most pressing problems facing modern medical researchers is the surging levels of obesity, with the consequent increase in associated disorders ...

An Improved Method for Accurate and Rapid Measurement of Flight Performance in Drosophila

Drosophila has proven to be a useful model system for analysis of behavior, including flight. The initial flight tester involved dropping flies into an oil-coated graduated cylinder; landing height provided a measure of flight performance by assessing how far flies will fall before producing enough thrust to make contact with the wall of the cylinder. Here we describe an updated version of the flight tester with four major improvements. First, we added a &#34;drop tube&#34; to ensure that all flies enter the flight cylinder at a similar velocity between trials, eliminating variability between users. Second, we replaced the oil coating with removable plastic sheets coated in Tangle-Trap, an adhesive designed to capture live insects. Third, we use a longer cylinder to enable more accurate discrimination of flight ability. Fourth we use a digital camera and imaging software to automate the scoring of flight performance. These improvements allow for the rapid, quantitative assessment of flight behavior, useful for large datasets and large-scale genetic screens.

An Improved Method for Accurate and Rapid Measurement of Flight Performance in Drosophila

Here we describe a method for rapid and accurate measurement of flight performance in Drosophila, enabling high-throughput screening.

Une méthode améliorée pour la mesure précise et rapide des performances de vol en<em&gt; Drosophila</em

Drosophila has proven to be a useful model system for analysis of behavior, including flight. The initial flight tester involved dropping flies into an ...

A Method for Selecting Structure-switching Aptamers Applied to a Colorimetric Gold Nanoparticle Assay

Small molecules provide rich targets for biosensing applications due to their physiological implications as biomarkers of various aspects of human health and performance. Nucleic acid aptamers have been increasingly applied as recognition elements on biosensor platforms, but selecting aptamers toward small molecule targets requires special design considerations. This work describes modification and critical steps of a method designed to select structure-switching aptamers to small molecule targets. Binding sequences from a DNA library hybridized to complementary DNA capture probes on magnetic beads are separated from nonbinders via a target-induced change in conformation. This method is advantageous because sequences binding the support matrix (beads) will not be further amplified, and it does not require immobilization of the target molecule. However, the melting temperature of the capture probe and library is kept at or slightly above RT, such that sequences that dehybridize based on thermodynamics will also be present in the supernatant solution. This effectively limits the partitioning efficiency (ability to separate target binding sequences from nonbinders), and therefore many selection rounds will be required to remove background sequences. The reported method differs from previous structure-switching aptamer selections due to implementation of negative selection steps, simplified enrichment monitoring, and extension of the length of the capture probe following selection enrichment to provide enhanced stringency. The selected structure-switching aptamers are advantageous in a gold nanoparticle assay platform that reports the presence of a target molecule by the conformational change of the aptamer. The gold nanoparticle assay was applied because it provides a simple, rapid colorimetric readout that is beneficial in a clinical or deployed environment. Design and optimization considerations are presented for the assay as proof-of-principle work in buffer to provide a foundation for further extension of the work toward small molecule biosensing in physiological fluids.

A protocol is provided to select structure-switching aptamers for small molecule targets based on a tunable stringency magnetic bead selection method. Aptamers selected with structure-switching properties are beneficial for assays that require a conformational change to signal the presence of a target, such as the described gold nanoparticle assay.

Une méthode de sélection aptamères Structure commutation Appliqué à un colorimétrique Or nanoparticules Assay

Small molecules provide rich targets for biosensing applications due to their physiological implications as biomarkers of various aspects of human health ...

Design and Development of Aptamer&#8211;Gold Nanoparticle Based Colorimetric Assays for In-the-field Applications

The design and development of an aptamer&#8211;gold nanoparticle (AuNP) colorimetric assay for the detection of small molecules for in-the-field applications was examined. Target selective AuNP based color assays have been developed in controlled proof-of-concept laboratory settings. However, these schemes have not been exerted to a point of failure to determine their practical use beyond laboratory settings. This work describes a generic approach to design, develop, and troubleshoot an aptamer-AuNP colorimetric assay for small molecule analytes and using the assay for in-the-field settings. The assay is advantageous because adsorbed aptamers passivate the nanoparticle surfaces and provide a means to reduce and eliminate false positive responses to non-target analytes. Transitioning this system to practical uses required defining not only the shelf-life of the aptamer-AuNP assay, but establishing methods and procedures for extending the long-term storage capabilities. Also, one of the recognized concerns with colorimetric readout is the burden placed on analysts to accurately identify often subtle changes in color. To lessen the responsibility on analysts in the field, a color analysis protocol was designed to perform the color identification duties without the need for performing this task on laboratory grade equipment. The method for creating and testing the data analysis protocol is described. However to understand and influence the design of adsorbed aptamer assays, the interactions associated with the aptamer, target, and AuNPs require further study. The knowledge gained could lead to tailoring aptamers for improved functionality.

The design and development of an aptamer&#8211;gold nanoparticle colorimetric assay for the detection of small molecules for in-the-field applications was examined. Additionally, a smart-device colorimetric application (app) was validated and long-term storage of the assay was established for use in the field.

Conception et développement d&#39;aptamères-or à base de nanoparticules colorimétriques Assays pour In-the-champ Applications

The design and development of an aptamer&#8211;gold nanoparticle (AuNP) colorimetric assay for the detection of small molecules for in-the-field ...

A Protocol for Using Gene Set Enrichment Analysis to Identify the Appropriate Animal Model for Translational Research

Recent studies that compared transcriptomic datasets of human diseases with datasets from mouse models using traditional gene-to-gene comparison techniques resulted in contradictory conclusions regarding the relevance of animal models for translational research. A major reason for the discrepancies between different gene expression analyses is the arbitrary filtering of differentially expressed genes. Furthermore, the comparison of single genes between different species and platforms often is limited by technical variance, leading to misinterpretation of the con/discordance between data from human and animal models. Thus, standardized approaches for systematic data analysis are needed. To overcome subjective gene filtering and ineffective gene-to-gene comparisons, we recently demonstrated that gene set enrichment analysis (GSEA) has the potential to avoid these problems. Therefore, we developed a standardized protocol for the use of GSEA to distinguish between appropriate and inappropriate animal models for translational research. This protocol is not suitable to predict how to design new model systems a-priori, as it requires existing experimental omics data. However, the protocol describes how to interpret existing data in a standardized manner in order to select the most suitable animal model, thus avoiding unnecessary animal experiments and misleading translational studies.

We provide a standardized protocol for the use of gene set enrichment analysis of transcriptomic data to identify an ideal mouse model for translational research. 
This protocol can be used with DNA microarray and RNA sequencing data and can further be extended to other omics data if data are available.

Un protocole pour l’utilisation de gènes série d’analyses d’enrichissement pour identifier le modèle Animal approprié de recherche translationnelle

Recent studies that compared transcriptomic datasets of human diseases with datasets from mouse models using traditional gene-to-gene comparison ...

Simple and Effective Administration and Visualization of Microparticles in the Circulatory System of Small Fishes Using Kidney Injection

The systemic administration of micro-size particles into a living organism can be applied for vasculature visualization, drug and vaccine delivery, implantation of transgenic cells and tiny optical sensors. However, intravenous microinjections into small animals, which are mostly used in biological and veterinary laboratories, are very difficult and require trained personnel. Herein, we demonstrate a robust and efficient method for the introduction of microparticles into the circulatory system of adult zebrafish (Danio rerio) by injection into the fish kidney. To visualize the introduced microparticles in the vasculature, we propose a simple intravital imaging technique in fish gills. In vivo monitoring of the zebrafish blood pH was accomplished using an injected microencapsulated fluorescent probe, SNARF-1, to demonstrate one of the possible applications of the described technique. This article provides a detailed description of the encapsulation of pH-sensitive dye and demonstrates the principles of the quick injection and visualization of the obtained microcapsules for in vivo recording of the fluorescent signal. The proposed method of injection is characterized by a low mortality rate (0-20%) and high efficiency (70-90% success), and it is easy to institute using commonly available equipment. All described procedures can be performed on other small fish species, such as guppies and medaka.

This article demonstrates the principles of a quick, minimally invasive injection of fluorescent microparticles into the circulatory system of small fishes and the in vivo visualization of the microparticles in fish blood.

Une Administration simple et efficace et la visualisation de microparticules dans l’appareil circulatoire des petits poissons à l’aide d’Injection de rein

The systemic administration of micro-size particles into a living organism can be applied for vasculature visualization, drug and vaccine delivery, ...

Medium-throughput Screening Assays for Assessment of Effects on Ca2+-Signaling and Acrosome Reaction in Human Sperm

Ca2+-signaling is essential to normal sperm cell function and male fertility. Similarly, the acrosome reaction is vital for the ability of a human sperm cell to penetrate the zona pellucida and fertilize the egg. It is therefore of great interest to test compounds (e.g., environmental chemicals or drug candidates) for their effect on Ca2+-signaling and acrosome reaction in human sperm either to examine the potential adverse effects on human sperm cell function or to investigate a possible role as a contraceptive. Here, two medium-throughput assays are described: 1) a fluorescence-based assay for assessment of effects on Ca2+-signaling in human sperm, and 2) an image cytometric assay for assessment of acrosome reaction in human sperm. These assays can be used to screen a large number of compounds for effects on Ca2+-signaling and acrosome reaction in human sperm. Furthermore, the assays can be used to generate highly specific dose-response curves of individual compounds, determine potential additivity/synergism for two or more compounds, and to study the pharmacological mode of action through competitive inhibition experiments with CatSper inhibitors.

Medium-throughput Screening Assays for Assessment of Effects on Ca2+-Signaling and Acrosome Reaction in Human Sperm

Here, two medium-throughput assays for assessment of effects on Ca2+-signaling and acrosome reaction in human sperm are described. These assays can be used to quickly and easily screen large amounts of compounds for effects on Ca2+-signaling and acrosome reaction in human sperm.

Moyen-throughput Screening tests pour l’évaluation des effets sur Ca2 +-signalisation et Acrosome Reaction en sperme humain

Ca2+-signaling is essential to normal sperm cell function and male fertility. Similarly, the acrosome reaction is vital for the ability of a human sperm ...

Silencing the Spark: CRISPR/Cas9 Genome Editing in Weakly Electric Fish

Electroreception and electrogenesis have changed in the evolutionary history of vertebrates. There is a striking degree of convergence in these independently derived phenotypes, which share a common genetic architecture. This is perhaps best exemplified by the numerous convergent features of gymnotiforms and mormyrids, two species-rich teleost clades that produce and detect weak electric fields and are called weakly electric fish. In the 50 years since the discovery that weakly electric fish use electricity to sense their surroundings and communicate, a growing community of scientists has gained tremendous insights into evolution of development, systems and circuits neuroscience, cellular physiology, ecology, evolutionary biology, and behavior. More recently, there has been a proliferation of genomic resources for electric fish. Use of these resources has already facilitated important insights with regards to the connection between genotype and phenotype in these species. A major obstacle to integrating genomics data with phenotypic data of weakly electric fish is a present lack of functional genomics tools. We report here a full protocol for performing CRISPR/Cas9 mutagenesis that utilizes endogenous DNA repair mechanisms in weakly electric fish. We demonstrate that this protocol is equally effective in both the mormyrid species Brienomyrus brachyistius and the gymnotiform Brachyhypopomus gauderio by using CRISPR/Cas9 to target indels and point mutations in the first exon of the sodium channel gene scn4aa. Using this protocol, embryos from both species were obtained and genotyped to confirm that the predicted mutations in the first exon of the sodium channel scn4aa were present. The knock-out success phenotype was confirmed with recordings showing reduced electric organ discharge amplitudes when compared to uninjected size-matched controls.

Here, a protocol is presented to produce and rear CRISPR/Cas9 genome knockout electric fish. Outlined in detail are the required molecular biology, breeding, and husbandry requirements for both a gymnotiform and a mormyrid, and injection techniques to produce Cas9-induced indel F0 larvae.

Electroreception and electrogenesis have changed in the evolutionary history of vertebrates. There is a striking degree of convergence in these ...

An Air-liquid Interface Bronchial Epithelial Model for Realistic, Repeated Inhalation Exposure to Airborne Particles for Toxicity Testing

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic exposure conditions. This puts specific demands on the cell culture models. Many cell types are negatively affected by exposure to air (e.g., drying out) and only remain viable for a few days. This limits the exposure conditions that can be used in these models: usually relatively high concentrations are applied as a cloud (i.e., droplets containing particles, which settle down rapidly) within a short period of time. Such experimental conditions do not reflect realistic long-term exposure to low concentrations of particles. To overcome these limitations the use of a human bronchial epithelial cell line, Calu-3 was investigated. These cells can be cultured at ALI conditions for several weeks while retaining a healthy morphology and a stable monolayer with tight junctions. In addition, this bronchial model is suitable for testing the effects of repeated exposures to low, realistic concentrations of airborne particles using an ALI exposure system. This system uses a continuous airflow in contrast to other ALI exposure systems that use a single nebulization producing a cloud. Therefore, the continuous flow system is suitable for repeated and prolonged exposure to airborne particles while continuously monitoring the particle characteristics, exposure concentration, and delivered dose. Taken together, this bronchial model, in combination with the continuous flow exposure system, is able to mimic realistic, repeated inhalation exposure conditions that can be used for toxicity testing.

Described is the cell culture and exposure method of an in vitro bronchial model for realistic, repeated inhalation exposure to particles for toxicity testing.

Un modèle épithélial bronchique d’interface air-liquide pour l’exposition réaliste et répétée par inhalation aux particules aéroportées pour l’essai de toxicité

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic ...