O autor agradece a Barbara Berli para fornecer dados de exemplo eo financiamento graciosa da Federação canadense dos animais selvagens.

1. Capturar e Aclimatação <ol><li> Usando uma rede sem nós, recolher os peixes individuais das suas tanque. Minimizar capturar o tempo, evitar a coleta de peixes múltiplas e não mantenha os peixes por mais de alguns segundos na rede como esses fatores podem aumentar o estresse. O estresse pode afetar o desempenho da natação. </li><li> Coloque o peixe ou em um tanque de transferência com anestesia ou diretamente para o respirômetro túnel nadar (&quot;túnel nadar&quot;). Se os peixes devem ser anestesiados, seja tricaina metanosulfanato (MS222) ou óleo de cravo pode ser usado. Concentrações aceitáveis ​​dependerá de muitos fatores, incluindo a sensibilidade das espécies e temperatura, mas normalmente variam entre 10-100 mg / L para 1,2 ou anestésico. A concentração de anestésico deve induzir a anestesia estágio 3 (ou seja, que não responde a estímulos externos) e permitir a recuperação rápida (segundos, por exemplo). Ao usar MS222 em água doce, bicarbonato de sódio deve ser usado em partes iguais (em massa) como um buffer. Sem buffer, MS222 irá reduzir significativamente o pH, eo pH baixo pode prejudicar o tecido branquial. Buffer não é necessário na água do mar, uma vez que contém capacidade tampão suficiente. </li><li> Peixes anestesiados pode ser sexuado, medida de massa e comprimento, e dado um exame superficial externa de sua condição. Comprimento pode ser tomado como o comprimento total (TL), comprimento de dentes (FL) ou comprimento do corpo (BL). Essas métricas diferentes são tipicamente aplicados de acordo com a prática habitual, morfologia das espécies (por exemplo, não fin bifurcada) ou condição de peixe (por exemplo, nadadeira caudal desgastada). </li><li> Ambos os peixes anestesiados e não anestesiados devem ser introduzidos no túnel de nadar o mais rápido possível e em água corrente, pois isso vai facilitar a recuperação. A vazão é normalmente definido como peixe que será capaz de descansar no fundo enquanto pouco de natação. Uma taxa de exemplo para salmão-vermelho adulto é de 0,3 BL / s. </li><li> Peixes devem ser deixados no túnel de nadar para se aclimatar. Período de aclimatação pode ser configurado para períodos tradicionais (por exemplo, 12 horas), ou para aqueles usados ​​na maioria dos estudos atuais que podem ser tão curto quanto 30 min. Para determinar um período de aclimatação ideal para um peixe dado, o tempo necessário para chegar a um estável, de preferência com baixa taxa metabólica pode ser usado (próxima seção detalhada). </li></ol> 2. Medir as taxas metabólicas <ol><li> Mudanças no oxigênio dentro do túnel de natação devem ser registradas ao longo da duração do teste de natação (s). Sondas de oxigênio pode ser lacrado diretamente para dentro do túnel de natação, no entanto, ele deve primeiro ser determinado se o fluxo de água sobre a sonda afeta a função da sonda. Se a sonda é afetada pela velocidade da água que podem ocorrer durante o teste, a sonda terá de ser colocado na sua própria câmara fora do túnel e abastecidos com água do túnel por uma bomba. </li><li> Para repor o oxigênio e diminuir o acúmulo de resíduos, o túnel nadar provavelmente precisará ser lavada periodicamente. Saturação de oxigênio não devem ser permitidas a cair abaixo de 70% para a maioria das espécies como o desempenho de natação pode ser reduzido ou pode haver uma mudança para o metabolismo anaeróbico. Lavagem com água do túnel também pode ajudar a reduzir os aumentos na temperatura da água, no entanto, a temperatura da água deve ser mantida constante pelo acoplamento do túnel nadar até um chiller. Mudanças de temperatura afetará a taxa metabólica. </li><li> Rotina e máxima taxas metabólicas, abreviado &quot;RMR&quot; e &quot;MMR &#39;, normalmente são determinados (Figura 1A). Essas taxas podem ser expressos em volume (V o 2) ou massa (M o 2) de oxigênio por unidade de massa, por unidade de tempo, por exemplo, mg O 2 / kg / hr. A diferença entre as duas taxas podem ser tomadas para obter o &#39;âmbito da actividade &quot;. Exercício seguinte o &quot;débito de oxigênio&quot;, referido como &quot;o consumo de oxigênio em excesso pós-exercício (EPOC), também pode ser determinado e é igual ao oxigênio necessário durante o retorno pós-exercício para RMR. </li></ol><ol><li> Nota: muitas sondas de oxigênio e sua saída fornecerá automaticamente a temperatura corrigida mudanças no oxigênio dissolvido. Aqueles que não terão de ser corrigidos. Além disso, alguns valores terão que ser corrigida se as medições foram realizadas em condições salinas. </li></ol> Medição de desempenho de natação Uma variedade de habilidades de desempenho natação pode ser avaliado em um túnel de nadar. A forma mais comum para caracterizar o desempenho natação é pela duração para o qual ele pode ser mantido 3. Quanto mais lenta a velocidade, mais tempo pode ser mantido e vice-versa. As velocidades são geralmente referidos como &#39;burst&#39;, &#39;prolongada&#39; ou &#39;sustentável&#39;, que correspondem a duração de segundos, minutos ou horas (max = 200 min), e horas e mais além (&gt; 200 min), respectivamente. Para determinar essas velocidades, os peixes são submetidos a definida pelo usuário &#39;passos&#39;, que consiste em &#39;altura&#39; set, água ou seja aumentar a velocidade de fluxo, e &#39;duração&#39;, isto é, duração passo. Maximizar a altura dos degraus e comprimento do passo minimizando irá capturar a velocidade maior onda, ao fazer o inverso irá capturar a maior velocidade sustentada. No passotestes, a maneira tradicional de indicar a velocidade máxima atingida é igual à velocidade da última etapa totalmente concluída mais a parte temporal da etapa final, inacabada (Figura 1A). Explosão de avaliação de desempenho de natação <ol><li> Para capturar natação estourar ou a capacidade de sprint, após aclimatação, trazer a velocidade de fluxo para um máximo estimado (por exemplo, duas vezes por crit U; veja abaixo), e motivar os peixes a nadar. Os peixes devem estar descansando na parte traseira da câmara como a velocidade de fluxo é aumentado rapidamente. Peixes podem precisar de ser motivado para nadar. A motivação pode ser mecânico (toque, por exemplo) ou elétrica (por exemplo, uma pequena carga aplicada a uma grade de choque na parte traseira do túnel nadar). Embora não seja especificamente um teste de habilidade rajada, o peixe também pode ser dado um &quot;teste de aceleração constante&quot; (CAT ou U ΔV), constituído por várias etapas de curta duração (por exemplo, 1 min) 4,5. </li><li> Registrar a duração de natação. O número de explosão individual e sua distância também podem ser registrados 6. Velocidade pode ser dada como a máxima atingida ou calculados de acordo com a equação na Figura 1A. Avaliação de desempenho prolongado e sustentado de natação A medida mais utilizada para estimar a capacidade de natação prolongada ou sustentada é referido como &#39;o desempenho de natação crítica &quot;(crit U). Comprimento do passo para crit U tem sido tradicionalmente definido em 20 min, apesar de tempos mais curtos, como 10 min também têm sido utilizados. A regra geral é que, pelo menos, dez passos devem ser tomados antes de fadiga, que pode resultar em testes de longa, por exemplo,&gt; 3 horas / peixe. Para encurtar o teste U crit, a sete etapas iniciais pode ser abreviado para 5 min (o teste é então chamado de &quot;rampa de crit U&quot;). </li></ol><ol><li> Após aclimatação e / ou um mergulho prática, aumentar a velocidade de fluxo de acordo com tamanho do passo. </li><li> Para definir a altura dos degraus apropriado para crit U, provavelmente será necessário estimar crit U para uma amostra do peixe a ser testado. Isto pode ser conseguido usando os valores da literatura. Alternadamente, peixe pode ser dado um &quot;mergulho prática&quot; após a introdução ao túnel. Para isso, dar peixe a curto, definido pelo usuário etapas, até a fadiga. Use a velocidade final alcançada como uma estimativa inicial de U crit. Ajustar o tamanho do passo (altura e comprimento) para cada peixe. </li><li> Para testar a capacidade de recuperação ou determinar a variação individual de desempenho, o peixe pode ser dado um teste de natação segundo após um período de recuperação 7-9. </li><li> O peixe também pode ser testado em escolas, embora os peixes tendem a fadiga em diferentes momentos durante os testes que pode ser problemático para removê-los do túnel e eliminar a capacidade de medir o consumo de oxigênio. </li><li> Uma vez cansado de peixes, devem ser autorizados a recuperar ou removido imediatamente para amostras de tecido. Várias métricas de desempenho relacionadas à natação podem ser coletados durante os testes ou após o uso de análise de vídeo (Figura 1 C, D). </li><li> Para medir a taxa de ventilação e freqüência de batimento de cauda, ​​a taxa de bombeamento e opercular número de batidas da cauda deve ser recolhida durante períodos de alguns segundos (Figura 1B) 10,11. </li><li> Para medir a amplitude bater cauda, ​​a deflexão máxima da nadadeira caudal pode ser medido (Figura 1B) 12. </li><li> Teste seguinte, os peixes podem ser sacrificado, dado um exame post-mortem e tecidos coletados para determinar o hematócrito (volume globular vermelha), as concentrações de hormônio do estresse, armazena energia muscular (por exemplo, fosfocreatina glicogênio), atividades de enzimas (por exemplo, lactato desidrogenase, esterase acetilcolina ) ou outros parâmetros fisiológicos. </li></ol> 3. Resultados representante <img src="/files/ftp_upload/2572/2572fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. A) Um exemplo de teste crit rampa U-dado a um salmonídeos juvenil, uma incubadora levantou truta arco-íris (Oncorhynchus mykiss), 6,3 cm de comprimento do corpo (BL) e 3,5 g de massa. O teste foi realizado em uma L 12 modificado Brett tipo respirômetro (Loligo Systems, Dinamarca; <a href="http://www.loligosystems.com/">www.loligosystems.com</a> ). Rotina e máxima taxas metabólicas foram calculadas como a inclinação (mg / h) x volume (L) / peixe em massa (kg), e foram 198 e 961 mg O 2 / kg / h, respectivamente (âmbito de atividade = 4,84). Estas taxas são de acordo com os relatados por Brett para juvenis sockeye salmão (O. nerka) 13. Nota: para cálculos de consumo de oxigênio, o volume de água é igual ao volume respirômetro menos volume de peixes. A cruz indica o ponto onde os peixes se recusou a nadar mais e onde crit U foi calculado. B) Os valores de freqüência de batimento da cauda foram registrados mais de 10 s seis vezes; valores de amplitude cauda bateu foram registrados três vezes; valores apresentadossão média ± SEM. C) Uma vista lateral alargada e D) vista de cima do peixe nadando dentro da câmara de nadar. D) Mostra o peixe rastreado por EthoVision software (Noldus, Países Baixos; <a href="http://www.noldus.com/">www.noldus.com</a> ). Abreviaturas: crit U = velocidade de nado crítica; U f = velocidade da última etapa totalmente concluída, U s = velocidade de passo, t f = tempo gasto na última etapa, o tempo t = s passo.

<ol>
	<li>Anderson, W. G., McKinley, R. S., Colavecchia, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+clove+oil+as+an+anesthetic+for+rainbow+trout+and+its+effects+on+swimming+performance.">The use of clove oil as an anesthetic for rainbow trout and its effects on swimming performance.</a> North Am. J. Fish Manage. 17, 301-307 (1997).</li><li>Cho, G. K., Heath, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+tricaine+methanesulphonate+(MS222)+and+clove+oil+anaesthesia+effects+on+the+physiology+of+juvenile+chinook+salmon+Oncorhynchus+tshawytscha+(Walbaum).">Comparison of tricaine methanesulphonate (MS222) and clove oil anaesthesia effects on the physiology of juvenile chinook salmon Oncorhynchus tshawytscha (Walbaum).</a> Aquacult. Res. 31, 537-546 (2000).</li><li>Beamish, F. 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Biol. 207, 2979-2990 (2004).</li><li>Marras, S., Claireaux, G., McKenzie, D. J., Nelson, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+variation+and+repeatability+in+aerobic+and+anaerobic+swimming+performance+of+European+sea+bass,+Dicentrarchus+labrax.">Individual variation and repeatability in aerobic and anaerobic swimming performance of European sea bass, Dicentrarchus labrax.</a> J. Exp. Biol. 213, 26-32 (2010).</li><li>Kolok, A. S., Plaisance, E. P., Abdelghani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+variation+in+the+swimming+performance+of+fishes:+an+overlooked+source+of+variation+in+toxicity+studies.">Individual variation in the swimming performance of fishes: an overlooked source of variation in toxicity studies.</a> Environ. Toxicol. 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. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+respiratory+metabolism+and+swimming+performance+of+young+sockeye.">The respiratory metabolism and swimming performance of young sockeye.</a> J. Fish. Res. Board Can. 21, 1183-1226 (1964).</li><li>Bla&#382;ka, P., Volf, M., &#268;epela, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+type+of+respirometer+for+the+determination+of+the+metabolism+of+fish+in+an+active+state.">A new type of respirometer for the determination of the metabolism of fish in an active state.</a> Physiol. Bohemoslov. 9, 553-558 (1960).</li><li>Peake, S. J., 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=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>

Não há conflitos de interesse declarados.

Em um ambiente natural, comportamentos como predador de fuga e migração dependem sendo capaz de nadar em intensidades específicas para diferentes ocasiões. Em um ambiente de laboratório, nadar respirômetros túnel e aumenta pisou na velocidade pode ser usada para estimar a capacidade dos peixes para executar numerosos comportamentos. Medidas da taxa metabólica e outros tecidos em nível de avaliação (como a produção de lactato) podem ser incluídos com os testes de natação para ajudar a determinar os mecanismos fisiológicos subjacentes modos diferentes de natação. Projeto de túnel de natação pode influenciar fortemente o desempenho da natação. Existem vários tipos de túneis nadar utilizado para determinar o desempenho de natação, a maioria são caracterizados como quer Brett 13 - ou Blazka de 14 tipos. Para qualquer projeto, considerações importantes são o &quot;uniformidade&quot; do fluxo de água (como é retilíneo), a velocidade do fluxo máximo eo comprimento da câmara de nadar. Uniformidade é importante porque os peixes nadam instintivamente encontrar e em áreas de baixo fluxo para minimizar o esforço. Taxa de fluxo elevado potencial pode ser necessário testar a capacidade de natação estourar ou espécies nadar rápido (atum, por exemplo). Swim comprimento da câmara pode ser muito significativa como em câmaras de pequeno comprimento, o comprimento de peixes ou seja,&gt; 10% do comprimento da câmara, o peixe pode ser incapaz de utilizar todos os modos de natação. Especificamente, pequenos tubos podem restringir a capacidade dos peixes para a transição de um equilíbrio instável portão para nadar, isto é, à natação estourar e litoral. Portanto, o peixe pode parar de nadar em aproximadamente a mesma velocidade, independentemente do comprimento do passo e crit U pode ser análoga a &quot;velocidade de transição gate &#39;15. Todos os túneis nadar precisam ser calibrados usando dispositivos como sensores de fluxo ou velocimetria de partículas de imagens (PIV) do equipamento. O ideal é nadar túneis terá fluxo retilíneo, mas se os peixes são encontrados para favorecer uma área, sua velocidade de mergulho pode ser ajustado com base em diferenças locais no fluxo.

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		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<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

Testes de desempenho natação de peixes têm sido parte integrante de estudos de energética muscular, mecânica de natação, as trocas gasosas, fisiologia cardíaca, doença, poluição, hipóxia e temperatura. Este documento descreve um protocolo flexível para avaliar o desempenho dos peixes nadando com equipamentos em que a velocidade da água pode ser controlada. O protocolo envolve um a vários aumentos pisou na velocidade de fluxo que se destinam a causar peixe à fadiga. Velocidades passo e sua duração pode ser configurado para capturar as habilidades de natação de relevância fisiológica e ecológica diferente. Mais freqüentemente tamanho do passo é definido para determinar velocidade de nado crítica (crit U), que se destina a captar a capacidade máxima de natação sustentada. Tradicionalmente este teste consistiu em cerca de dez passos cada duração de 20 min. No entanto, as medidas de duração mais curta (por exemplo, 1 min) estão cada vez mais sendo utilizados para captar a capacidade de aceleração ou o desempenho de natação estourar. Independentemente do tamanho do passo, os testes de natação pode ser repetido ao longo do tempo para avaliar a variação individual e capacidade de recuperação. Desfechos relacionados à natação, como medidas de taxa metabólica, use fin, a taxa de ventilação e de comportamento, tais como a distância entre os peixes escolaridade, muitas vezes são incluídos antes, durante e após os testes de natação. Dada a diversidade de espécies de peixes, o número de questões de investigação inexplorado, ea importância de muitas espécies para a ecologia global e saúde econômica, estudos de desempenho peixes nadando permanecerá populares e de valor inestimável para o futuro previsível.

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Swimming Performance Assessment in Fishes

A vida da maioria dos peixes são baseados na natação. Este protocolo descreve técnicas para a captura de uma gama de modos disponíveis de natação para os peixes individuais e escolaridade, e inclui métricas associadas com a fisiologia eo comportamento de natação.

Avaliação de Desempenho nadando em Peixes

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 visualizações.  University of Alberta. A vida da maioria dos peixes são baseados na natação. Este protocolo descreve técnicas para a captura de uma gama de modos disponíveis de natação para os peixes individuais e escolaridade, e inclui métricas associadas com a fisiologia eo comportamento de natação.

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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.

Avaliação fosforilação oxidativa respirométrico em saponina-fibras cardíacas permeabilizadas

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

Biologia

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.

Protocolo de treinamento de resistência e Ensaios de desempenho longitudinal para 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 ...

Assessment of Calcium Sparks in Intact Skeletal Muscle Fibers

Maintaining homeostatic Ca2+ signaling is a fundamental physiological process in living cells. Ca2+ sparks are the elementary units of Ca2+ signaling in the striated muscle fibers that appear as highly localized Ca2+ release events mediated by ryanodine receptor (RyR) Ca2+ release channels on the sarcoplasmic reticulum (SR) membrane. Proper assessment of muscle Ca2+ sparks could provide information on the intracellular Ca2+&#160;handling properties of healthy and diseased striated muscles. Although Ca2+ sparks events are commonly seen in resting cardiomyocytes, they are rarely observed in resting skeletal muscle fibers; thus there is a need for methods to generate and analyze sparks in skeletal muscle fibers.
Detailed here is an experimental protocol for measuring Ca2+ sparks in isolated flexor digitorm brevis (FDB) muscle fibers using fluorescent Ca2+ indictors and laser scanning confocal microscopy. In this approach, isolated FDB fibers are exposed to transient hypoosmotic stress followed by a return to isotonic physiological solution. Under these conditions, a robust Ca2+ sparks response is detected adjacent to the sarcolemmal membrane in young healthy FDB muscle fibers. Altered Ca2+ sparks response is detected in dystrophic or aged skeletal muscle fibers. This approach has recently demonstrated that membrane-delimited signaling involving cross-talk between inositol (1,4,5)-triphosphate receptor (IP3R) and RyR contributes to Ca2+ spark activation in skeletal muscle. In summary, our studies using osmotic stress induced Ca2+ sparks showed that this intracellular response reflects a muscle signaling mechanism in physiology and aging/disease states, including mouse models of muscle dystrophy (mdx mice) or amyotrophic lateral sclerosis (ALS model).

Described here is a method to directly measure calcium sparks, the elementary units of Ca2+ release from sarcoplasmic reticulum&#160;in intact skeletal muscle fibers. This method utilizes osmotic-stress-mediated triggering of Ca2+ release from ryanodine receptor in isolated muscle fibers. The dynamics and homeostatic capacity of intracellular Ca2+ signaling can be employed to assess muscle function in health and disease.

Avaliação do cálcio Faíscas intactas fibras musculares esqueléticas

Maintaining homeostatic Ca2+ signaling is a fundamental physiological process in living cells. Ca2+ sparks are the elementary units of Ca2+ signaling in ...

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.

Um método melhorado para rápido e preciso de medição de desempenho em vôo<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.

Um método para selecionar Aptamers de comutação Estrutura Aplicado a um colorimétrico nanopartículas de ouro 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.

Concepção e desenvolvimento de aptâmero-nanopartículas de ouro Baseadas colorimétricos Ensaios para Aplicações In-the-campo

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.

Um protocolo para o uso de Gene definir análise de enriquecimento para identificar o modelo Animal adequado para investigação de translação

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.

Administração simples e eficaz e visualização de micropartículas no sistema circulatório de peixes pequenos usando injeção de rim

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.

Ensaios de triagem para avaliação dos efeitos de Ca2 +médio-produção-sinalização e reacção acrossómica no esperma humano

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.

Avaliação de Desempenho nadando em Peixes

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