Este trabalho foi apoiado por uma concessão de APART da Academia Austríaca de Ciências (CTH), a agência de tecnologia da República Checa projeto n. TA04010877 (CTH, VH e JGS), e a Fundação de ciência Checa (GACR) projeto não GA16-01246S (para JGS). Agradecemos a W. Tecumseh Fitch para sua sugestão de usar creme fixador de dentadura e Ing. P. Liska do serviço de floresta de exército Checa por sua ajuda na aquisição de larynges o veado extirpado.

Os espécimes animais analisados neste trabalho foram tratados em conformidade com as exigências do padrão éticas da Universidade Palacky em Olomouc, República Checa. Eles derivam de red deer descontroladamente vivendo em florestas, que foram caçadas pelo exército checo floresta serviço durante uma temporada de caça regular.
1. preparação da amostra Hemi-laringe
Nota: Só os espécimens correctamente preparados devem ser usados, como indicado na4 . Rápido congelamento da laringe25 imediatamente após a excisão e armazenamento a-80 ° C minimiza o potencial de degradação do tecido e alteração das propriedades biomecânicas e permite a realização dos experimentos em qualquer momento conveniente.
<ol><li>
Descongelação a laringe
	<ol>
<li>Inserir a laringe congelada em dois sacos de autoclave ou qualquer outros sacos de plástico com vedação impermeável. Selar os sacos e colocá-los em um banho de água aquecido a 30 ° C até a laringe é completamente descongelada. A duração necessária varia de algumas horas a mais do que um dia, dependendo do tamanho da laringe e da temperatura de congelamento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Limpeza da laringe
	<ol>
<li>Depois que a laringe é descongelada, removê-lo do saco e limpe-a completamente com solução salina (0,9% NaCl).</li>
		<li>Remova cuidadosamente o tecido supérfluo como aplicável (músculos do pescoço ou seja, externo, osso hioide, etc.) sem danificar as principais estruturas da laringe e encurtar a traqueia de um comprimento adequado para a montagem da laringe, um tubo de alimentação de ar (geralmente ca. 4-5 cm).</li>
		<li>Verifique se o tecido laríngeo para potenciais anomalias de tecido, tais como feridas, deformações orgânicas ou rachaduras potencialmente ocorrendo desde o processo de congelamento, o que poderia fazer com que a laringe inadequado para o experimento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Exposição de cartilagens tireoide e cricoide
	<ol>
<li>Remova partes do tecido do músculo laríngeo externo ao redor da cartilagem tireoide e cricoide, usando um bisturi, expondo assim as cartilagens em preparação para o corte médio sagital, criando a hemi-laringe. Nesta fase de preparação é retratada na figura 1A e 1B.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Corte médio-sagital através da cartilagem tireoide
	<ol>
<li>Faça um corte vertical inicial através da parte anterior da cartilagem tireoide.</li>
		<li>Coloque cuidadosamente o corte um pouco mais para o lado que está prestes a ser removido, para não danificar a prega vocal que precisa permanecer preservada. Se possível, use um bisturi para cortar. Se a cartilagem é ossificada, use uma pequena serra.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Corte a cartilagem cricoide
	<ol>
<li>Levar o corte verticalmente (inferiormente) de entre as cartilagens aritenoide e, em seguida, através da cartilagem cricoide para um nível de aproximadamente horizontal do entalhe da tireoide inferior.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Remoção de uma prega vocal, criando uma incisão em forma de L na laringe
	<ol>
<li>Faça uma horizontal corte começando da extremidade inferior do corte vertical feito anteriormente na cartilagem cricoide e levar o novo corte para a ranhura inferior da tireoide. Anteriormente, dobre o lado da laringe que vai ser removido.</li>
		<li>Fazer um vertical cortar o tecido mole no lado interno da cartilagem tireoide - cuidado quando liderava o corte entre o anexo anterior das pregas vocais para a cartilagem tireoide, evitando assim danos a prega vocal.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Refinamento do corte através da cartilagem tireoide
	<ol>
<li>Uso um bisturi, uma serra ou um arquivo, a fim de aplicar um corte reto precisamente na cartilagem tireoide e obter como perto possível para a parte anterior da prega vocal previamente inspecionada.</li>
		<li>Remover também uma pequena parte da cartilagem tireoide posterior, a fim de criar espaço para inserir o pino para adducting a aritenoide a cartilagem e, assim, o vocal dobram (veja abaixo). Nesta fase de preparação é retratada na Figura 1 e 1 D. Nota: Dependendo da questão de investigação, exposição completa da prega vocal toda pode ser necessária para permitir sua visibilidade de cima. Nesse caso, devem ser removidas as estruturas acima da prega vocal (verdadeira) (ou seja, a ventricular ou vestibular dobra, conforme aplicável, tendo em conta a anatomia da amostra). Em algumas amostras de tecido mole interno da laringe acima das pregas vocais pode perder sua conexão com a cartilagem tireoide e interfere com a prega vocal durante a vibração, potencialmente causando espúrios padrões oscilatórios (principalmente irregular). Nesse caso a remoção cuidadosa de que o tecido é inevitável.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55303/55303fig1.jpg"> Figura 1 : Montagem e preparação de Hemi-laringe. (A) e (B) limpo espécime de laringe, vista medial e posterior, antes da remoção da prega vocal esquerda; (C) e (D) preparado hemi-laringe com incisão em forma de L (esquerda prega vocal removida), medial e posterior exibição. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55303/55303fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

2. experiência Hemi-laringe
<ol><li>
Instalação de Hemi-laríngeo
	<ol>
<li>Use um tubo de alimentação de ar que fornece ar aquecido e umidificado para a laringe.</li>
		<li>Construção de dois dispostas perpendicularmente placas transparentes como uma substituição para partes da laringe removidas.</li>
		<li>Uso de pinos 4 para aumentar a estabilidade da laringe e criando uma configuração adequada de laringe pre-phonatory por adducting a prega vocal restante para a placa de vidro vertical (ver Fig. 2A). Nota: Teoricamente, as pregas vocais podem também ser aduzidas por suturas e pesos em um sistema de polia-alavanca 26 . No entanto, essa abordagem, para melhor conhecimento desses autores, ainda não foi tentada por uma preparação de hemilarynx.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55303/55303fig2.jpg">
Figura 2 : Instalação de Hemi-laringe. (A) estruturas de apoio: tubo de alimentação, arranjo de placa de vidro em forma de L, pontas de adução de ar. (B) montado preparação hemi-laringe com pinos de adução. (C) e (D) close-ups de hemi-laringe-preparação, visto do lado e da parte superior, respectivamente. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55303/55303fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<ol start="2"><li>
Montagem a hemi-laringe
	<ol>
<li>Cobrir o tubo de alimentação de ar com fixador de dentadura creme e montar a laringe usando a parte restante de sua traqueia. O creme fixador funciona como um adesivo e fecha potenciais lacunas, criando assim um selo hermético.</li>
		<li>Aperte a traqueia com uma cinta ou um grampo de aperto de plástico.</li>
		<li>Também cobrir as bordas do corte através da cartilagem tireoide com o fixador creme, evitando espalhar creme fixador sobre a prega vocal ou tecidos moles internos da laringe.</li>
		<li>Anexe as placas transparentes.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Estabilização da cartilagem tireoide, adução da prega vocal usando pinos
	<ol>
<li>Use os pinos para aduto a prega vocal à placa e estabilizar a cartilagem tireoide.</li>
		<li>Depois fixou-se o creme fixador, aplica o fluxo de ar a fim de estabelecer a oscilação da prega vocal e verificar possíveis vazamentos entre a hemi-laringe e as placas de vidro.</li>
		<li>Sele as lacunas eventualmente ocorrendo, adicionando mais creme fixador.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

A preparação de hemi-laringe compartilha as vantagens da instalação do "convencional" laringe extirpado (completo): em tal abordagem experimental, físicas e fisiológicas condições de contorno e parâmetros (como pressão subglottal ou alongamento de prega vocal) podem ser controlado razoavelmente bem. O comportamento do hemilarynx é homólogo para que de uma laringe completa com um perfeito lateral simetria, com a exceção que magnitudes de alguns parâmetros (ex., taxa de fluxo de ar, pressão sonora)...

Voz é geralmente criado por vibração tecido laríngeo (principalmente as pregas vocais), que converte um fluxo de ar constante, fornecido pelos pulmões, uma sequência de pulsos de fluxo de ar. A forma de onda de pressão acústica (ou seja, o som principal) emergindo esta sequência de pulsos de fluxo acusticamente excita o trato vocal que filtra-los, e o som resultante é radiado da boca e (até certo ponto) o nariz1 . A composição espectral do som gerado é em grande parte influenciada pela qualidade da vibração da prega vocal, regulada por interações com o fluxo de ar traqueal2e biomecânica da laringe. Tanto em uma clínica e um contexto de pesquisa, documentação e avaliação da vibração da prega vocal é assim de maior interesse ao estudar a produção da voz.
Em humanos, direta investigação endoscópica da laringe durante a produção do som na vivo é um desafio, e é praticamente impossível nos mamíferos não-humanos, tendo em conta os meios tecnológicos atuais. Portanto e em ordem de garantia cuidadosamente controlada física e/ou fisiológicas limite condições experimentais, a utilização de extirpado larynges3,4 é em muitos casos uma substituição adequada para a investigação de in vivo mecanismos de produção de voz.
Vibração da prega vocal é um fenómeno tridimensional complexo5. Enquanto métodos de investigação convencionais como endoscopia laríngea (na vivo) ou laringe extirpado preparações geralmente fornecem somente uma vista superior da vibração de pregas vocais6, eles não permitem a completa análise tridimensional de movimento da prega vocal. Em particular, na vista superior as margens inferiores (caudais) das pregas vocais são invisíveis durante uma parte importante do ciclo vibratório. Isto é devido ao atraso de fase entre a inferior (caudal) e a borda superior (cranial) das pregas vocais, um fenômeno que é normalmente visto durante a oscilação de prega vocal5. Como evidência empírica direta para fazer backup de resultados de modelos matemáticos e físicos é escassa, conhecimento da geometria e do movimento o vocal inferior dobre borda7e, portanto, a geometria do canal subglottal8,9 , 10 é crucial para a melhor compreensão da interação entre o fluxo de ar na laringe, tecido de prega vocal e a resultante das forças e pressões11,12. Outro aspecto da vibração da prega vocal que é escondido do habitual vista superior é a profundidade vertical (anteriores-craniana) do contato entre as duas pregas vocais. A profundidade vertical de contato está relacionada com a espessura vertical das pregas vocais, que é um potencial indicador de registo vocal usado em canto ("peito" vs "falsetto" registo)13,14.
A fim de superar as deficiências das preparações convencionais laringe extirpado (completo), pode ser utilizada uma configuração chamada hemi-laringe, onde metade da laringe é removido, facilitando assim a avaliação das características vibratórias dos restantes prega vocal em três dimensões. Surpreendentemente, desde a introdução desta configuração na década de 1960 a15 e uma validação inicial do conceito em 199316, não há muitos laboratórios realizaram experimentos com esta promissora abordagem experimental17,18 ,19,20,21,22,23. Uma explicação para isso pode ser encontrada nas dificuldades da criação de uma preparação de hemi-laringe viável. Enquanto a preparação convencional extirpado (completo) laringe é bem documentada4, sem tais instruções detalhadas ainda estão disponíveis para a criação de uma configuração de hemi-laringe. É, portanto, o objetivo deste trabalho para fornecer um tutorial para estabelecer uma configuração confiável reprodutíveis hemi-laringe, complementada por resultados experimentais de espécimes de veado-vermelho.
Uma configuração de hemi-laringe compartilha muitas características com uma configuração de laringe extirpado "convencional", tais como equipamentos de medição, de alta velocidade ou outra tecnologia de imagem para documentar adequadamente as vibrações das estruturas da laringe durante a geração de som, ou adequada fornecimento de ar aquecido e umidificado. Estas considerações de configuração geral são descritas em detalhe em um capítulo do livro4 e um relatório técnico do centro nacional de voz e fala24. Reiteração destas instruções estaria além do escopo deste manuscrito. Aqui, apenas as directivas especializadas para gerar uma configuração de hemi-laringe são apresentadas.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >Surgical blades</td>
			<td >Surgeon</td>
			<td >Jai Surgical Ltd., New Delhi, India</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Saw</td>
			<td >Hand saw (Lux, 150 mm length)</td>
			<td >Lux, Wermelskirchen, Germany</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Thermometer</td>
			<td >Testo 922</td>
			<td >Testo Ltd., Hampshire, UK</td>
			<td >K-type Probe, Operating temperature -20 to +50 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Autoclave bags</td>
			<td >Autoclave bags</td>
			<td >vwr.com, VWR International s.r.o., Stribrna Skalice, Czech republic</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Conductive glass plates</td>
			<td >Custom made</td>
			<td >UPOL - Joint laboratory of Optics 
			Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Fixative cream</td>
			<td >Denture fixative cream</td>
			<td >Blend-a-dent Natural</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Prongs and fastening system</td>
			<td >Customized Kanya Al eloxed profiles</td>
			<td >Distributor: VISIMPEX a.s.. Seifertova 33, 750 02 Prerov, the Czech Rep.;</td>
			<td >&#160;Combination of Kanya RVS and PVS fastening systems (http://www.kanya.cz/) + custom made prongs</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Mounting tube</td>
			<td >Custom made</td>
			<td >UPOL - Joint laboratory of Optics, 
			Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >LED Light</td>
			<td >Verbatim 52204 LED Lamp</td>
			<td >Mitsubishi Chemical Holdings Corporation, Tokyo, Japan</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Camera</td>
			<td >Canon EOS1100D</td>
			<td >Canon Inc.</td>
			<td >18-55 mm lens</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Airpump</td>
			<td >Resun LP100</td>
			<td >Resun</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Strobe light</td>
			<td >ELMED Helio-Strob micro2</td>
			<td >ELMED Dr. Ing. Mense GmbH, Heiligenhaus, Germany</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Humidifier</td>
			<td >Custom made</td>
			<td >Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic</td>
			<td ></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Subglottic tract</td>
			<td >Custom made adjustable subglottic tract</td>
			<td >Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic</td>
			<td >Hampala, V., Svec, Jan, Schovanek, P., and Mandat, D. Uzitny vzor c. 25585: Model subglotickeho traktu. [Utility model no. 25585: Model of subglottal tract] (In Czech) Soukup, P. 2013-27834(CZ 25505 U1), 1-7. 24-6-2013. Praha, Urad prumysloveho vlastnictvi</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

hemi-laryngeal setup for studying vocal fold vibration in three dimensions

A voz dos seres humanos e maioria dos mamíferos não-humanos é gerada na laringe através da oscilação auto-sustentável das pregas vocais. Documentação visual direta da vibração da prega vocal é um desafio, especialmente em mamíferos não-humanos. Como alternativa, laringe extirpado experimentos fornecem a oportunidade de investigar a vibração da prega vocal em condições físicas e fisiológicas controladas. No entanto, o uso de uma laringe completa apenas fornece uma vista superior das pregas vocais, excluindo partes cruciais das estruturas oscilantes de observação durante sua interação com forças aerodinâmicas. Esta limitação pode ser superada através da utilização de uma instalação de hemi-laringe onde metade da laringe é meados-essas removido, fornecendo um superior e uma vista lateral da prega vocal restante durante oscilação auto-sustentado.
Aqui, um guia passo a passo para a preparação anatômica das estruturas do hemi-laríngeo e sua montagem na bancada do laboratório é dado. Fonação exemplar da preparação hemi-laringe é documentada com dados de vídeo de alta velocidade, capturados por duas câmeras sincronizadas (vistas superiores e laterais), apresentando movimento de prega vocal tridimensional e variáveis no tempo correspondente a área de contacto. A documentação da instalação do hemi-laringe nesta publicação irá facilitar a aplicação e repetibilidade confiável em pesquisa experimental, fornecendo os cientistas de voz com o potencial para entender melhor a biomecânica da produção da voz.

Ilustrações da preparação hemi-laringe e sua montagem do tubo de fornecimento de ar, como referenciado na seção anterior, são apresentadas na Figura 1 e Figura 2, respectivamente.
Documentação da vibração da prega vocal de dois ângulos de câmera
Induzida pelo fluxo de ar auto-sust...

Watch this Scientific Journal Video about Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions at JoVE.com

Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions

Este trabalho apresenta um protocolo para a preparação de espécimes de hemi-laringe facilitando uma visão multidimensional da vibração da prega vocal, a fim de investigar vários aspectos biofísicos da produção de voz em seres humanos e mamíferos não-humanos.

Hemi-laríngeo Setup para o estudo da vibração da prega Vocal em três dimensões

The voice of humans and most non-human mammals is generated in the larynx through self-sustaining oscillation of the vocal folds. Direct visual ...

hemi-laryngeal-setup-for-studying-vocal-fold-vibration-three

Research

JoVE Journal

Biology

10.9K visualizações.  Palacky University Olomouc. Este trabalho apresenta um protocolo para a preparação de espécimes de hemi-laringe facilitando uma visão multidimensional da vibração da prega vocal, a fim de investigar vários aspectos biofísicos da produção de voz em seres humanos e mamíferos não-humanos.

Vídeo: Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions

Chip-based Three-dimensional Cell Culture in Perfused Micro-bioreactors

We have developed a chip-based cell culture system for the three-dimensional cultivation of cells. The chip is typically manufactured from non-biodegradable polymers, e.g., polycarbonate or polymethyl methacrylate by micro injection molding, micro hot embossing or micro thermoforming. But, it can also be manufactured from bio-degradable polymers. Its overall dimensions are 0.7 1 x 20 x 20 x 0.7 1 mm (h x w x l). The main features of the chips used are either a grid of up to 1156 cubic micro-containers (cf-chip) each the size of 120-300 x 300 x 300 &mu; (h x w x l) or round recesses with diameters of 300 &mu; and a depth of 300 &mu; (r-chip). The scaffold can house 10 Mio. cells in a three-dimensional configuration. For an optimal nutrient and gas supply, the chip is inserted in a bioreactor housing. The bioreactor is part of a closed steril circulation loop that, in the simplest configuration, is additionaly comprised of a roller pump and a medium reservoir with a gas supply. The bioreactor can be run in perfusion, superfusion, or even a mixed operation mode. We have successfully cultivated cell lines as well as primary cells over periods of several weeks. For rat primary liver cells we could show a preservation of organotypic functions for more than 2 weeks. For hepatocellular carcinoma cell lines we could show the induction of liver specific genes not or only slightly expressed in standard monolayer culture. The system might also be useful as a stem cell cultivation system since first differentiation experiments with stem cell lines were promising.

We describe a chip-based platform for the three-dimensional cultivation of cells in micro-bioreactors. One chip can house up to 10 Mio. cells that can be cultivated under precisely defined conditions with regard to fluid flow, oxygen tension etc. in a sterile, closed circulation loop.

Chip baseado em Cultura de Células tridimensional em perfundidos Micro-biorreatores

We have developed a chip-based cell culture system for the three-dimensional cultivation of cells. The chip is typically manufactured from ...

Biologia

Microinjection Techniques for Studying Mitosis in the Drosophila melanogaster Syncytial Embryo

This protocol describes the use of the Drosophila melanogaster syncytial embryo for studying mitosis1. Drosophila has useful genetics with a sequenced genome, and it can be easily maintained and manipulated. Many mitotic mutants exist, and transgenic flies expressing functional fluorescently (e.g. GFP) - tagged mitotic proteins have been and are being generated. Targeted gene expression is possible using the GAL4/UAS system2. 

The Drosophila early embryo carries out multiple mitoses very rapidly (cell cycle duration, &asymp;10 min). It is well suited for imaging mitosis, because during cycles 10-13, nuclei divide rapidly and synchronously without intervening cytokinesis at the surface of the embryo in a single monolayer just underneath the cortex. These rapidly dividing nuclei probably use the same mitotic machinery as other cells, but they are optimized for speed; the checkpoint is generally believed to not be stringent, allowing the study of mitotic proteins whose absence would cause cell cycle arrest in cells with a strong checkpoint. Embryos expressing GFP labeled proteins or microinjected with fluorescently labeled proteins can be easily imaged to follow live dynamics (Fig. 1). In addition, embryos can be microinjected with function-blocking antibodies or inhibitors of specific proteins to study the effect of the loss or perturbation of their function3. These reagents can diffuse throughout the embryo, reaching many spindles to produce a gradient of concentration of inhibitor, which in turn results in a gradient of defects comparable to an allelic series of mutants. Ideally, if the target protein is fluorescently labeled, the gradient of inhibition can be directly visualized4. It is assumed that the strongest phenotype is comparable to the null phenotype, although it is hard to formally exclude the possibility that the antibodies may have dominant effects in rare instances, so rigorous controls and cautious interpretation must be applied. Further away from the injection site, protein function is only partially lost allowing other functions of the target protein to become evident.

Microinjection Techniques for Studying Mitosis in the Drosophila melanogaster Syncytial Embryo

This protocol describes the use of microinjection and high resolution imaging in the Drosophila melanogaster syncytial embryo to study mitosis.

Técnicas de microinjeção para estudar na Mitose Drosophila melanogaster Embrião Sincicial

This protocol describes the use of the Drosophila melanogaster syncytial embryo  for studying mitosis1.  Drosophila has useful genetics with a sequenced ...

Patch Clamp and Perfusion Techniques for Studying Ion Channels Expressed in Xenopus oocytes

The protocol presented here is designed to study the activation of the large conductance, voltage- and Ca2+-activated K+ (BK) channels. The protocol may also be used to study the structure-function relationship for other ion channels and neurotransmitter receptors1. BK channels are widely expressed in different tissues and have been implicated in many physiological functions, including regulation of smooth muscle contraction, frequency tuning of inner hair cells and regulation of neurotransmitter release2-6. BK channels are activated by membrane depolarization and by intracellular Ca2+ and Mg2+ 6-9. Therefore, the protocol is designed to control both the membrane voltage and the intracellular solution. In this protocol, messenger RNA of BK channels is injected into Xenopus laevis oocytes (stage V-VI) followed by 2-5 days of incubation at 18&deg;C10-13. Membrane patches that contain single or multiple BK channels are excised with the inside-out configuration using patch clamp techniques10-13. The intracellular side of the patch is perfused with desired solutions during recording so that the channel activation under different conditions can be examined. To summarize, the mRNA of BK channels is injected into Xenopus laevis oocytes to express channel proteins on the oocyte membrane; patch clamp techniques are used to record currents flowing through the channels under controlled voltage and intracellular solutions.

Patch Clamp and Perfusion Techniques for Studying Ion Channels Expressed in Xenopus oocytes

Ionic current of BK channels is recorded using patch clamp techniques. BK channels are expressed in Xenopus oocytes by injecting messenger RNA. The intracellular solution during patch clamp recordings is controlled by a perfusion system.

Grampo patch e Técnicas de Perfusão para estudar canais iônicos Expresso em Xenopus Oócitos

The protocol presented here is designed to study the activation of the large conductance, voltage- and Ca2+-activated K+ (BK) channels. The protocol may ...

FRET Imaging in Three-dimensional Hydrogels

Imaging of F&#246;rster resonance energy transfer (FRET)&#160;is a powerful tool for examining cell biology in real-time. Studies utilizing FRET commonly employ two-dimensional (2D) culture, which does not mimic the three-dimensional (3D) cellular microenvironment. A method to perform quenched emission FRET imaging using conventional widefield epifluorescence microscopy of cells within a 3D hydrogel environment is presented. Here an analysis method for ratiometric FRET probes that yields linear ratios over the probe activation range is described. Measurement of intracellular cyclic adenosine monophosphate (cAMP) levels is demonstrated in chondrocytes under forskolin stimulation using a probe for EPAC1 activation (ICUE1) and the ability to detect differences in cAMP signaling dependent on hydrogel material type, herein a photocrosslinking hydrogel (PC-gel, polyethylene glycol dimethacrylate) and a thermoresponsive hydrogel (TR-gel). Compared with 2D FRET methods, this method requires little additional work. Laboratories already utilizing FRET imaging in 2D can easily adopt this method to perform cellular studies in a 3D microenvironment. It can further be applied to high throughput drug screening in engineered 3D microtissues. Additionally, it is compatible with other forms of FRET imaging, such as anisotropy measurement and fluorescence lifetime imaging (FLIM), and with advanced microscopy platforms using confocal, pulsed, or modulated illumination.

F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) imaging is a powerful tool for real-time cell biology studies. Here a method for FRET imaging cells in physiologic three-dimensional (3D) hydrogel microenvironments using conventional epifluorescence microscopy is presented. An analysis for ratiometric FRET probes that yields linear ratios over the activation range is described.

FRET Imaging no hidrogéis tridimensionais

Imaging of F&#246;rster resonance energy transfer (FRET)&#160;is a powerful tool for examining cell biology in real-time. Studies utilizing FRET commonly ...

An In Vitro Model for Studying Cellular Transformation by Kaposi Sarcoma Herpesvirus

Kaposi sarcoma (KS) is an unusual tumor composed of proliferating spindle cells that is initiated by infection of endothelial cells (EC) with KSHV, and develops most often in the setting of immunosuppression. Despite decades of research, optimal treatment of KS remains poorly defined and clinical outcomes are especially unfavorable in resource-limited settings. KS lesions are driven by pathological angiogenesis, chronic inflammation, and oncogenesis, and various in vitro cell culture models have been developed to study these processes. KS arises from KSHV-infected cells of endothelial origin, so EC-lineage cells provide the most appropriate in vitro surrogates of the spindle cell precursor. However, because EC have a limited in vitro lifespan, and as the oncogenic mechanisms employed by KSHV are less efficient than those of other tumorigenic viruses, it has been difficult to assess the processes of transformation in primary or telomerase-immortalized EC. Therefore, a novel EC-based culture model was developed that readily supports transformation following infection with KSHV. Ectopic expression of the E6 and E7 genes of human papillomavirus type 16 allows for extended culture of age- and passage-matched mock- and KSHV-infected EC and supports the development of a truly transformed (i.e., tumorigenic) phenotype in infected cell cultures. This tractable and highly reproducible model of KS has facilitated the discovery of several essential signaling pathways with high potential for translation into clinical settings.

An In Vitro Model for Studying Cellular Transformation by Kaposi Sarcoma Herpesvirus

Kaposi sarcoma (KS) is a tumor induced by infection with the oncogenic virus human herpesvirus-8/KS herpesvirus (HHV-8/KSHV). The endothelial cell culture model described here is uniquely suited for studying the mechanisms by which KSHV transforms host cells.

Um modelo In Vitro para o estudo transformação celular por Herpesvirus Sarcoma de Kaposi

Kaposi sarcoma (KS) is an unusual tumor composed of proliferating spindle cells that is initiated by infection of endothelial cells (EC) with KSHV, and ...

Cultivation of Caenorhabditis elegans in Three Dimensions in the Laboratory

The use of genetic model organisms such as Caenorhabditis elegans has led to seminal discoveries in biology over the last five decades. Most of what we know about C. elegans is limited to laboratory cultivation of the nematodes that may not necessarily reflect the environments they normally inhabit in nature. Cultivation of C. elegans in a 3D habitat that is more similar to the 3D matrix that worms encounter in rotten fruits and vegetative compost in nature could reveal novel phenotypes and behaviors not observed in 2D. In addition, experiments in 3D can address how phenotypes we observe in 2D are relevant for the worm in nature. Here, a new method in which C. elegans grows and reproduces normally in three dimensions is presented. Cultivation of C. elegans in Nematode Growth Tube-3D (NGT-3D) can allow us to measure the reproductive fitness of C. elegans strains or different conditions in a 3D environment. We also present a novel method, termed Nematode Growth Bottle-3D (NGB-3D), to cultivate C. elegans in 3D for microscopic analysis. These methods allow scientists to study C. elegans biology in conditions that are more reflective of the environments they encounter in nature. These can help us to understand the overlying evolutionary relevance of the physiology and behavior of C. elegans we observe in the laboratory.

Cultivation of Caenorhabditis elegans in Three Dimensions in the Laboratory

We present a simple method to construct 3D nematode cultivation systems called NGT-3D and NGB-3D. These can be used to study nematode fitness and behaviors in habitats that are more similar to natural Caenorhabditis elegans habitats than the standard 2D laboratory C. elegans culture plates.

cultivo de<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; Em três dimensões em Laboratório

The use of genetic model organisms such as Caenorhabditis elegans has led to seminal discoveries in biology over the last five decades. Most of what we ...

Quantitative Approaches for Studying Cellular Structures and Organelle Morphology in Caenorhabditis elegans

Defining the cellular mechanisms underlying disease is essential for the development of novel therapeutics. A strategy frequently used to unravel these mechanisms is to introduce mutations in candidate genes and qualitatively describe changes in the morphology of tissues and cellular organelles. However, qualitative descriptions may not capture subtle phenotypic differences, might misrepresent phenotypic variations across individuals in a population, and are frequently assessed subjectively. Here, quantitative approaches are described to study the morphology of tissues and organelles in the nematode Caenorhabditis elegans using laser scanning confocal microscopy combined with commercially available bio-image processing software. A quantitative analysis of phenotypes affecting synapse integrity (size and integrated fluorescence levels), muscle development (muscle cell size and myosin filament length), and mitochondrial morphology (circularity and size) was performed to understand the effects of genetic mutations on these cellular structures. These quantitative approaches are not limited to the applications described here, as they could readily be used to quantitatively assess the morphology of other tissues and organelles in the nematode, as well as in other model organisms.

Quantitative Approaches for Studying Cellular Structures and Organelle Morphology in Caenorhabditis elegans

This study outlines quantitative measurements of synaptic size and localization, muscle morphology, and mitochondrial shape in C. elegans using freely available image processing tools. This approach allows future studies in&#160;C. elegans&#160;to quantitatively compare the extent of tissue and organelle structural changes as a result of genetic mutations.

Abordagens quantitativas para o estudo de estruturas celulares e morfologia organelle em Caenorhabditis elegans

Defining the cellular mechanisms underlying disease is essential for the development of novel therapeutics. A strategy frequently used to unravel these ...

Quadruple-Checkerboard: A Modification of the Three-Dimensional Checkerboard for Studying Drug Combinations

The concept of drug-combination therapy is becoming very important mainly with the drastic increase in resistance to drugs. The Quadruple&#160;checkerboard, also called the Q-checkerboard, aims at maximizing the number of possible combinations that can be obtained between four drugs in one experiment to minimize the time and work needed to accomplish the same results with other protocols. This protocol is based on the simple micro dilution technique where the drugs are diluted and combined together in several 96-well plates.
In the first set of 96-well plates, Muller-Hinton broth is added followed by the first required drug (e.g., Cefotaxime here) to serially dilute it. After the first step is done, another set of 96-well plates is used to dilute the second drug (e.g., Amikaci), which will be transferred by removing a specific volume of drug 2 and put in the corresponding wells in the first set of 96-well plates that contains drug one. The third step is done by adding the required concentrations of the third drug (e.g., Levofloxacin), to the appropriate plates in the initial set containing combination of drug 1 and 2. The fourth step is done by adding the required concentrations of the fourth drug (e.g., Trimethoprim-sulfamethoxazol) into the appropriate plates in the first set. Then, E. coli ESBL bacterial inoculum will be prepared and added.
This method is important to evaluate all the possible combinations and has a wider range of possibilities to be tested furthermore for in vivo testing. Despite being a tiring technique requiring a lot of focus, the results are remarkable and time saving where a lot of combinations can be tested in a single experiment.

This protocol describes how to study all possible combinations that can be obtained between four drugs in one single experiment. This method is based on the standard 96-well plate micro dilution assay and the calculation of fractional inhibitory concentrations (FICs) to evaluate the results.

Quadruplicar-Checkerboard: Uma modificação do tabuleiro de xadrez tridimensional para estudar combinações de medicamentos

The concept of drug-combination therapy is becoming very important mainly with the drastic increase in resistance to drugs. The ...

Direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy of Extracellular Vesicles in Three Dimensions

Extracellular vesicles (EVs) are released by all cell types and play an important role in cell signaling and homeostasis. The visualization of EVs often require indirect methods due to their small diameter (40-250 nm), which is beneath the diffraction limit of typical light microscopy. We have developed a super-resolution microscopy-based visualization of EVs to bypass the diffraction limit in both two and three dimensions. Using this approach, we can resolve the three-dimensional shape of EVs to within +/- 20 nm resolution on the XY-axis and +/- 50 nm resolution along the Z-axis. In conclusion, we propose that super-resolution microscopy be considered as a characterization method of EVs, including exosomes, as well as enveloped viruses.

Direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM) is used to bypass the typical diffraction limit of light microscopy and to view exosomes at the nanometer scale. It can be employed in both two and three dimensions to characterize exosomes.

Microscopia de Reconstrução Óptica Estocástica Direta de Vesículos Extracelulares em Três Dimensões

Extracellular vesicles (EVs) are released by all cell types and play an important role in cell signaling and homeostasis. The visualization of EVs often ...

Studying Habituation in Stentor coeruleus

Learning is usually associated with a complex nervous system, but there is increasing evidence that life at all levels, down to single cells, can display intelligent behaviors. In both natural and artificial systems, learning is the adaptive updating of system parameters based on new information, and intelligence is a measure of the computational process that facilitates learning. Stentor coeruleus is a unicellular pond-dwelling organism that exhibits habituation, a form of learning in which a behavioral response decreases following a repeated stimulus. Stentor contracts in response to mechanical stimulation, which is an apparent escape response from aquatic predators. However, repeated low-force perturbations induce habituation, demonstrated by a progressive reduction in contraction probability. Here, we introduce a method for quantifying Stentor habituation using a microcontroller board-linked apparatus that can deliver mechanical pulses at a specified force and frequency, including methods for building the apparatus and setting up the experiment in a way that minimizes external perturbations. In contrast to the previously described approaches for mechanically stimulating Stentor, this device allows the force of stimulation to be varied under computer control during the course of a single experiment, thus greatly increasing the variety of input sequences that can be applied. Understanding habituation at the level of a single cell will help characterize learning paradigms that are independent of complex circuitry.

Studying Habituation in Stentor coeruleus

We introduce a method for quantifying Stentor habituation using a microcontroller board-linked apparatus that can deliver mechanical pulses at a specified force and frequency. We also include methods for assembling the apparatus and setting up the experiment in a way that minimizes external perturbations.

Estudando a Habituação em Stentor coeruleus

Learning is usually associated with a complex nervous system, but there is increasing evidence that life at all levels, down to single cells, can display ...