심장 기능의 연구에 대한 해부와 벌 꿀 지느러미 선박의 관측
Summary
The abdominal dorsal vessel of the honey bee and other insects serves as the functional equivalent of the mammalian heart and plays an important role in nutrient transport, waste removal, immune function, and more. Here we describe a protocol for the visualization and pharmacological manipulation of bee heart rate.
Abstract
The European honey bee, Apis mellifera L., is a valuable agricultural and commercial resource noted for producing honey and providing crop pollination services, as well as an important model social insect used to study memory and learning, aging, and more. Here we describe a detailed protocol for the dissection of the dorsal abdominal wall of a bee in order to visualize its dorsal vessel, which serves the role of the heart in the insect. A successful dissection will expose a functional heart that, under the proper conditions, can maintain a steady heartbeat for an extended period of time. This allows the investigator to manipulate heart rate through the application of cardiomodulatory compounds to the dorsal vessel. By using either a digital microscope or a microscope equipped with a digital camera, the investigator can make video recordings of the dorsal vessel before and after treatment with test compounds. The videos can then be scored at a time convenient to the user in order to determine changes in heart rate, as well as changes in the pattern of heartbeats, following treatment. The advantages of this protocol are that it is relatively inexpensive to set up, easy to learn, requires little space or equipment, and takes very little time to conduct.
Introduction
이 방법의 전반적인 목표는 연구자 빠르고 쉽게 관찰 및 약리 에이전트가 꿀벌의 심박수에 미치는 영향을 정량화 할 수 있도록하는 것입니다. 꿀벌은 다른 곤충처럼 hemocoel로 알려진 체강, 전반에 걸쳐, 체액, 혈액의 곤충 해당하는 발신 개방 순환 시스템을 가지고있다. 체액의 순환 영양분 면역 인자 폐기물뿐만 아니라 신경 호르몬 및 다른 시그널링 분자 (1)의 전송을 위해 필수적이다. 순환은 곤충의 지느러미 중간 선뿐만 아니라 액세서리 타악기 기관을 따라 연장 등의 용기에 의해 촉진된다. 지느러미 용기,이 기능적으로 별개의 섹션으로 나누어 복부에 심장 및 흉부와 머리에 대동맥 지정됩니다. 흉부와 머리를 향해 심장 펌프 체액에 전파 수축, 액세서리 박동 기관 사지에 체액의 흐름을 보장하면서.
<p클래스 = "jove_content는"> 곤충 심장 기능은 곤충의 크기 생리학 또는 생명 단계에 따라, 다양한 방법을 이용하여 관찰 될 수있다. 유충 이하 곤충의 심장 박동을 관찰하기위한 일반적인 방법은 생체 내에 촬상이 사용된다. 그것은 명확히 복벽을 통해 척수 용기를 확인하기 어려울 수 그러나,이 방법은 성인 꿀벌 덜 유용하다. 곤충 포함 꿀벌 다양한 심박수를 기록하는 방법은 확립 심장 맥동 3,4 검출하는 곤충의 외부에인가 서미스터를 이용한 온도 측정 접점의 사용이다. 성인 꿀벌 심박수 또한 온 저항 신호 4,5-를 측정하는 전기 생리 학적 기술을 사용하여 기록되었다. 이 방법은 심장 다음 동물에 전극의 삽입 및 하트 비트 (4)를 기록하는 임피던스 변환기의 사용을 필요로한다. 마찬가지로, 심전도은 detec하는데 사용되어왔다심장에 의해 생성과 심장 활동 (6)의 변화를 관찰하기 위해 꿀벌의 비디오 녹화와 결합 된 전기 신호에서 t. 이러한 접근 방식에 대한 뚜렷한 장점은 심장 박동이 아니라 주제에 생리적 반응의 전체 범위의 가용성을 보장하는 데 도움이 해부 표본,보다, 손상되지 않은, 살아있는 꿀벌에서 평가된다는 점이다. 이러한 방식의 문제점은 피사체 심박수를 변경할뿐만 아니라 약학 제제를 테스트 할 때, 적절한 전송 방법을 결정하는 수 밖에 변수 및 자극을 제한 할 필요가 고정화 또는 마취 회계를 포함한다.꿀벌 심장 활동을 연구에 사용 된 또 다른 접근은 부분적으로 강제 변위 센서 (7)를 사용 등쪽 혈관 수축이어서, 심장을 노출 측정하기 위해 곤충 해부한다. 이 프로토콜에서, 마음은 계속 실행 생리 식염수 및 테스트 공동으로 목욕mpounds 피사체 7 응용 프로그램이 용액에 용해 될 수있다. 이 방법은 이들 전술 사이에 상당한 차이가 복부 신경 코드는 중추 신경계는 심장 박동 조절 5에서 재생되었음을 나타내는 역할을 제거하는 제거된다는 것이다. 그 결과, 일반적으로 매우 불안정하다 기준선 하트 비트가 훨씬 낮은 주파수에서 안정 및 진폭보다 전형적으로 살아있는 곤충 5,7-에서 관찰된다는 것이다. 어떻게 이들 모든 방법은 공통점을 실시하기 위하여, 전문이 일정 수준에 더하여, 고도의 전문 종종 고가의 장비를 필요로한다는 것이다. 아마도 가장 큰 단점은 이들 접근법 중 어느 것도 특히 이러한 잠재적 cardiomodulatory 화합물의 라이브러리를 스크리닝 피험자 다수시키는 테스트 실험에 적합하지된다는 것이다.
여기에 설명 된 접근 방법의 가장 큰 장점단순이다. 프로토콜은 작은 설치 공간을 필요로 마스터 비교적 용이하고, 단지 최소한의 금융 입력이 필요하다. 상기 방법은 몇몇 꿀벌 몇몇 수술 도구, 등장액보다 조금 더 필요로하고, 디지털 현미경, 디지털 카메라 전통적인 현미경 하나. 꿀벌 지느러미 용기를 시각화하는 해부하고, 디지털 비디오는 이전과 약리 에이전트와 치료 후 심장 박동을 기록하는 데 사용됩니다. 비디오 기록은 심박수의 변화를 관찰하기 위해 실제로 필요한 것은 아니지만 크게 처리량을 증가 (즉, 주어진 시간에 처리 할 수있는 환자 수). 조사관은 한 번에 동영상의 큰 숫자를 기록하고 나중에 더 편리한 시간에이 동영상을 득점하여 효율성을 극대화 할 수 있습니다. 이 방법의 또 다른 장점은 비디오 연구자가 득점 프로세스가 중단되어야한다, 시작 및 V에 대한보다 쉽게 할 수 있다는 것입니다iewer은 바이어스를 감소시키기 위해 처리를 멀게한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
The protocol presented here provides a simple and effective approach to testing pharmacological compounds for their effects on honey bee heart rate. As observed in prior experiments that either transect the ventral nerve cord of a living insect5 or dissect out the ventral nerve cord when exposing the dorsal vessel7, the loss of central nervous system regulation results in a stable, low frequency heartbeat. The low frequency of beats allows the investigator to visually assess heart rate without havin…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Drs. Jeffrey Bloomquist and Daniel Swale for their technical comments and suggestions. This project was partially funded by the Department of Entomology and the College of Agriculture and Life Sciences at Virginia Tech.
Materials
| Dino-Lite Edge digital USB microscope | Dino-Lite | AM4815ZT | Any digital microscope or similar setup will suffice |
| Microscope stand | Dino-Lite | RK-10 | Any stand appropriate for the digital microscope |
| Laptop or PC | Necessary for digital microscope | ||
| Microdissection scissors (Vannas, 8cm, Straight, 5mm Blades) | World Precision Instruments | 14003 | Any similar scissors suitable for microdissection will suffice |
| Microdissecting Forceps, 10.2cm, Angled (2 pair) | World Precision Instruments | 504482 | Any similar forceps suitable for microdissection will suffice |
| Ringers solution 1/4 strength tablets | Sigma-Aldrich | 96724-100TAB | |
| Dissecting tray | Any surface suitable for microdissection | ||
| Single channel 10 µl pipette | Any device capable of accurately delivering 10 µl volume | ||
| Pipette tips | |||
| Small beaker or container of water | Used to rinse instruments between subjects | ||
| Hand tally counter | Office Depot | 295033 | Any similar product will suffice |
| Timer | Office Depot | 644219 | Any similar product will suffice |
| Deionized water | Preparation of Ringers solution and rinsing instruments |
References
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