Morphometrische Formanalysen: Die Analyse-Software-Werkzeugkaste zur Quantifizierung kraniofacialer Form bei Zebrafischen

Summary

Diese Arbeit beschreibt ein Protokoll zur Quantifizierung der Kraniofacialform von Knorpelform mithilfe freier Software (tpsDigs2, MorphoJ und PAST), um Veränderungen der Gesichtsstruktur bei Zebrafischlarven zu messen.

Abstract

Fetale Alkoholspektrumstörungen (FASD) zeichnen sich durch eine unterschiedliche Reihe von körperlichen, kognitiven und verhaltensbedingten Beeinträchtigungen aus, die durch pränatale Ethanolexposition verursacht werden, einschließlich solcher, die das Gesichtsskelett betreffen. Ethanol-sensitive genetische Loci tragen zu diesem hohen Grad an Variation bei FASD bei, was die Analyse der Gesichtsform erschwert. Wir haben bereits gezeigt, dass wir diese Veränderungen der Gesichtsform durch Gen-Ethanol-Interaktionen bei Zebrafischen analysieren können. Zebrafische sind aus mehreren Gründen ein ideales Modell, um diese Variation zu analysieren; (i) 70 % der Gene sind Orthologe zwischen Menschen und Zebrafischen; (ii) die externe Befruchtung ermöglicht es Forschern, Zeitpunkt und Dosierung von Ethanolbehandlungen zu steuern; (iii) die Struktur ihres Gesichtsskeletts bei Wirbeltieren erhalten bleibt; (iv) durchscheinende Larven ermöglichen eine direkte Beobachtung von Veränderungen der kraniofacialen Skelettstruktur während der Entwicklung. Die Analyse der Form des kraniofazialen Skeletts kann jedoch schwierig sein, durch einfache lineare Messungen vollständig zu bestimmen, da diese keine Gesamtformänderungen erfassen. Darüber hinaus können Änderungen der Kopfgröße die Dateninterpretation erschweren. Um dem entgegenzuwirken, verfolgten wir einen morphometrischen Ansatz und analysierten die gesamte Gesichtsform anhand von Analysen der Hauptkomponenten mit Freeware-Software, tpsDigs2, MorphoJ und PAST. Die Kombination dieser Software ermöglicht einen paarweisen Vergleich der gesamten Gesichtsmorphologie. Hier skizzieren wir unseren Ansatz und unsere Analyse der Gesichtsform bei ethanolbehandelten Zebrafischmutanten und nutzen diese Programme, um eine Reihe komplementärer multivariater statistischer Analysen durchzuführen.

Introduction

Fetale Alkoholspektrumstörungen (FASD) sind durch eine breite Palette von Entwicklungsstörungen gekennzeichnet, darunter Verhaltens-, neurologische und körperliche ^1,2. Zu diesen körperlichen Defekten gehören kraniofaciale Defekte wie Kieferhypoplasie 3,4,5,6. Während Zeitpunkt und Dosierung der Ethanolexposition zur komplexen Ätiologie von FASD beitragen, spielt der genetische Beitrag eine bedeutende Rolle in der FASD-Ätiologie

Protocol

Alle in diesem Verfahren verwendeten Zebrafischlarven wurden nach den von der University of Louisville²³ genehmigten IACUC-Protokollen aufgezogen und gezüchtet.

HINWEIS: In dieser Studie wurden der Zebrafischstamm bmp7a^ty68a24 und Wildtyp-Geschwister (alle im AB-Hintergrund) verwendet, wobei adulte Fische bei 28,5 °C mit einem 14/10-Stunden-Hell/Dunkel-Zyklus gehalten wurden. Verwenden Sie die passenden Linien entsprechend den gewünschten experimentellen Ergebnissen. Verwenden Sie Wasser, das durch Umkehrosmose sterilisiert wurde. Geschlech....

Results

Um ethanolbedingte Gesichtsformänderungen bei Zebrafischen zu identifizieren, kombinierten wir frei verfügbare Softwareanwendungen, um morphologische Daten des Gesichtsskeletts zu generieren und zu quantifizieren. Embryonen von bmp7a, heterozygoten adulten Trägerfischen wurden erzeugt und mit Ethanol von 6 bis 24 HPF behandelt. Larven dieser Kreuzungen wurden auf 5 DPF fixiert, und Gesichtsknorpel wurde mit Alcian Blue gefärbt. Bilder des Viscerocraniums wurden für jede Larve in.......

Discussion

FASD ist durch eine Vielzahl von Entwicklungsstörungen gekennzeichnet, darunter kraniofaciale Defekte wie Kieferhypoplasie. Zebrafische sind ein starkes Modell für FASD aufgrund ihrer genetischen Konservierung beim Menschen, ihrer hohen Fruchtbarkeit, durchscheinenden Larven und ihrer äußeren Befruchtung. Zebrafische werden seit Jahrzehnten verwendet, um sowohl die Bildung des kraniofacialen Skeletts als auch den Einfluss von Ethanol auf die Entwicklung ^zu untersu.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
tpsUtil, tpsDig2, MorphoJ	https://sbmorphometrics.org		Freeware-Software – kann administrative Berechtigungen zum Download erfordern
VERGANGENHEIT	https://www.nhm.uio.no/english/research/resources/past/		Freeware-Software – kann administrative Berechtigungen zum Download erfordern
Compound-Brightfield-Mikroskop	Olympus	BX53