Name: Mechanische Kräfte im sich entwickelnden Zebrafischherz mit Hilfe von Magnetkügelchen manipulieren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-01-03T14:40:00.000+00:00
Duration: 4 min 13 s
Description: Erfahren Sie, wie mechanische Kräfte die Entwicklung des Zebrafischherzens beeinflussen, mithilfe von Mikrochirurgie und Magnetkügelchen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung von Calcium-Influx in Endothelzellen.

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<meta charset="utf8"></head><body>In-vivo-Mechanotransduktionsstudie mit magnetischen Kügelchen im Herzen des Zebrafisches

<ol><li>Streisinger, G., Walker, C., Dower, N., Knauber, D., Singer, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Production+of+clones+of+homozygous+diploid+zebra+fish+%28Brachydanio+rerio%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Production of clones of homozygous diploid zebra fish (Brachydanio rerio).</a> Nature. 291 (5813), 293-296 (1981).</li>
<li>Tu, S., Chi, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+models+in+cardiac+development+and+congenital+heart+birth+defects%5BTitle%5D)+AND+%22Differentiation%22%5BJournal%5D)">Zebrafish models in cardiac development and congenital heart birth defects.</a> Differentiation. 84 (1), 4-16 (2012).</li>
<li>Stainier, D. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+genetics+and+vertebrate+heart+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Genet%22%5BJournal%5D)">Zebrafish genetics and vertebrate heart formation.</a> Nat Rev Genet. 2 (1), 39-48 (2001).</li>
<li>Brown, D. R., Samsa, L. A., Qian, L., Liu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+the+study+of+heart+development+and+disease+using+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cardiovasc+Dev+Dis%22%5BJournal%5D)">Advances in the study of heart development and disease using zebrafish.</a> J Cardiovasc Dev Dis. 3 (2), 13(2016).</li>
<li>Hoo, J. Y., Kumari, Y., Shaikh, M. F., Hue, S. M., Goh, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish%3A+A+versatile+animal+model+for+fertility+research%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Res+Int%22%5BJournal%5D)">Zebrafish: A versatile animal model for fertility research.</a> Biomed Res Int. 2016 (2016), 9732780(2016).</li>
<li>Bakkers, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+as+a+model+to+study+cardiac+development+and+human+cardiac+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">Zebrafish as a model to study cardiac development and human cardiac disease.</a> Cardiovasc Res. 91 (2), 279-288 (2011).</li>
<li>Briggs, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+zebrafish%3A+a+new+model+organism+for+integrative+physiology%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Regul+Integr+Comp+Physiol%22%5BJournal%5D)">The zebrafish: a new model organism for integrative physiology.</a> Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 282 (1), R3-R9 (2002).</li>
<li>Veldman, M. B., Lin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+as+a+developmental+model+organism+for+pediatric+research%5BTitle%5D)+AND+%22Pediatr+Res%22%5BJournal%5D)">Zebrafish as a developmental model organism for pediatric research.</a> Pediatr Res. 64 (5), 470-476 (2008).</li>
<li>Duchemin, A. L., Vignes, H., Vermot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanically+activated+piezo+channels+modulate+outflow+tract+valve+development+through+the+Yap1+and+Klf2-Notch+signaling+axis%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">Mechanically activated piezo channels modulate outflow tract valve development through the Yap1 and Klf2-Notch signaling axis.</a> Elife. 8, e44706(2019).</li>
<li>Vignes, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracellular+mechanical+forces+drive+endocardial+cell+volume+decrease+during+zebrafish+cardiac+valve+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Cell%22%5BJournal%5D)">Extracellular mechanical forces drive endocardial cell volume decrease during zebrafish cardiac valve morphogenesis.</a> Dev Cell. 57 (5), 598-609.e595 (2022).</li>
<li>Steed, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((klf2a+couples+mechanotransduction+and+zebrafish+valve+morphogenesis+through+fibronectin+synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">klf2a couples mechanotransduction and zebrafish valve morphogenesis through fibronectin synthesis.</a> Nat Commun. 7, 11646(2016).</li>
<li>Chow, R. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+forces+regulate+zebrafish+heart+valve+delamination+by+modulating+Nfat+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Cardiac forces regulate zebrafish heart valve delamination by modulating Nfat signaling.</a> PLoS Biol. 20 (1), e3001505(2022).</li>
<li>Fukui, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioelectric+signaling+and+the+control+of+cardiac+cell+identity+in+response+to+mechanical+forces%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Bioelectric signaling and the control of cardiac cell identity in response to mechanical forces.</a> Science. 374 (6565), 351-354 (2021).</li>
<li>Vignes, H., Vagena-Pantoula, C., Vermot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+control+of+tissue+shape%3A+Cell-extrinsic+and+-intrinsic+mechanisms+join+forces+to+regulate+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Semin+Cell+Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Mechanical control of tissue shape: Cell-extrinsic and -intrinsic mechanisms join forces to regulate morphogenesis.</a> Semin Cell Dev Biol. 130, 45-55 (2022).</li>
<li>Juan, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+pkd+and+piezo+gene+family+members+are+required+for+atrioventricular+valve+formation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Multiple pkd and piezo gene family members are required for atrioventricular valve formation.</a> Nat Commun. 14 (1), 214(2023).</li>
<li>Juan, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+cardiac+contractions+using+Cre-lox+and+degron+strategies+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Control of cardiac contractions using Cre-lox and degron strategies in zebrafish.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 121 (3), e2309842121(2024).</li>
<li>Duchemin, A. L., Vignes, H., Vermot, J., Chow, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanotransduction+in+cardiovascular+morphogenesis+and+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Genet+Dev%22%5BJournal%5D)">Mechanotransduction in cardiovascular morphogenesis and tissue engineering.</a> Curr Opin Genet Dev. 57, 106-116 (2019).</li>
<li>Kalogirou, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracardiac+flow+dynamics+regulate+atrioventricular+valve+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">Intracardiac flow dynamics regulate atrioventricular valve morphogenesis.</a> Cardiovasc Res. 104 (1), 49-60 (2014).</li>
<li>da Silva, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((egr3+is+a+mechanosensitive+transcription+factor+gene+required+for+cardiac+valve+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Adv%22%5BJournal%5D)">egr3 is a mechanosensitive transcription factor gene required for cardiac valve morphogenesis.</a> Sci Adv. 10 (20), eadl0633(2024).</li>
<li>Bartman, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+myocardial+function+affects+endocardial+cushion+development+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Early myocardial function affects endocardial cushion development in zebrafish.</a> PLoS Biol. 2 (5), E129(2004).</li>
<li>Steed, E., Boselli, F., Vermot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemodynamics+driven+cardiac+valve+morphogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Biochim+Biophys+Acta%22%5BJournal%5D)">Hemodynamics driven cardiac valve morphogenesis.</a> Biochim Biophys Acta. 1863 (7 Pt B), 1760-1766 (2016).</li>
<li>Vermot, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversing+blood+flows+act+through+klf2a+to+ensure+normal+valvulogenesis+in+the+developing+heart%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Biol%22%5BJournal%5D)">Reversing blood flows act through klf2a to ensure normal valvulogenesis in the developing heart.</a> PLoS Biol. 7 (11), e1000246(2009).</li>
<li>Bäck, M., Gasser, T. C., Michel, J. B., Caligiuri, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+factors+in+the+biology+of+aortic+wall+and+aortic+valve+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiovasc+Res%22%5BJournal%5D)">Biomechanical factors in the biology of aortic wall and aortic valve diseases.</a> Cardiovasc Res. 99 (2), 232-241 (2013).</li>
<li>Hahn, C., Schwartz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanotransduction+in+vascular+physiology+and+atherogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mol+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">Mechanotransduction in vascular physiology and atherogenesis.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 10 (1), 53-62 (2009).</li>
<li>Boselli, F., Steed, E., Freund, J. B., Vermot, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anisotropic+shear+stress+patterns+predict+the+orientation+of+convergent+tissue+movements+in+the+embryonic+heart%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Anisotropic shear stress patterns predict the orientation of convergent tissue movements in the embryonic heart.</a> Development. 144 (23), 4322-4327 (2017).</li>
<li>Hove, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intracardiac+fluid+forces+are+an+essential+epigenetic+factor+for+embryonic+cardiogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Intracardiac fluid forces are an essential epigenetic factor for embryonic cardiogenesis.</a> Nature. 421 (6919), 172-177 (2003).</li>
<li>JoVE Science Education database. Biology II: Mouse, zebrafish, and chick. Zebrafish breeding and embryo handling. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22JoVE%22">JoVE</a>. , (2023).</li>
<li>Arrenberg, A. B., Stainier, D. Y., Baier, H., Huisken, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optogenetic+control+of+cardiac+function%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Optogenetic control of cardiac function.</a> Science. 330 (6006), 971-974 (2010).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Materials</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Unverzichtbare Ausrüstung für die Aufzucht, Zucht und Entnahme</td><td></td><td></td><td></td>von Zebrafischen</tr><tr><td>Glasbodenschale (35 mm x 15&nbsp; mm)</td><td>VWR International</td><td>734-2905</td><td></td></tr><tr><td>Heizblock</td><td>Eppendorf</td><td>EP5382000031</td><td>Eppendorf ThermoMixer C</td></tr><tr><td>Juwelier Pinzette</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F6521-1EA</td><td>Dumont Nr. 5, L 4 1/4 Zoll,</td></tr><tr><td>Mikrozentrifugenröhrchen aus</td> Inox-Legierung 2 mL <td>Eppendorf</td><td>30120094</td><td></td></tr><tr><td>Pasteurpipette</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Petrischale</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stereomikroskop</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td><stark>Reagenzien</stark></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>4 mg/ml Tricain-Stammlösung</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Danieau's Medium (60x Stammlösung)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PureCube Glutathion MagBeads</td><td>Cube Biotech</td><td>32201</td><td></td></tr><tr><td>PTU (1-Phenyl-2-thioharnstoff)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P7629</td><td></td></tr><tr><td>UltraPure Agarose mit niedrigem Schmelzpunkt</td><td>Invitrogen</td><td>16520-050</td><td></td></tr><tr><td>Danieau's Medium (60x Stammlösung)34,8</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>g NaCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S3014</td><td></td></tr><tr><td>1,6 g KCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9541</td><td></td></tr><tr><td>5,8 g CaCl2 & Middot; 2H2O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C3306</td><td></td></tr><tr><td>9,78 g MgCl2&middot; 6H2O&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>442611-M</td><td></td></tr><tr><td>Die Inhaltsstoffe in H2O auf ein Endvolumen von 2 l auflösen. Den pH-Wert mit NaOH auf 7,2 einstellen und dann autoklavieren.</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td><stark>4 mg/ml Tricain-Stammlösung</stark></td>400 mg Tricainpulver <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(Ethyl-3-aminobenzoat-Methansulfonat-Salz)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5040</td><td></td></tr><tr><td>97,9 mL doppelt destilliertes H2O</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2,1 mL 1 M Tris (pH 9)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stellen Sie den pH-Wert auf 7 ein, aliquotieren Sie ihn und lagern Sie ihn bei -20 μC. </td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

mechanische kräfte im sich entwickelnden zebrafischherz mit hilfe von magnetkügelchen manipulieren

Manipulating Mechanical Forces in the Developing Zebrafish Heart Using Magnetic Beads

Beispiele für eine erfolgreiche Bead-Transplantation sind in Abbildung 3, Video 3 und Video 4 dargestellt. Die magnetische Perle war korrekt im Vorhof des Zebrafischherzens positioniert, was einen ungehinderten Blutfluss und keine beobachtete Blutung ermöglichte. Darüber hinaus behielten die Herzwände ihre strukturelle Integrität bei, ohne einzustürzen (Abbildung 3 und Video 3). Nach 24 Stunden zeigte der Embryo...

Mechanische Kräfte im sich entwickelnden Zebrafischherz mit Hilfe von Magnetkügelchen manipulieren

Mechanical forces continuously provide feedback to heart valve morphogenetic programs. In zebrafish, cardiac valve development relies on heart contraction ...

manipulating-mechanical-forces-developing-zebrafish-heart-using

Research

Forschung

JoVE Journal

Developmental Biology

Entwicklungsbiologie

Eine klare, standardisierte Methode zur Präparation und Isolierung des Zebrafisch-Herzen an mehreren Entwicklungsstufen beschrieben sind. Annotation und Quantifizierung Techniken werden ebenfalls diskutiert.

Herz Dissection in Larven, juvenile und adulte Zebrafisch, Danio rerio</em

Dieses Video beschreibt eine Technik zur Isolierung des Herzens von einem Zebrafisch in mehreren Entwicklungsstadien, um die kardiale Entwicklung, Reifung und Alterung zu untersuchen.

Herzdissektion: Eine Methode zur Beobachtung der Herzentwicklung von Zebrafischen

Herzgenexpressionsprofile bei Zebrafisch Herzentwicklung zu analysieren, wurde Gesamt-RNA aus isolierten Herzen gewonnen werden. Hier präsentieren wir ein Protokoll für das Sammeln von Funktions / klopfenden Herzen durch schnelle manuelle Dissektion von Zebrafischembryonen zu herzspezifischen mRNA zu erhalten.

Großzebrafisch Embryonale Herz Dissection für Transkriptionsanalyse

Der Zebrafisch ist ein hervorragendes Modellsystem für genetische und Entwicklungsstudien. Die Bead-Implantation ist eine wertvolle Gewebemanipulationstechnik, die verwendet werden kann, um Entwicklungsmechanismen zu untersuchen, indem Veränderungen in der lokalen zellulären Umgebung eingeführt werden. Dieses Protokoll beschreibt, wie die Implantation von Mikrokügelchen im Zebrafischembryo durchgeführt wird.

Microbead Implantation im Zebrafischembryo

Dieses Protokoll beschreibt eine Methode für den Ladungszustand Kaede fluoreszierenden Proteins in endokardialen Zellen der lebenden Zebrafischembryo, die es die Verfolgung von endokardialen Zellen während der ventrikulären Kanal und ventrikulären Herz-Ventil-Entwicklung ermöglicht .

Folgenden endokardialen Gewebe Bewegungen über Zelle Ladungszustand des Zebrafish Embryos

Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zur Entwicklung von Herzen im Zebrafisch in 4 Dimensionen (4D) zu visualisieren. 4-D-Bildgebung, über Licht-Blatt Fluoreszenz-Mikroskopie (LSFM) dauert 3-dimensionale (3D) Bilder im Laufe der Zeit entwickelnde Herzen zu rekonstruieren. Wir zeigen qualitativ und quantitativ die Scherspannung aktiviert endokardialen Kerbe Signalisierung während der Entwicklung der Kammer, die kardiale Trabeculation fördert.

Licht-Blatt Fluoreszenz-Mikroskopie, 4-dimensionale Bilder über die Auswirkungen der modulierende Schubspannung auf entwickelnden Zebrafisches Herzen erfassen

Ziel dieses Protokolls ist es, eine neuartige Methode zur Beurteilung der segmentalen Herzfunktion bei embryonalen Zebrafischen unter physiologischen und pathologischen Bedingungen zu beschreiben.

Displacement Analysis of Myocardial Mechanical Deformation (DIAMOND) Reveals Segmental Heterogeneity of Cardiac Function in Embryonic Zebrafish

Wir beschreiben optimierte Werkzeuge zur Untersuchung des Zebrafischherzens in vivo mit Lichtblattfluoreszenzmikroskopie. Insbesondere schlagen wir helle kardiale transgene Linien vor und präsentieren neue sanfte Einbettungs- und Immobilisierungstechniken, die Entwicklungs- und Herzfehler vermeiden. Eine mögliche Datenerfassungs- und Analysepipeline, die an die kardiale Bildgebung angepasst ist, ist ebenfalls vorhanden.

Lichtblattmikroskopie der schnellen Herzdynamik in Zebrafischembryonen

Dieses Protokoll verwendet Lichtblatt-Bildgebung, um die kontraktile Funktion des Herzens in Zebrafischlarven zu untersuchen und Einblicke in die Herzmechanik durch Zellverfolgung und interaktive Analyse zu gewinnen.

4D-Lichtblatt-Bildgebung der Herzkontraktion von Zebrafischen

Dieser Artikel beschreibt eine Methode zur Erzeugung einer mechanischen Gefäßverletzung in Zebrafischembryonen. Dieses Verletzungsmodell bietet eine Plattform für die Untersuchung von Blutstillung, verletzungsbedingten Entzündungen und Wundheilung in einem Organismus, der sich ideal für die Echtzeitmikroskopie eignet.

Mechanische Gefäßverletzung in Zebrafischembryonen

Erfahren Sie, wie mechanische Kräfte die Entwicklung des Zebrafischherzens beeinflussen, mithilfe von Mikrochirurgie und Magnetkügelchen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung von Calcium-Influx in Endothelzellen.

Mechanische Kräfte im sich entwickelnden Zebrafischherz mit Hilfe von Magnetkügelchen manipulieren

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