Monitoraggio del pesce dopo criolesione
Per determinare l'effetto della criolesione dei miomeri sugli animali, è stata eseguita una registrazione video del controllo e dei pesci crioferiti a 1 giorni dopo la criolesione (dpci) e 5 dpci. Ogni gruppo conteneva cinque pesci. A 1 dpci, i pesci crioferiti nuotavano meno attivamente, ma non mostravano movimenti anomali, come vortice, convoluzione o equilibrio ridotto (Video 1). Nel sistema di allevamento, la loro posizione nella vasca e l'assunzione di cibo erano simili a quelle dei pesci illesi. Il comportamento normale persisteva nei giorni successivi, come esemplificato dal video a 5 dpci (Video 2). In conclusione, la procedura di criolesione del peduncolo caudale non ha gravemente influenzato il benessere degli animali.
Analisi istologica delle sezioni del peduncolo caudale
Per valutare l'entità della lesione, è stato selezionato il punto temporale di 4 dpci, poiché questo è quando i detriti di miofibra sono stati completamente riassorbiti nella ferita. Per analizzare gli effetti della criolesione lungo gli assi dorso-ventrale e antero-posteriore del corpo, sono stati utilizzati due gruppi di pesci (cioè sezioni coronali e trasversali del peduncolo caudale, rispettivamente) (Figura 1F).
Le sezioni sono state analizzate mediante colorazione tricromatica composta da blu anilina, fucsin acido e arancione G (AFOG). Usando questa combinazione di reagenti, i muscoli intatti sono stati mostrati in arancione, il midollo spinale in rosso scuro e la matrice collagenosa in blu. Per determinare il numero di miomeri danneggiati, che sono le unità metameriche della muscolatura del pesce, sono state analizzate una serie di sezioni (Figura 2). I confini dei miomeri, chiamati miocommata, sono stati identificati dalla deposizione di collagene, come rilevato dalla colorazione blu. Le aree danneggiate sono state determinate dall'assenza di colorazione arancione. Un esame più attento di esemplari con evidenti miocommati ha rivelato che circa quattro miomeri consecutivi erano danneggiati, come dedotto dalla mancanza di colorazione arancione (n, numero di pesci = 4; Figura 3A,A'). Il lato illeso dello stesso pesce serviva come riferimento interno.
Per esaminare la profondità della ferita perpendicolare all'asse del corpo, sono state preparate sezioni trasversali utilizzando zebrafish a 4 dpci e 7 dpci. Quest'ultimo punto temporale corrisponde all'attivazione del programma miogenico e, quindi, all'inizio della rigenerazione muscolare. La colorazione AFOG di questi campioni ha mostrato un'ampia mancanza di colorazione arancione nel fianco criolesionato del corpo, delimitando la zona del muscolo scheletrico degenerato (Figura 3B,C). A 4 dpci e 7 dpci, l'area della ferita si estendeva sui tessuti dalla pelle verso il setto verticale. Ciò dimostra che il metodo di criolesione ha colpito profondamente una metà laterale del peduncolo caudale, che è rimasto privo di muscolo funzionale per 7 giorni dopo la procedura. Presi insieme, quattro miomeri erano profondamente danneggiati su un lato del peduncolo caudale.
Analisi di immunofluorescenza delle sezioni trasversali
Per valutare la dinamica della rigenerazione muscolare, gruppi sperimentali di pesci sono stati eutanizzati a 4 dpci, 7 dpci, 10 dpci e 30 dpci. Le sezioni trasversali del peduncolo caudale sono state marcate mediante colorazione a fluorescenza multicolore usando falloidina (che si lega all'actina filamentosa [F-actina]), l'anticorpo tropomiosina-1, che rileva una proteina sarcomera, e DAPI, che etichetta i nuclei. In tutti i punti temporali, la metà illesa del corpo forniva un controllo interno; sia la F-actina che la tropomiosina 1 sono state fortemente rilevate nelle parti di controllo non danneggiate, indicando tessuto non danneggiato (Figura 4).
A 4 dpci, il lato leso del peduncolo caudale conteneva abbondanti cellule DAPI-positive, ma è stata osservata poca o nessuna immunofluorescenza di F-actina e tropomiosina 1, indicando la zona della ferita con muscoli degenerati (Figura 4A-B'). A 7 dpci, la tropomiosina 1 e la F-actina potrebbero essere rilevate in una parte della ferita vicino alla linea mediana verticale del corpo (Figura 4C-D'). Questo modello di espressione delimita la posizione in cui inizia la formazione di nuove miofibre nel peduncolo caudale. A 10 dpci, entrambi i marcatori muscolari si sono espansi verso la superficie del corpo, suggerendo una progressiva rigenerazione del muscolo scheletrico (Figura 4E-F'). A 30 dpci, entrambi i lati del corpo mostravano una distribuzione simile della colorazione F-actina (Figura 4G-H'). Questa scoperta indica che il muscolo scheletrico è stato ripristinato in modo efficiente dopo la criolesione del peduncolo caudale.

Figura 1: Configurazione sperimentale per la criolesione dei miomeri. (A) Dimensioni della criosonda fabbricata su misura in acciaio inossidabile. La parte distale dello strumento è costituita da una spatola con un bordo concavo alla profondità di 1 mm per tenere conto della curvatura del corpo del pesce zebra. La parte centrale dello strumento comprende un cilindro che funge da peso e un serbatoio per mantenere la bassa temperatura della spatola durante la procedura. L'estremità prossimale dello strumento ha la forma di un sottile manico di metallo. (B,C) Pesce adulto anestetizzato su una spugna umida con la criosonda sul peduncolo caudale. La sonda era a temperatura ambiente. (B) Il margine della sonda è posto orizzontalmente in prossimità del peduncolo caudale per visualizzare la dimensione relativa tra il pesce e l'utensile. (C) Per la criolesione, la punta dell'utensile è posizionata perpendicolarmente al pesce. (D) Illustrazione schematica della procedura di criolesione dal lato ventrale del pesce per mostrare le manipolazioni in modo completo. La criosonda è stata preraffreddata in azoto liquido e immediatamente posizionata su un lato del pesce per 6 s. (E) In un momento specifico dopo la criolesione, i pesci sono stati eutanizzati e i loro peduncoli caudali sono stati raccolti per la fissazione. (F) Il materiale fisso è stato lavorato istologicamente e sezionato lungo i piani coronale o trasversale. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Analisi istologica dei miomeri danneggiati nel peduncolo caudale dalla posizione dorsale a quella ventrale del corpo. Colorazione AFOG di una serie di sezioni coronali a 4 giorni dopo la criolesione (dpci). Le sezioni sono dalla dorsale verso il lato ventrale, come indicato sulla parte superiore del primo e dell'ultimo pannello. Le sezioni non sono adiacenti, con un intervallo di circa 150 μm tra loro. Il muscolo illeso viene rilevato dalla colorazione arancione del muscolo, mentre il tessuto danneggiato manca di questa colorazione e appare grigiastro (area circondata da una linea tratteggiata). I tessuti contenenti collagene, come la pelle, sono colorati in blu. Il midollo spinale appare come una struttura a forma di bastoncino ed è colorato di rosso. Numero di pesci, n = 4. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 3: Valutazione della profondità della lesione nel peduncolo caudale mediante colorazione AFOG. (A,A') La sezione coronale è a livello del midollo spinale (un'asta orizzontale macchiata di rosso). L'immagine in basso mostra un'area ingrandita racchiusa da una cornice nell'immagine superiore. I confini sequenziali dei miomeri appaiono come strisce collagene (blu) posizionate obliquamente al midollo spinale (frecce rosse nell'immagine ingrandita A'). (B,C) Le sezioni trasversali mostrano il fianco illeso con muscoli macchiati di arancione e il fianco crioferito con colorazione grigiastra. L'area danneggiata è circondata da una linea tratteggiata nera. Il setto verticale (raffigurato con una linea tratteggiata rossa) suddivide il corpo nei lati di controllo e criolesioni. Numero di pesci, n = 4 per punto temporale. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 4: Rilevazione immunofluorescente delle proteine muscolari dopo criolesione. Colorazione a fluorescenza delle sezioni trasversali a 4 dpci, 7 dpci, 10 dpci e 30 dpci, come indicato sul lato sinistro e sulla parte superiore dei pannelli (A-B'). A 4 dpci, il tessuto danneggiato (circondato dalla linea tratteggiata) è DAPI-positivo (blu) ma privo di colorazione falloidina (verde) o immunoreattività della tropomiosina-1 (rosso), suggerendo la degenerazione delle fibre muscolari dopo la criolesione. (C-D') A 7 dpci, entrambi i marcatori muscolari emergono progressivamente nell'area ferita, indicando il processo rigenerativo. La tropomiosina-1 appare più intensa della F-actina nelle fibre appena formate. (E-F') A 10 dpci, la zona di lesione è piena di nuove miofibre che mostrano una maggiore intensità di immunoreattività della tropomiosina-1 rispetto alla F-actina. (G-H') A 30 dpci, un modello simile di miofibre viene rilevato in entrambi i lati del corpo. I fotogrammi nei pannelli A, C, E e H comprendono le aree ingrandite nelle immagini adiacenti a destra. Le squame dermiche, che emanano fluorescenza al di fuori del miomero, sono state cancellate dalle immagini utilizzando Adobe Photoshop. Numero di pesci, n = 4 per punto temporale. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.