心筋機械変形(DIAMOND)の変位解析は、胚性ゼブラフィッシュにおける心機能のセグメント的不均一性を明らかにする

ダイヤモンドはゼブラフィッシュ胚における四次元のセグメント性心機能の定量的評価のための最初のオープンソース方法である。我々の方法は3D空間の局所的な心臓力学を定量することができるマイクロメーターの決断を有する。他の現在のアプローチはそれを許可しません。

ダイヤモンドはドキソルビシン誘発性心毒性における新しい傷害パターンを解明する。したがって、我々は、化学療法による心臓毒性のための生体内スクリーニングにおける高スループットのプラットフォームとして使用できると考えています。現在、ダイヤモンドを哺乳類の心臓に適応させるために取り組んでいます。

しかし、哺乳類の心臓筋線維配向性と回転運動とねじれ運動を考慮に入れるには、追加の作業が必要です。この方法を試みるとき、ユーザーが正しく水平および垂直軸を識別し、心室をセグメント化するためにゼブラフィッシュ心臓の解剖学的構造の明確な視覚化を持っていることが非常に重要です。3D シストリックと拡張期の心臓を再構築するには、同期後のアルゴリズムで作成されたフォルダを開いてから開始し、出力フォルダを開きます。

最初の収縮期と拡張期相を見つけ、フレーム番号を記録します。次に、状態フォルダー別の出力を開き、記録されたフレーム番号と同じ番号を持つフォルダーを検索します。フォルダ内の画像を3D TIFファイルに変換し、ダイストールという名前を付けます。

tifと収縮.tif。心室のセグメンテーションを実行するには、ファイルをクリックして画像解析ソフトウェアを開き、データを開きます。その後、ダイストールをロードします。

tifと収縮期。tif をクリックし、画像設定に従ってボクセルサイズを入力します。セグメンテーション パネルをクリックし、組み込みのしきい値ツールを使用して心臓の心室部分を手動で分割します。

次に、分割された心室の房室管と流出路を取り除きます。セグメンテーションが完了したら、プロジェクト パネルをクリックし、dia収縮.labels を右クリックします。tifとシストリート.ラベル。

コンソールの tif タブをクリックし、データをエクスポートをクリックして、データを 3D TIF ファイルとして保存します。prepimage_1を開きます。プログラミング環境では、5 行目の InPath のフォルダーにオリジナルの TIF ファイルとセグメント化された TIF ファイルが含まれていることを確認し、ライブ 4 のスライスを 3D TIF ファイルのスライス数に変更します。

コードを実行すると、新しい 3D TIF ファイルが 5 つ生成され、2 つの新しいフォルダーが生成されます。画像解析ソフトウェアに5つの3D TIFファイルをすべてインポートします。複数平面パネルに移動し、[diastole_200を選択します。

tif をプライマリ データとして使用します。X 軸を心室の垂直長軸に、Z 軸を心室の横長軸に合わせます。次に、斜め YZ 平面から 3 つのランダムな点を反時計回りに選択し、3D 位置の座標を記録します。

systole_200.tifに対してこの手順を繰り返します。プロジェクトパネルをクリックし、diastole_200のスライスオブジェクトを作成します。diastole_200を右クリックしてtif。

tif をクリックし、スライスオブジェクトを検索します。作成したスライスオブジェクトを左クリックし、プロパティパネルのオプションで設定平面をチェックし、平面定義で 3 点を選択し、以前に記録した座標を入力します。diastole_200右クリックします。

tif を使用して、変換されたイメージをリサンプルしてオブジェクトを作成します。プロパティパネルで、参照としてスライスを選択し、diastole_200.変換オブジェクトを生成する apply をクリックします。次に、diastole_200右クリックします。

変換し、リサンプルを検索してオブジェクトを作成します。モードとしてボクセルサイズを選択し、xを1に等しく、yは1に等しい、zはプロパティパネルで1に等しい。[適用] をクリックして、生成されたdiastole_200を保存します。

リサンプリングされたオブジェクトを 3D TIF ファイルとして保存します。ダイアラベルに対してこの手順を繰り返します。tif、テスト。

tif, systole_200.tif、システムラベル。tif、およびテストします。

原稿の指示に従ってtif。6 つのリサンプルファイルすべてを ImageJ にインポートし、systole_200のスライスを選択します。房室管が明確に視覚化され、スライスの数を記録することを確認するリサンプリング。

画像変換回転機能を使用して、房室管を垂直に配置します。すべてのファイルに同じ回転を適用してから、すべてのウィンドウを閉じて変更を保存します。次に、systole_200移動します。

リサンプリングされ、syslabel。再サンプリングされ、テスト2。resample_sys フォルダに再サンプリングされます。

diastole_200移動します。再サンプリングされ、ダイアラベル。リサンプリングされ、テストされます。

resample_dia フォルダに再サンプリングされます。divider_2_8_piecesを開きます。m をクリックし、5 行目の InPath をイメージ ディレクトリに変更します。

22行目の可変中位を、房室管が明確に可視化されたスライス数に変更する。diastole_200に対してこのプロセスを繰り返します。394 行目と 411 行目にリサンプリングされます。

コードを実行します。プロンプトが表示されたら、心室の中心と房室管の中央を1回クリックします。収縮期および拡張期のイメージ行列を登録するには、register_3開きます。

m をクリックし、4 行目の InPath をイメージ フォルダ パスに変更します。その後、displacement_4を開きます。m をクリックし、InPath をイメージ フォルダ パスに変更します。

プログラムを実行して vector8 を生成します。8 つ 4 つの行列を持つ txt ファイル。行列の各行には、x 成分 y 成分、z 成分、および心室の特定のセグメントの変位ベクトルの合計の大きさが含まれています。

これらの値はスプレッドシートに転送できます。このプロトコルは、ゼブラフィッシュにおけるドキソルビシン誘発心筋損傷に対する心機能および感受性の区分的不均一性を明らかにするために使用された。受精後3回から4回までの24時間のドキソルビシン処理後、心室セグメントの変位を対照群と治療群の間で比較した。

制御条件下では、基底セグメント1と6は最大の変位を受け、ドキソルビシン誘発性心臓損傷の影響を最も受けやすいものである。6 dpfでは、対照魚のセグメント変位ベクトルの平均L2ノルムは、正規化後3.9〜8%の範囲であった。基礎セグメント1と6は、セグメント再生を示唆する制御レベルにダイヤモンド変位を回復しました。

一方、2D基底株の陰性53から負の38%の悪化は、ドキソルビシン治療の直後に観察され、その後48時間後にダイヤモンド変位結果を裏付ける制御レベルに戻った。治療に応答したグローバルな吐出率またはEFの並行減少および回復も観察された。次いで、ノッチ阻害剤DAPTおよび下流エフェクターNICDおよびNRG1 mRNAを用いてドキソルビシン処理およびノッチ経路変調中にダイヤモンドを適用した。

mRNAマイクロインジェクションは、急性化学療法による傷害の後、ダイヤモンド変位およびEFの減少を救った。また、化学療法後のノッチ経路の阻害は、治療後48時間の基底部およびEFのダイヤモンド変位の回復を妨げたが、その阻害はノッチダウンストリームエフェクターによって救い出された。従来の駆出率は、心筋損傷の無神経で遅延した指標であることが知られている。

ダイヤモンドは、研究者が焦点心機能を定量化し、ゼブラフィッシュ胚の心筋損傷における異質性を支援することを可能にする。