심근 기계 변형의 변위 분석 (DIAMOND) 배아 제브라피시에 있는 심장 기능의 분할 이질성을 제시합니다

다이아몬드는 제브라피시 배아에서 4차원 세그먼트 심장 기능의 정량적 평가를 위한 최초의 오픈 소스 방법입니다. 우리의 방법은 3D 공간에서 지역 심장 역학을 정량화 할 수있는 마이크로 미터 해상도를 가지고 있습니다. 다른 현재 접근 방식은 이를 허용하지 않습니다.

다이아몬드는 독소루비신 유발 심장 독성에서 새로운 부상 패턴을 해명합니다. 따라서, 우리는 우리의 방법이 화학요법 유도 심장 독성을 위한 생체 내 검열에 있는 높은 처리량을 위한 플랫폼으로 사용될 수 있었다는 것을 믿습니다. 우리는 현재 다이아몬드를 포유류 심장에 적응시키기 위해 노력하고 있습니다.

그러나, 추가 작업은 고려 포유류 심장 근육 섬유 방향 및 회전 및 비틀림 움직임을 취할 필요가 있다. 이 방법을 시도할 때, 사용자가 수평 및 수직 축을 올바르게 식별하고 심실을 분할하기 위해 제브라피시 심장의 해부학 적 구조를 명확하게 시각화하는 것이 매우 중요합니다. 3D 수축기 및 확장기 심장을 재구성하려면 동기화 후 알고리즘에 의해 생성된 폴더를 여는 것으로 시작한 다음 출력 폴더를 엽니다.

첫 번째 수축기 및 확장기 위상을 찾아 프레임 번호를 기록합니다. 그런 다음 상태 폴더별로 출력을 열고 기록된 프레임 번호와 동일한 숫자를 가진 폴더를 찾습니다. 폴더의 이미지를 3D TIF 파일로 변환하고 diastole의 이름을 지정합니다.

티프와 시스톨.tif. 심실의 세분화를 수행하려면 파일 및 열린 데이터를 클릭하여 이미지 분석 소프트웨어를 엽니다. 그런 다음 디아스톨을 로드합니다.

티프와 슬리프. 이미지 설정에 따라 복셀 크기를 입력합니다. 세분화 패널을 클릭하고 기본 제공 임계값 도구를 사용하여 심실 부분을 수동으로 분할합니다.

그런 다음 배변 분석에 영향을 미치기 때문에 분할 된 심실의 대실 운하와 유출 관을 제거합니다. 세분화가 완료되면 프로젝트 패널을 클릭하고 diastole.labels를 마우스 오른쪽 단추로 클릭합니다. tif 및 systole.labels.

콘솔의 탭을 클릭하고 데이터를 3D TIF 파일로 저장하려면 데이터를 내보냅니다. prepimage_1 열립니다. 프로그래밍 환경에서 m, 5 줄에 InPath의 폴더가 원본 및 분할 된 TIF 파일을 포함하고 있는지 확인하고 라이브 4에서 슬라이스를 3D TIF 파일의 조각 수로 변경합니다.

코드를 실행하면 5개의 새 3D TIF 파일과 두 개의 새 폴더가 생성됩니다. 5개의 3D TIF 파일을 모두 이미지 분석 소프트웨어로 가져옵니다. 멀티 플래나 패널로 이동하여 diastole_200 선택합니다.

tIF를 기본 데이터로 지정합니다. x축을 심실의 세로 긴 축과 z축을 심실의 수평 긴 축과 정렬합니다. 다음으로, 경사 YZ 평면에서 세 개의 임의 포인트를 시계 반대 방향으로 선택하고 3D 위치 좌표를 기록합니다.

systole_200.tif 위해 이 프로세스를 반복합니다. 프로젝트 패널을 클릭하고 diastole_200 위해 슬라이스 개체를 만듭니다. diastole_200 마우스 오른쪽 클릭하여 tif.

슬라이스 오브젝트를 선별하고 검색합니다. 생성된 슬라이스 오브젝트를 왼쪽 단추로 클릭하고, 속성 패널 옵션에서 세트 평면을 확인하고, 평면 정의에서 세 점을 선택하고, 이전에 기록된 좌표를 입력합니다. diastole_200 마우스 오른쪽 클릭합니다.

tif, 변환된 이미지를 다시 샘플링검색하고 개체를 만듭니다. 속성 패널에서 슬라이스를 참조로 선택하고 diastole_200.transformed라는 개체를 생성해야 하는 적용을 클릭합니다. 다음으로, diastole_200 마우스 오른쪽 클릭합니다.

변환하고, 리샘플링을 검색하고, 개체를 만듭니다. 모드로 복셀 크기를 선택하고 x로 변경하면 하나와 같고 y는 하나 같으며 z는 속성 패널에서 하나와 같습니다. 적용을 클릭한 다음 생성된 diastole_200 저장합니다.

재샘플링된 개체를 3D TIF 파일로 재샘플링했습니다. 이 프로세스를 다시 반복하여 dialabel에 대해 반복합니다. tif, 테스트.

tif, systole_200. tif, syslabel. tif, 및 테스트.

원고 의 지시에 따라 tif. 다시 샘플링된 6개의 파일을 ImageJ로 가져오고 systole_200 조각을 선택합니다. 대실 운하가 명확하게 시각화되어 슬라이스 수를 기록할 수 있도록 재샘플링됩니다.

이미지 변환 회전 기능을 사용하여 대실 운하를 수직으로 배치합니다. 모든 파일에 동일한 회전을 적용한 다음 모든 창을 닫고 변경 내용을 저장합니다. 다음으로 systole_200 이동합니다.

샘플, syslabel. 다시 샘플링하고, test2. resample_sys 폴더로 다시 샘플링됩니다.

diastole_200 이동합니다. 리샘플링, dialabel. 다시 샘플링하고 테스트합니다.

resample_dia 폴더로 다시 샘플링됩니다. divider_2_8_pieces 열립니다. m및 이미지 디렉토리에 5 줄에 InPath를 변경합니다.

22선의 가변 중간을 대실 운하가 명확하게 시각화되는 슬라이스 번호로 변경합니다. diastole_200 위해 이 프로세스를 반복합니다. 394선과 411호선에서 재샘플링.

코드를 실행합니다. 메시지가 표시되면 심실 중앙과 대실 운하 중앙을 한 번 클릭합니다. 수축기 와 확장기 이미지 행렬을 등록하려면 register_3 엽니 다.

m및 이미지 폴더 경로에 4 줄에 InPath를 변경합니다. 그런 다음 displacement_4 엽니다. m및 이미지 폴더 경로에 대한 InPath를 변경합니다.

프로그램을 실행하여 vector8을 생성합니다. 8 x 4 매트릭스와 txt 파일. 행렬의 각 행에는 x 성분, y 성분, z 성분 및 심실의 특정 세그먼트의 변위 벡터의 합 크기가 포함되어 있습니다.

그런 다음 이러한 값을 스프레드시트로 전송할 수 있습니다. 이 프로토콜은 제브라피시에서 독소루비신 유발 심근 손상에 대한 심장 기능및 감수성의 세그먼트 이질성을 발견하는 데 사용되었습니다. 3에서 4 개의 후 수정에서 24 시간 독소 루비신 치료 후, 심실 세그먼트의 변위는 대조군과 처리 된 그룹 사이에서 비교되었다.

통제 조건하에서, 기저 세그먼트 1 및 6는 가장 큰 변위를 겪고 그외orubicin 유도한 심장 상해에 가장 취약한 그들입니다. 6dpf에서, 대조군 물고기의 세그먼트 변위 벡터의 평균 L2 규범은 정규화 후 3.9에서 8%까지 다양했다. 기저 세그먼트는 1및 6개의 다이아몬드 변위를 회수하여 세그먼트 재생을 제안하는 수준을 제어합니다.

한편, 2D 기저균의 악화는 부정 53에서 음수 38%로, 독소루비신 치료 직후 관찰되었고, 그 후 48시간 후 다이아몬드 변위 결과를 확증하였다. 치료에 대한 응답으로 글로벌 배출 분획 또는 EF의 병렬 감소 및 회수도 관찰되었다. 다이아몬드는 그 때 노치 억제제 DAPT 및 다운스트림 이펙터 NICD 및 NRG1 mRNA를 사용하여 독소루비신 처리 및 노치 통로 변조 도중 적용되었다.

mRNA 미세 주입은 급성 화학 요법 유발 부상 후 다이아몬드 변위와 EF의 감소를 구출했다. 더욱이, 화학요법 후 노치 통로의 억제는 치료 후 48시간 동안 기저 세그먼트및 EF의 다이아몬드 변위 회복을 방해했지만, 억제는 노치 하류 이펙터에 의해 구출되었다. 전통적인 배출 분수는 심근 상해의 무감각하고 지연된 표시기로 알려져 있습니다.

다이아몬드는 연구원이 초점 심장 기능을 정량화하고 제브라피시 배아에 있는 심근 상해에 있는 이질성을 지원할 수 있습니다.