Morfometrische analyses van vorm: De analysesoftware-toolbox voor craniofaciale vormkwantificatie bij zebravissen

Summary

Dit werk beschrijft een protocol voor het kwantificeren van de vorm van craniofaciaal kraakbeen met behulp van vrije software (tpsDigs2, MorphoJ en PAST) om veranderingen in gezichtsstructuur bij zebravislarven te meten.

Abstract

Foetale alcoholspectrumstoornissen (FASD) worden gekenmerkt door een wisselende reeks fysieke, cognitieve en gedragsmatige beperkingen veroorzaakt door prenatale blootstelling aan ethanol, waaronder die welke het gezichtsskelet aantasten. Ethanolgevoelige genetische loci dragen bij aan deze hoge mate van variatie in FASD, wat de analyse van de gezichtsvorm bemoeilijkt. We hebben eerder aangetoond dat we deze veranderingen in gezichtsvorm kunnen analyseren door gen-ethanol interacties bij zebravissen. Zebravissen zijn een ideaal model om deze variatie te analyseren om verschillende redenen; (i) 70% van de genen zijn orthologen tussen mensen en zebravissen; (ii) externe bemesting stelt onderzoekers in staat om timing en dosering van ethanolbehandelingen te regelen; (iii) de structuur van hun gezichtsskelet wordt behouden met gewervelden; (iv) doorschijnende larven maken directe waarneming van veranderingen in de craniofaciale skeletstructuur tijdens de ontwikkeling mogelijk. Het analyseren van de vorm van het craniofaciale skelet kan echter moeilijk volledig te beoordelen zijn met eenvoudige lineaire metingen, omdat deze geen algemene vormveranderingen vastleggen. Daarnaast kunnen veranderingen in hoofdgrootte de interpretatie van data bemoeilijken. Om dit aan te pakken, hebben we een morfometrische benadering toegepast, waarbij we de algehele gezichtsvorm analyseerden via hoofdcomponentanalyses via freewaresoftware, tpsDigs2, MorphoJ en PAST. De combinatie van deze software maakt het mogelijk om de algehele gezichtsmorfologie paargewijs te vergelijken. Hier schetsen we onze aanpak en analyse van de gezichtsvorm bij met ethanol behandelde zebravismutanten met behulp van deze programma's om een reeks complementaire multivariate statistische analyses uit te voeren.

Introduction

Fetale Alcohol Spectrum Disorders (FASD) worden gekenmerkt door een breed scala aan ontwikkelingsafwijkingen, waaronder gedrags-, neurologische en fysieke^{aandoeningen 1,2}. Tot deze fysieke afwijkingen behoren craniofaciale defecten, zoals kaakhypoplasie 3,4,5,6. Hoewel timing en dosering van ethanolblootstelling bijdragen aan de complexe etiologie van FASD, speelt genetische bijdrage een belangrijke rol in FASD-etiologie^<....

Protocol

Alle zebravislarven die bij deze procedure werden gebruikt, zijn gekweekt en gefokt volgens vastgestelde IACUC-protocollen goedgekeurd door de University of Louisville²³.

OPMERKING: De zebravisstam bmp7a^ty68a24 en wildtype-broers en zussen (allemaal in de AB-achtergrond) werden in deze studie gebruikt, waarbij volwassen vissen op 28,5 °C werden gehouden met een licht/donker cyclus van 14/10 uur. Gebruik de juiste lijnen volgens de gewenste experimentele uitkomsten. Gebruik water dat gesteriliseerd is door omgekeerde osmose. Geslacht als bio....

Results

Om door ethanol veroorzaakte veranderingen in gezichtsvorm bij zebravissen te identificeren, combineerden we vrij beschikbare softwaretoepassingen om morfologische gegevens van het gezichtsskelet te genereren en te kwantificeren. Embryo's van bmp7a heterozygote volwassen dragervissen werden gegenereerd en behandeld met ethanol van 6-24 hpf. Larven van deze kruisingen werden vastgezet op 5 dpf, en de gezichtskraakbeen werd gekleurd met Alcian Blue. Beelden van het viscerocranium .......

Discussion

FASD wordt gekenmerkt door een breed scala aan ontwikkelingsafwijkingen, waaronder craniofaciale defecten zoals kaakhypoplasie. Zebravissen zijn een sterk voorbeeld van FASD vanwege hun genetische conservering bij mensen, hoge vruchtbaarheid, doorschijnende larven en externe bevruchting. Zebravissen worden al decennialang gebruikt om zowel de vorming van het craniofaciale skelet als de impact van ethanol op de ontwikkeling ^te bestuderen 6,12,13,15,18,2.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
tpsUtil, tpsDig2, MorphoJ	https://sbmorphometrics.org		Freeware Software - may require administrative permissions to download
PAST	https://www.nhm.uio.no/english/research/resources/past/		Freeware Software - may require administrative permissions to download
Compound Brightfield Microscope	Olympus	BX53