Name: High-Frequency Ultrasound Echocardiography om zebravissen cardiale functie te beoordelen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-03-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 34 s
Description: Leer hoe je hartfunctie bij volwassen zebravissen evalueert met hoogfrequente echocardiografie. Deze niet-invasieve methode kwantificeert cardiale parameters voor onderzoek naar hartziekten en geneesmiddelscreening.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wij danken Fred Roberts' technische ondersteuning en herziening van het manuscript.

Alle procedures met zebravissen zijn goedgekeurd door ons Comité voor institutionele dierenverzorging en -gebruik en voldoen aan de USDA Animal Welfare Act.
1. Experimentele opzet
<ol><li>
Het opzetten van het platform voor beeldverwerving
	<ol>
<li>Met behulp van kleine schaar of een scalpel maken een incisie op een spons op de 12 uur positie om de vis te houden tijdens het scannen. Plaats de spons in een glazen container (figuur 2A). OPMERKING: De positie van de incisie moet voldoende ruimte bieden om de transducer te verplaatsen en ook om de vis balg de waterlijn te houden wanneer het platform wordt gekanteld voor het scannen(figuur 2). De incisie kan variëren afhankelijk van de grootte van de vis; Voor een standaardgrootte en gewicht moet de incisie echter ongeveer 2,5 cm x 0,7 cm x 0,5 cm (lengte, breedte en diepte) bedragen. De glazen container moet ten minste 6 cm diep zijn om waterlekkage te voorkomen tijdens het beeldvorming van de vis.</li>
		<li>Breng de glazen doos met de spons op het ultrasone platform aan, bijvoorbeeld met dubbelzijdige tape. Zorg ervoor dat de glazen doos zich in het midden van het platform bevindt en stevig vastzit(figuur 2B).</li>
		<li>Kantel het platform ongeveer 30° naar voren met de knop aan de linkerkant van de platformhouder(figuur 2B). Vul het glasvierkant met 200-250 mL vissysteemwater dat 0,2 mg/mL tricaine methaansulfonaat bevat (MS222). OPMERKING: Tricaine kan worden bereid als een 4 mg/mL voorraad oplossing in Tris 40 mM pH 7 en verder verdund tot de gewenste concentratie in het vissysteem water; 0,2 mg/mL bleek de beste concentratie te zijn16. De 4 mg/mL tricaine stock oplossing kan gedurende een maand lang worden opgeslagen bij -20 °C of bij 4 °C.</li>
		<li>Plaats de transducer in de micromanipulatorhouder op het werkstation en draai de inkeping van de transducer naar de operator. Houd de array parallel aan de grond met de werkende kant longitudinale met betrekking tot het podium (zie figuur 2B). Laat voldoende ruimte (10 cm aan beide zijden) voor de nu aangesloten transducer-rail systeem te bewegen langs de x- en y-assen.</li>
		<li>Log in op de besturingssoftware en kies Muis (Klein) Vasculair. Maak een nieuwe studie en een nieuwe serie voor elk dier opgenomen in de studie. Zoek de nieuwe studieknop aan de linkerkant van het scherm op de browserpagina (de weergave begint in de B-modus).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Behandeling van de vis
OPMERKING: Zebravissen die in deze studie werden gebruikt, waren volwassen, 11 maanden oude mannen van de wilde stam AB/Tuebingen (AB/TU). Zebravissen werden onderhouden in een stand-alone flow-through aquarium systeem op 28 °C in een constante lichtcyclus ingesteld als 14 uur licht / 10 h donker. Zebravissen werden twee maal per dag gevoed met pekelgarnalen (Artemia nauplii) en droogvoedselvlokken.
<ol><li>Breng met behulp van een visnet de vis over in een klein tankmet systeemwater met 0,2 mg/mL tricaine. Wacht tot de vis volledig verdoofd is (geen beweging en geen reactie op aanraking).</li>
	<li>Met behulp van een plastic theelepel, voorzichtig en snel de vis in de glazen doos met de spons in de eerder gemaakte incisie met ventrale kant van de vis naar boven. OPMERKING: Zorg ervoor dat het hoofd van de vis is gepositioneerd in de richting van de exploitant (dezelfde richting als de inkeping van de transducer) en op een iets hoger niveau in vergelijking met de rest van het lichaam om een betere hartvisualisatie te bereiken.</li>
	<li>Laat de transducer (met het handvat op het railsysteem) voorzichtig zakken en plaats deze in de lengterichting en dicht bij de ventrale kant van de vis met de inkeping van de transducer tegenover de operator. Laat 2-3 mm (niet meer dan 1 cm) speling van de vis. Pas het platform aan met betrekking tot de transducer met behulp van de micromanipulator in alle 3 assen totdat het vishart wordt gevisualiseerd en start vervolgens met het verwerven van afbeeldingen. De hoek van de transducer mag niet worden gewijzigd tijdens de volledige beeldverwerving(figuur 2C). OPMERKING: Zolang er voldoende nabijheid is (tot 1 cm), zorgt het water bovenop de vis voor een contactoppervlak via vloeibare oppervlaktespanning die overdracht van de ultrasone golven tussen de sonde en de vis mogelijk maakt. Daarom is het niet nodig om de transducer tegen de vis te duwen. Probeer deze stap te voltooien en voltooi de scan in minder dan 3 minuten om vissterfte of een afname van de hartslag tijdens het verkrijgen van afbeeldingen te voorkomen. Gebruik indien nodig een timer. Het hart is te vinden aan de bovenzijde van het scherm naar de linkerkant van het oog, die gemakkelijk kan worden gevisualiseerd als het verplaatsen van de x-as helemaal naar rechts. Als er nog steeds moeite is om het hart te vinden terwijl u in de B-modus zit, schakelt u over naar de Doppler-modus, die het mogelijk maakt de bloedstroom te volgen (rood geeft het bloed dat naar de operator stroomt) en het lokaliseren van het hart.</li>
</ol>3. Beeldverwerving
OPMERKING: Zie Tabel met materialen voor imaging systeem en beeldanalyse software.
<ol><li>B-modus voor longitudinale weergave
	<ol>
<li>Na het lokaliseren van het hart, selecteren of verblijven in B-Mode (gevonden aan de linkerkant van het touchscreen na het starten van een nieuwe serie) en het veld te verminderen om in te zoomen en hebben een kijkje op het hart voor gemakkelijker traceren tijdens de analyse.</li>
		<li>Om een beter en duidelijker zicht op het hart in B-Mode beeldverwerving, verminderen het veld door in te zoomen. Gebruik het touchscreen om het veld op zowel de x- als y-assen handmatig te verkleinen.</li>
		<li>Verbeter indien nodig de kwaliteit/het contrast van de afbeelding door het dynamisch bereik in te stellen op 45-50 dB. Ga naar de besturingselementen in de B-modus in de optie Meer besturingselementen en sla de wijziging vervolgens op in Modus-voorinstellingen. Tik op Voorinstellingen voor modus om telkens de instelling voor geoptimaliseerde beeldacquisitie te selecteren voordat u een nieuwe reeks gaat weergeven.</li>
		<li>Neem zoveel afbeeldingen als gewenst in het lange asvlak door Afbeelding opslaante selecteren. OPMERKING: Meer gedetailleerde informatie en trainingsbronnen over het werven van afbeeldingen zijn te vinden op <a href="https://www.visualsonics.com/product/software/vevo-lab" target="_blank">https://www.visualsonics.com/product/software/vevo-lab</a> en <a href="https://www.visualsonics.com/Learning-hub-online-video-training-our-users" target="_blank">https://www.visualsonics.com/Learning-hub-online-video-training-our-users</a>
</li>
	</ol></li>
	<li>Longitudinale Weergave Pulsgolf
	<ol>
<li>Schakel over naar Color Doppler voor bloedstroomdetectie (selecteer Kleurknop) en acquisitie (linksonder in het touchscreen na het starten van een nieuwe serie).</li>
		<li>Met behulp van het aanraakscherm plaats het kwadrant op de top van de atrioventriculaire klep en lokaliseren van de instroom, die zal worden onderscheiden door de rode kleur signaal(figuur 3A). Verminder het kwadrantgebied zoveel mogelijk om de framesnelheid te verhogen. OPMERKING: Verlaag de kleurpuls-herhaling-frequentie (Color PRF) (snelheidsbereik) om ervoor te zorgen gele kleur kan worden gezien in de snelheid profiel van de Color Doppler afbeelding. Dit zal het bereik van snelheden die kunnen worden gezien en zal helpen om een mozaïek van kleur die het mogelijk maken om duidelijker te visualiseren de pieksnelheden te creëren.</li>
		<li>Activeer pulsgolf (selecteer PW)Doppler Mode om de instroomsnelheid van ventriculaire bloedte te bemonsteren. Plaats de monstervolumepoort in het midden van de atrioventriculaire klep (waarbij het rode kleursignaal gelish wordt) om de maximale stroomsnelheid te detecteren. Pas de PW-hoek op het scherm aan met uw vingers, zodat deze wordt uitgelijnd met de richting van de bloedinstroom. Druk op start of update om te beginnen met het bemonsteren van de snelheid van het bloed stroomt in de ventrikel. OPMERKING: Zorg ervoor dat de hoek juiste lijn is parallel aan de bloedstroom om consistente en reproduceerbare resultaten te bieden. Het plaatsen van de hoek juiste lijn, zodat het overeenkomt met de richting van de bloedstroom zal ervoor zorgen dat snelheden nauwkeurig worden vastgelegd.</li>
		<li>Herhaal stap 3.2.3 om de uitstroomsnelheid te bepalen door het Kleur Doppler-kwadrant op de kruising tussen de ventrikel en de bulbus (boluventriculaire klep) te plaatsen en de stroom te lokaliseren, die zal worden onderscheiden door een blauw kleursignaal(figuur 3B). Plaats de monstervolumepoort vlak voor de splitsing van de ventrikel-bulbus en pas de hoekcorrectielijn aan om de richting van de bloedstroom aan te passen. OPMERKING: Zoals eerder vermeld, om nauwkeurige snelheidswaarden te bereiken, moet u ervoor zorgen dat de PW-hoek is uitgelijnd met de bloedstroom.</li>
		<li>Pas de basislijn (balk) aan en verlaag of hoger in het deelvenster stroomsnelheid om de signaalpieken(figuur 3C,D) volledig te detecteren en te traceren. Identificeer de instroompieken in het bovenste/positieve kwadrant (signaal richting de sonde) en de uitstroompieken in het onderste/negatieve kwadrant (signaal dat weggaat van de sonde).</li>
	</ol></li>
</ol>4. Terugwinning van vissen
<ol><li>Zodra het beeld te verwerven is voltooid, met behulp van een theelepel, de overdracht van de vis in regelmatig systeem belucht water vrij van tricaine en laat de vis herstellen (meestal duurt 30 s tot 2 min om kieuw beweging en zwemmen te hervatten).</li>
	<li>Om te helpen herstel, spuit water herhaaldelijk over de kieuwen met behulp van een overdracht pipet ter bevordering van beluchting van het water en zuurstofoverdracht.</li>
</ol>5. Beeldanalyse
<ol><li>Open de beeldanalysesoftware.</li>
	<li>Selecteer een afbeelding en klik op het pictogram voor afbeeldingsverwerking(figuur 4). Met behulp van de beschikbare schaal(figuur 4)pas u de helderheid en het contrast van de afbeelding aan om een duidelijke visualisatie van ventriculaire wanden of bloedstroompatroon mogelijk te maken.</li>
	<li>Open met de afbeelding in de B-modus de vervolgkeuzelijst van de optie PSLAX (parasternal long axis) op het hartpakket/metingen(figuur 4). Selecteer LV-traceer en traceer de ventriculaire binnenwand bij systole en diastole om het ventriculaire gebied (VA) in systole (VAA's) en diastole (VAd), end diastolisch volume (EDV) en einde systolisch volume (ESV) (figuur 5A,B) te verkrijgen. OPMERKING: Volumewaarden worden geëxtrapoleerd van 2D-afbeeldingstraceringen en kunnen afwijken van de 3D-entiteit. Voor alle metingen gemiddeld ten minste 3 representatieve hartcycli per dier.</li>
	<li>Let op het lijnvolume en de uitwerpfractie die automatisch door de software worden berekend en weergegeven. OPMERKING: Lijnvolume en uitwerpfractie kunnen ook handmatig worden berekend met behulp van de formules SV = EDV-ESV EF = (EDV-ESV)/EDV waar SV lijnvolume is, is EDV einddiastolisch volume, is ESV eindsystolisch volume en is EF uitwerpfractie</li>
	<li>Fractionele gebiedswijziging berekenen met behulp van de formule FAC = (VAd - VAs)/ VAd waar FAC is fractionele gebied te veranderen, VAd is ventriculair gebied in diastole, en VA's is ventriculair gebied in systole.</li>
	<li>Bereken de hartoutput met behulp van de formule CO = HR x SV waar CO is hartoutput, HR is hartslag, en SV is beroerte volume</li>
	<li>Meet met behulp van de afbeelding Pulsed Wave Doppler Mode de instroombloedsnelheid door de MV Flow-optie onder het hartpakket te selecteren(figuur 4). Selecteer respectievelijk E of A voor vroege diastole en late diastole en bepaal de pieksnelheden op de grafiek(figuur 3C).</li>
	<li>Meet de uitstroombloedsnelheid door AoV Flow te selecteren en de pieken op de tracering te bepalen (figuur 3D).</li>
	<li>Meet de hartslag met behulp van 2 verschillende methoden voor een betrouwbaardere beoordeling:<ol>
<li>Wanneer het hart wordt gevisualiseerd op het scherm tijdens het verkrijgen van afbeeldingen, tel de beats binnen 10 s en vermenigvuldig het met 6.</li>
		<li>Kies met behulp van de Pulse Wave Doppler-afbeelding op de Vevo LAB-software de hartslagknop en de spoorintervallen tussen 3 opeenvolgende aortastroompieken(figuur 4 en figuur 6).</li>
		<li>Als u gegevens naar een spreadsheet wilt exporteren nadat u de LV en de pieken van de bloedstroom hebt getraceerd, klikt u op rapport | export | opslaan als | excel.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Santoriello, C., Zon, L. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hooked%21+Modeling+human+disease+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Hooked! Modeling human disease in zebrafish.</a> Journal of Clinical Investigation. 122 (7), 2337-2343 (2012).</li>
<li>Verkerk, A. O., Remme, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish%3A+a+novel+research+tool+for+cardiac+%28patho%29electrophysiology+and+ion+channel+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Physiology%22%5BJournal%5D)">Zebrafish: a novel research tool for cardiac (patho)electrophysiology and ion channel disorders.</a> Frontiers in Physiology. 3, 255(2012).</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+%22Cardiovascular+research%22%5BJournal%5D)">Zebrafish as a model to study cardiac development and human cardiac disease.</a> Cardiovascular research. 91 (2), 279-288 (2011).</li>
<li>Poon, K. L., Brand, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+zebrafish+model+system+in+cardiovascular+research%3A+A+tiny+fish+with+mighty+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Global+Cardiology+Science+and+Practise%22%5BJournal%5D)">The zebrafish model system in cardiovascular research: A tiny fish with mighty prospects.</a> Global Cardiology Science and Practise. 2013 (1), 9-28 (2013).</li>
<li>Jopling, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+heart+regeneration+occurs+by+cardiomyocyte+dedifferentiation+and+proliferation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Zebrafish heart regeneration occurs by cardiomyocyte dedifferentiation and proliferation.</a> Nature. 464 (7288), 606-609 (2010).</li>
<li>Mishra, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zebrafish+model+of+amyloid+light+chain+cardiotoxicity%3A+regeneration+versus+degeneration%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+Heart+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Zebrafish model of amyloid light chain cardiotoxicity: regeneration versus degeneration.</a> American Journal of Physiology Heart Circulatory Physiology. 316 (5), H1158-H1166 (2019).</li>
<li>Shin, J. T., Pomerantsev, E. V., Mably, J. D., MacRae, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+cardiovascular+function+confirms+functional+orthology+of+myocardial+contractility+pathways+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Physiologycal+Genomics%22%5BJournal%5D)">High-resolution cardiovascular function confirms functional orthology of myocardial contractility pathways in zebrafish.</a> Physiologycal Genomics. 42 (2), 300-309 (2010).</li>
<li>Mishra, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+amyloidogenic+light+chain+proteins+result+in+cardiac+dysfunction%2C+cell+death%2C+and+early+mortality+in+zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology+Heart+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Human amyloidogenic light chain proteins result in cardiac dysfunction, cell death, and early mortality in zebrafish.</a> American Journal of Physiology Heart Circulatory Physiology. 305 (1), H95-H103 (2013).</li>
<li>Ernens, I., Lumley, A. I., Devaux, Y., Wagner, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+Coronary+Ultrasound+Imaging+to+Evaluate+Ventricular+Function+in+Adult+Zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Zebrafish%22%5BJournal%5D)">Use of Coronary Ultrasound Imaging to Evaluate Ventricular Function in Adult Zebrafish.</a> Zebrafish. 13 (6), 477-480 (2016).</li>
<li>González-Rosa, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+Echocardiography+Reveals+Reestablishment+of+Ventricular+Pumping+Efficiency+and+Partial+Ventricular+Wall+Motion+Recovery+upon+Ventricular+Cryoinjury+in+the+Zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Use of Echocardiography Reveals Reestablishment of Ventricular Pumping Efficiency and Partial Ventricular Wall Motion Recovery upon Ventricular Cryoinjury in the Zebrafish.</a> PLoS One. 9 (12), (2014).</li>
<li>Huang, C. C., Su, T. H., Shih, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+tissue+Doppler+imaging+of+the+zebrafish+heart+during+its+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Zebrafish%22%5BJournal%5D)">High-resolution tissue Doppler imaging of the zebrafish heart during its regeneration.</a> Zebrafish. 12 (1), 48-57 (2015).</li>
<li>Kang, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-frequency+dual+mode+pulsed+wave+Doppler+imaging+for+monitoring+the+functional+regeneration+of+adult+zebrafish+hearts%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Royal+Society+Interface%22%5BJournal%5D)">High-frequency dual mode pulsed wave Doppler imaging for monitoring the functional regeneration of adult zebrafish hearts.</a> Journal of the Royal Society Interface. 12 (103), (2015).</li>
<li>Lee, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemodynamics+and+ventricular+function+in+a+zebrafish+model+of+injury+and+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Zebrafish%22%5BJournal%5D)">Hemodynamics and ventricular function in a zebrafish model of injury and repair.</a> Zebrafish. 11 (5), 447-454 (2014).</li>
<li>Sun, L., Lien, C. L., Xu, X., Shung, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Vivo+Cardiac+Imaging+of+Adult+Zebrafish+Using+High+Frequency+Ultrasound+%2845-75+MHz%29%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">In Vivo Cardiac Imaging of Adult Zebrafish Using High Frequency Ultrasound (45-75 MHz).</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 34 (1), 31-39 (2008).</li>
<li>Wang, L. W., Kesteven, S. H., Huttner, I. G., Feneley, M. P., Fatkin, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Frequency+Echocardiography-+Transformative+Clinical+and+Research+Applications+in+Humans%2C+Mice%2C+and+Zebrafish%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation+Journal%22%5BJournal%5D)">High-Frequency Echocardiography- Transformative Clinical and Research Applications in Humans, Mice, and Zebrafish.</a> Circulation Journal. 82 (3), 620-628 (2018).</li>
<li>Wang, L. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standardized+echocardiographic+assessment+of+cardiac+function+in+normal+adult+zebrafish+and+heart+disease+models%5BTitle%5D)+AND+%22Disease+Models+%26+Mechanisms%22%5BJournal%5D)">Standardized echocardiographic assessment of cardiac function in normal adult zebrafish and heart disease models.</a> Disease Models & Mechanisms. 10 (1), 63(2017).</li>
<li>Lee, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+Assessment+of+Cardiac+Responses+of+Adult+Zebrafish+%28Danio+rerio%29+to+Acute+and+Chronic+Temperature+Change+Using+High-Resolution+Echocardiography%5BTitle%5D)+AND+%22PLOS+ONE%22%5BJournal%5D)">Functional Assessment of Cardiac Responses of Adult Zebrafish (Danio rerio) to Acute and Chronic Temperature Change Using High-Resolution Echocardiography.</a> PLOS ONE. 11 (1), e0145163(2016).</li>
<li>Genge, C. E., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGenge%2C+CE+%22Reviews+of+Physiology%2C+Biochemistry+and+Pharmacology%22">Reviews of Physiology, Biochemistry and Pharmacology</a>. Nilius, B., et al. 171, Springer International Publishing. 99-136 (2016).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

We beschrijven een systematische methode voor echocardiografische beeldvorming en beoordeling van de hartfunctie bij volwassen zebravissen. Echocardiografie is de enige beschikbare niet-invasieve en meest robuuste methode voor levende volwassen vissen cardiale beeldvorming en functionele analyse, en het wordt steeds populairder in zebravissen cardiovasculair onderzoek. De benodigde tijd is kort en maakt een hoge doorvoer en longitudinale studies mogelijk. Er is echter een aanzienlijke variatie in de gebruikte methodologi...

De zebravis(Danio rerio) is een gevestigd eikmodel voor studies naar ontwikkelingsprocessen en menselijke ziekten1. Zebravissen hebben een hoge genetische gelijkenis met de mens (70%), genetische traktatabiliteit, hoge vruchtbaarheid, en optische transparantie tijdens de embryonale ontwikkeling, die het mogelijk maakt directe visuele analyse van organen en weefsels, met inbegrip van het hart. Ondanks het feit dat slechts een atrium en een ventrikel, de zebravissen hart (Figuur 1) is fysiologisch vergelijkbaar met zoogdier vier-kamerharten. Belangrijk is dat de zebravis hartslag, elektrocardiogram morfologie, en actie potentiële vorm lijken op die van de mens meer dan murine soorten2. Deze kenmerken hebben zebravissen een uitstekend model voor cardiovasculair onderzoek en hebben belangrijke5inzichten in hartontwikkeling43,,4 , regeneratie 5 , en pathologische aandoeningen1,3,4, met inbegrip van aderverkalking, cardiomyopathies, hartritmestoornissen, aangeboren hartziekten, en amyloïde lichtketen cardiotoxiciteit1,4,6. Beoordeling van de hartfunctie is mogelijk geweest tijdens de embryonale fase (1-daagse na bevruchting) door middel van directe video-analyse met behulp van high-speed video microscopie7,8. Zebravissen verliezen echter hun transparantie na het embryonale stadium, waardoor functionele evaluaties van normale volwassen harten en late hartaandoeningen worden beperkt. Om deze beperking te overwinnen, echocardiografie is met succes gebruikt als een hoge resolutie, real-time, niet-invasieve beeldvorming alternatief voor de evaluatie van volwassen zebravissen hartfunctie9,10,11,12,13,14,15.
Bij zebravis bevindt het hart zich ventrally in de borstholte onmiddellijk achterstelijk aan de kieuwen met het atrium gelegen rugspier aan de ventrikel. Het atrium verzamelt veneuze bloed uit de sinus venosus en brengt het over naar de ventrikel waar het verder wordt gepompt naar de bulbus arteriosus (Figuur 1). Hier beschrijven we een fysiologisch, onderwaterprotocol om de cardiale functie bij volwassen zebravissen te beoordelen aan de hand van niet-invasieve echocardiografie met behulp van een lineaire array echografiesonde met een middenfrequentie van 50 MHz voor B-modus beeldvorming met een resolutie van 30 μm. Aangezien ultrasone golven gemakkelijk door water kunnen reizen, biedt het houden van de nabijheid tussen de vissen en de scansonde onderwater genoeg contactoppervlak voor hartdetectie zonder behoefte aan ultrasone gel en is over het algemeen minder belastend voor de vissen. Hoewel alternatieve zebravissen echocardiografie systemen werden gemeld door verschillende auteurs9,12,13, hier presenteren we de algemene en meest gebruikte setup die van toepassing is op hoge frequentie echografie bij dieren.
De methode maakt hoge resolutie beeldvorming van de volwassen zebravissen hart, het traceren van hartstructuren, en kwantificering van piek-snelheden van Doppler bloedstroom metingen. We tonen betrouwbare in vivo kwantificering van belangrijke systolische en diastolische parameters, zoals uitwerpfractie (EF), fractionele gebiedsverandering (FAC), ventriculaire bloedinstroom en uitstroomsnelheden, hartslag (HR) en cardiale output (CO). We dragen bij aan het vaststellen van een betrouwbaar scala aan normale gezonde volwassen zebravissen cardiale functionele en dimensionale parameters om een meer nauwkeurige evaluatie van pathologische toestanden mogelijk te maken. Over het algemeen bieden we een robuuste methode om de hartfunctie bij zebravissen te beoordelen, die zeer nuttig is gebleken bij het vaststellen en valideren van zebravissen hart-en vaatziekten modellen6,,16,hartletsel en herstel10,13, en regeneratie11,12, en kan verder worden gebruikt om potentiële geneesmiddelen te evalueren.

<table><tbody><tr><td>Dubbelzijdig plakband</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Visnet</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glazen container - 100 inch hoog</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hoogfrequente transducer</td><td>Fujifilm/VisualSonics</td><td>MX700</td><td>Bandbreedte 29-71 MHz, Centrumzending 50 MHz, Axiale resolutie 30 &micro;m</td></tr><tr><td>Kunststof theelepel</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Schaar of schaar</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kleine visbakken</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sponzen (keukenspons)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Overdrachtpijpjes (afgemeten 3 mL)</td><td>Samco Scientific</td><td>212</td><td></td></tr><tr><td>Tricaine (MS-222)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5040</td><td></td></tr><tr><td>Vevo 3100 beeldvormingssysteem en beeldvormingsstation</td><td>Fujifilm/VisualSonics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vevo LAB software v 1.7.1</td><td>Fujifilm/VisualSonics</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

high-frequency ultrasound echocardiography om zebravissen cardiale functie te beoordelen

High-Frequency Ultrasound Echocardiography to Assess Zebrafish Cardiac Function

De zebravis (Danio rerio) is uitgegroeid tot een zeer populair model organisme in cardiovasculair onderzoek, met inbegrip van menselijke hartziekten, grotendeels te wijten aan de embryonale transparantie, genetische traktaat, en voorzieningen om snelle, high-throughput studies. Echter, het verlies van transparantie beperkt hartfunctie analyse in het volwassen stadium, die modellering van leeftijd-gerelateerde hartaandoeningen bemoeilijkt. Om dergelijke beperkingen te overwinnen, high-frequency echografie echocardiografie bij zebravissen is in opkomst als een haalbare optie. Hier presenteren we een gedetailleerd protocol om de hartfunctie bij volwassen zebravissen te beoordelen aan de hand van niet-invasieve echocardiografie met behulp van hoogfrequente echografie. De methode maakt visualisatie en analyse van zebravissen hartdimensie en kwantificering van belangrijke functionele parameters, met inbegrip van hartslag, slag volume, cardiale output, en uitwerping fractie. Bij deze methode worden de vissen verdoofd en onder water gehouden en kunnen ze na de procedure worden teruggewonnen. Hoewel hoogfrequente echografie een dure technologie is, kan hetzelfde beeldvormingsplatform worden gebruikt voor verschillende soorten (bijvoorbeeld murine en zebravissen) door verschillende transducers aan te passen. Zebravis echocardiografie is een robuuste methode voor cardiale fenotypering, nuttig bij de validatie en karakterisering van ziektemodellen, met name late-onset ziekten; drugsschermen; en studies van hartletsel, herstel en regeneratieve capaciteit.

Het beschreven protocol maakt het mogelijk om belangrijke cardiale en functionele parameters te meten, analoog aan de techniek die wordt gebruikt in de echocardiografie tussen mens en dier. De Beelden van de B-Modus maken het mogelijk om ventriculaire binnenwand in systole en diastole (figuur 5) te traceren en dimensionale gegevens te verkrijgen, zoals kamer- en wandafmetingen, en functionele gegevens, zoals hartslag, slagvolume en cardiale output, evenals pa...

We beschrijven een protocol om hartmorfologie en functie bij volwassen zebravissen te beoordelen met behulp van hoogfrequente echocardiografie. De methode maakt visualisatie van het hart en de daaropvolgende kwantificering van functionele parameters mogelijk, zoals hartslag (HR), hartoutput (CO), fractionele gebiedsverandering (FAC), uitwerpfractie (EF) en bloedinstroom en uitstroomsnelheden.

High-Frequency Ultrasound Echocardiography om zebravissen cardiale functie te beoordelen

The zebrafish (Danio rerio) has become a very popular model organism in cardiovascular research, including human cardiac diseases, largely due to its ...

Het protocol maakt niet-invasieve en hoge resolutie representatie en analyse van volwassen zebravis hartfunctie. Deze methode kan worden gebruikt voor de validatie van volwassen hart-en vaatziekten modellen en potentiële drug schermen. Deze techniek maakt een snelle positionering van de vis mogelijk voor een correcte beeldvorming die nauwkeurige en reproduceerbare resultaten oplevert.Het is niet invasief en uitgevoerd onder water die het mogelijk maakt de snelle terugwinning van de vis. Om het platform voor beeldverwerving op te zetten, gebruikt u een kleine schaar of een scalpel om een incisie te maken op een spons op de positie van 12 uur. Plaats de spons in een glazen container.Met behulp van dubbelzijdige tape, breng de glazen container met de spons op de echografie platform. Zorg ervoor dat de glazen container zich in het midden van het platform bevindt en stevig bevestigd. Kantel het platform ongeveer 30 graden naar voren met behulp van de knop aan de linkerkant van de platformhouder.Vul de glascontainer met ongeveer 200 milliliter vissysteemwater dat 0,2 milligram per milliliter tricaine methaanfonaat bevat. Plaats de transducer in de micromanipulatorhouder op het werkende station en draai de inkeping van de transducer naar de operator. Houd de array parallel aan de grond met de werkende zijde longitudinale met betrekking tot het podium.Laat aan beide zijden voldoende ruimte over 10 centimeter voor het nu aangesloten transducerrailsysteem om langs de x- en y-assen te bewegen. Log in op de besturingssoftware en kies muiskleervasculair. Maak een nieuwe studie en een nieuwe serie voor elk dier geïnduceerd in de studie.Druk op de nieuwe studieknop linksonder op het scherm op de browserpagina. De weergave begint in de B-modus. Breng de vis met behulp van een visnet in een kleine tank met systeemwater met 0,2 milligram per milliliter tricaine.Wacht tot de vis volledig verdoofd is zonder beweging of reactie op aanraking. Breng de vis voorzichtig en snel met de spons in de eerder gemaakte incisie met de ventrale kant van de vis naar boven. Laat de transducer voorzichtig zakken met behulp van het handvat op het railsysteem en plaats deze in de lengterichting en sluit de ventrale kant van de vis met de inkeping van de transducer die naar de bediener wordt gericht.Laat twee tot drie millimeter van de ruimte van de vis. Pas het platform aan op de transducer met behulp van de micromanipulator in alle drie de assen totdat het vishart is gevisualiseerd. Direct na het lokaliseren van het hart, selecteren of verblijf in B-modus en het veld te verminderen door in te zoomen om een kijkje op het hart te bereiken.Verbeter indien nodig de kwaliteit of het contrast van de afbeelding door het dynamisch bereik in te stellen op 45 tot 50 decibel. Ga naar de besturingselementen in de B-modus in de optie meer besturingselementen en sla vervolgens de voorinstellingen voor de modus wijzigen op. Tik op voorinstellingen in de modus om telkens de geoptimaliseerde instelling voor het verkrijgen van afbeeldingen te selecteren voordat u een nieuwe reeks begint te beelden.Neem zoveel foto's als gewenst in het lange as vlak. Schakel vervolgens over naar kleur Doppler voor bloedstroomdetectie en -acquisitie. Plaats met behulp van het touchscreen het kwadrant bovenop de atrioventriculaire klep en lokaliseer de instroom die zich onderscheidt door het rode kleurensignaal.Verklein het kwadrantgebied zoveel mogelijk om de framerate te verhogen. Activeer de pulsgolf Doppler bewegen naar het monster ventriculaire bloedinstroom snelheid. Plaats de monstervolumepoort in het midden van de atrioventriculaire klep om de maximale stroomsnelheid te detecteren.Het rode kleurensignaal wordt geliger. Pas de pulsgolfhoek op het scherm aan met vingers, zodat deze wordt uitgelijnd met de richting van de bloedinstroom. Druk op start of update om te beginnen met de bemonstering van de snelheid van het bloed stroomt in de ventrikel.Bepaal de uitstroomsnelheid door het kleur Doppler kwadrant op de kruising tussen de ventrikel en de bulbus te plaatsen en de stroom te lokaliseren. Dit onderscheidt zich door een blauw kleurensignaal. Plaats de monstervolumepoort vlak voor de verbinding met de ventrikel bulbus en pas de hoekcorrectielijn aan de richting van de bloedstroom aan.Pas de basislijn aan in het stroomsnelheidspaneel om de signaalpieken volledig te detecteren en te traceren. Zodra de beeldaanwinst is voltooid, gebruik een theelepel en breng de vis in regelmatig systeem bespeed water vrij van tricaine en laat de vis herstellen. Om te helpen bij het herstel, spuit water herhaaldelijk over de kieuwen met behulp van een overdracht pipet om beatting van het water en zuurstof overdracht te bevorderen.Het duurt meestal 30 seconden tot twee minuten om kieuwbeweging en zwemmen te hervatten. Open de software voor beeldanalyse. Selecteer een afbeelding en klik op het pictogram voor het verwerken van afbeeldingen.Pas de helderheid en het contrast van de afbeelding aan om een duidelijke visualisatie van ventriculaire wanden of bloedstroompatroon mogelijk te maken. Open met de afbeelding in de B-modus de vervolgkeuzelijst vanaf de optie parasternale lange as op de metingen van het hartpakket. Selecteer LV-sporen en traceer de ventriculaire binnenwand op systole en diastole om het ventriculaire gebied in systole en diastole en diastolisch volume te verkrijgen en het systolische volume te beëindigen.In deze studie, de B-modus beelden toegestaan voor het traceren van ventriculaire binnenwand in systole en diastole en het verkrijgen van dimensionale gegevens zoals kamer en muur afmetingen. Functionele gegevens werden ook verkregen, zoals hartslag, slagvolume en cardiale output, evenals parameters van ventriculaire systolische functie, waaronder fractionele gebiedsverandering en uitwerpfractie. Metingen op het niveau van de atrioventriculaire klep met behulp van kleur Doppler modus beelden ook voorzien ventriculaire instroom en uitstroom bloedsnelheden.Op basis van de pulsgolf Doppler beeld, een hartslag waarde werd gegenereerd door het traceren van drie opeenvolgende aorta stroom pieken. Het belangrijkste is om de echografie platform en de vis correct te positioneren voor nauwkeurige beeldvorming en om de blootstelling van vissen aan tricaine te minimaliseren. Aanvullende methoden ter ondersteuning van deze procedure zijn vis elektrocardiogram voor snelle detectie van hartdisfunctie zoals hartritmestoornissen of histologie methoden om hartweefsel structuur of celdood te evalueren.Deze technieken maken evaluatie van zebravis hartfunctie en het vaststellen van een cardiale fenotype in zebravis hart-en vaatziekten modellen. Het maakt het ook mogelijk om nieuwe geneesmiddelen te testen, hartletsel en regeneratieve capaciteit te bestuderen. Tricaine MS-222 is een huid-, oog- en ademhalingsirriterende stof.Bij het bereiden van tricaine-oplossing moet de beschermingsmiddelen een stofmasker, oogschild en handschoenen bevatten.

high-frequency-ultrasound-echocardiography-to-assess-zebrafish

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

Ontwikkelingsbiologie

This video shows how to perform electrocardiography (ECG or EKG) measurements, a test which measures the electrical activity of the heart, on a zebrafish.

Zebrafish Electrocardiography (ECG): A Minimally Invasive Assay to Evaluate Cardiac Function

Cardiale genexpressie profielen te analyseren tijdens zebravis ontwikkeling van het hart, heeft totaal RNA worden geëxtraheerd uit geïsoleerde harten. Hier presenteren we een protocol voor het verzamelen van functionele / kloppende harten door snelle handmatige dissectie van de zebravis embryo's tot cardiale-specifieke mRNA te verkrijgen.

Grootschalige de zebravis embryonale Hart Dissection voor Transcriptionele Analyse

Het gebruik van zebravissen voor cardiovasculair onderzoek breidt zich uit naar onderzoek naar volwassen harten. Voor deze toepassingen is snelle en eenvoudige isolatie van hartweefsels essentieel om postmortale veranderingen te voorkomen en om een voldoende aantal monsters te verkrijgen. Hier beschrijven we een snelle en reproduceerbare methode voor het dissecteren van harten van volwassen zebravissen.

Herstel van de Adult zebravis Harten voor High-throughput Toepassingen

Hier presenteren we een protocol om te visualiseren ontwikkeling van harten in zebrafish in 4 dimensies (4-D). 4-D imaging, via licht-blad fluorescentie microscopie (LSFM), neemt de 3-dimensionale (3-D) beelden na verloop van tijd te reconstrueren ontwikkelende harten. Laten we kwalitatief en kwantitatief dat schuifspanning activeert endocardial Notch signalering tijdens de ontwikkeling van de zaal, die cardiale trabeculation bevordert.

Licht vel fluorescentie microscopie 4-dimensionale beelden van de gevolgen van het moduleren van Shear Stress op de ontwikkelingslanden Zebrafish hart

Hier presenteren we een betrouwbare, minimaal invasieve en kosteneffectieve methode om elektrocardiogrammen op te nemen en te interpreteren in levende verdoemde volwassen zebravis.

In vivo oppervlakte elektrocardiografie voor volwassen zebravis

Het doel van dit protocol is om een nieuwe methode voor de beoordeling van de segmentale cardiale functie bij embryonale zebravissen onder zowel fysiologische als pathologische omstandigheden te beschrijven.

Verplaatsinganalyse van Myocardiale mechanische vervorming (DIAMOND) onthult segmentale heterogeniteit van cardiale functie bij embryonale zebravis

We beschrijven geoptimaliseerde hulpmiddelen om het hart van de zebravis in vivo te bestuderen met fluorescentiemicroscopie van lichtplaten. In het bijzonder stellen we heldere cardiale transgene lijnen voor en presenteren we nieuwe zachte inbeddings- en immobilisatietechnieken die ontwikkelings- en hartafwijkingen voorkomen. Een mogelijke data-acquisitie- en analysepijplijn aangepast aan cardiale beeldvorming wordt ook verstrekt.

Light Sheet Microscopie van snelle hartdynamica in zebravisembryo's

Dit protocol maakt gebruik van light-sheet beeldvorming om de contractiele functie van het hart bij zebravislarven te onderzoeken en inzicht te krijgen in de hartmechanica door middel van celtracking en interactieve analyse.

4D Light-sheet beeldvorming van hartcontractie van zebravissen

Het onderzoek heeft tot doel technologie te ontwikkelen voor anesthesievrije hartslagmetingen bij bewegende zebravissen. Onze aanpak combineert kortegolf-infraroodbeeldvorming en op machine learning gebaseerde tracking van het hart. Het is een niet-invasieve, labelvrije en gebruiksvriendelijke techniek die geschikt is voor een breed scala aan onderzoeken naar het zebravismodel.

Anesthesievrije hartslagmetingen bij vrij bewegende zebravissen

Dit protocol beschrijft een goedkope lichtmicroscopiemethode om de cardiale morfologie en functie in zebravisembryo's te beoordelen, waardoor een reproduceerbare evaluatie van ontwikkelingscardiotoxiciteit mogelijk is zonder dat er geavanceerde beeldvormingssystemen nodig zijn.

Functionele cardiale beeldvorming in zebravisembryo's met behulp van standaardmicroscopie en videoanalyse: toepassingen in milieu- en biomedisch onderzoek

Leer hoe je hartfunctie bij volwassen zebravissen evalueert met hoogfrequente echocardiografie. Deze niet-invasieve methode kwantificeert cardiale parameters voor onderzoek naar hartziekten en geneesmiddelscreening.

High-Frequency Ultrasound Echocardiography om zebravissen cardiale functie te beoordelen

Meer video's verkennen