Danio rerio (Danio rerio) to sprawdzony model kręgowców do badań nad procesami rozwojowymi i chorobami ludzkimi1. Danio pręgowany ma wysokie podobieństwo genetyczne do ludzi (70%), podatność genetyczną, wysoką płodność i przezroczystość optyczną podczas rozwoju embrionalnego, co umożliwia bezpośrednią analizę wzrokową narządów i tkanek, w tym serca. Pomimo posiadania tylko jednego przedsionka i jednej komory, serce danio pręgowanego (ryc. 1) jest fizjologicznie podobne do czterokomorowych serc ssaków. Co ważne, tętno danio pręgowanego, morfologia elektrokardiogramu i kształt potencjału czynnościowego bardziej przypominają ludzkie niż mysie2. Te cechy sprawiły, że danio pręgowany stał się doskonałym modelem do badań sercowo-naczyniowych i dostarczył ważnych informacji na temat rozwoju serca3,4, regeneration5 i stany patologiczne1,3,4, w tym miażdżyca, kardiomiopatie, zaburzenia rytmu serca, wrodzone choroby serca i amyloidowy łańcuch lekki Kardiotoksyczność1,4,6. Ocena czynności serca była możliwa w fazie embrionalnej (1 dzień po zapłodnieniu) dzięki bezpośredniej analizie wideo przy użyciu szybkiej wideomikroskopii7,8. Jednak danio pręgowany traci przezroczystość poza stadium embrionalnym, co ogranicza ocenę funkcjonalną normalnych dojrzałych serc i późnych chorób serca. Aby przezwyciężyć to ograniczenie, echokardiografia została z powodzeniem zastosowana jako nieinwazyjna alternatywa obrazowania w czasie rzeczywistym o wysokiej rozdzielczości do oceny funkcji serca dorosłego danio pręgowanego9,10,11,12,13,14,15.
U danio pręgowanego serce znajduje się brzusznie w jamie piersiowej bezpośrednio za skrzelami, a przedsionek znajduje się grzbietowo do komory. Przedsionek zbiera krew żylną z zatoki żylnej i przenosi ją do komory, gdzie jest dalej pompowana do opuszki tętniczej (ryc. 1). W tym miejscu opisujemy fizjologiczny, podwodny protokół oceny czynności serca u dorosłych danio pręgowanego za pomocą nieinwazyjnej echokardiografii przy użyciu liniowej sondy ultradźwiękowej o częstotliwości środkowej 50 MHz do obrazowania w trybie B z rozdzielczością 30 μm. Ponieważ fale ultradźwiękowe mogą łatwo przemieszczać się w wodzie, utrzymywanie bliskiej odległości między rybą a sondą skanującą pod wodą zapewnia wystarczającą powierzchnię kontaktu do wykrywania serca bez potrzeby stosowania żelu ultradźwiękowego i jest ogólnie mniej stresujące dla ryb. Chociaż kilku autorów zgłosiło alternatywne systemy echokardiografii danio pręgowanego9,12,13, tutaj przedstawiamy ogólną i najczęściej używaną konfigurację, która ma zastosowanie do ultradźwięków o wysokiej częstotliwości u zwierząt.
Metoda pozwala na obrazowanie serca dorosłego danio pręgowanego w wysokiej rozdzielczości, śledzenie struktur serca i kwantyfikację prędkości szczytowych na podstawie dopplerowskich pomiarów przepływu krwi. Pokazujemy wiarygodną kwantyfikację in vivo ważnych parametrów skurczowych i rozkurczowych, takich jak frakcja wyrzutowa (EF), frakcyjna zmiana obszaru (FAC), komorowy napływ i odpływ krwi, tętno (HR) i rzut serca (CO). Przyczyniamy się do ustalenia wiarygodnego zakresu normalnych, zdrowych, dorosłych dorosłych ryb danio pręgowanych, parametrów czynnościowych i wymiarowych, aby umożliwić bardziej precyzyjną ocenę stanów patologicznych. Ogólnie rzecz biorąc, zapewniamy solidną metodę oceny funkcji serca u danio pręgowanego, która okazała się niezwykle przydatna w tworzeniu i walidacji modeli chorób serca danio pręgowanego6,16, uraz serca i rekonwalescencja10,13 i regeneration11,12, i może być dalej wykorzystywany do oceny potencjalnych leków.