Функциональная визуализация сердца у эмбрионов рыбок данио с использованием стандартной микроскопии и видеоанализа: применение в экологических и биомедицинских исследованиях

Высокоразрешающая микроскопия, флуоресцентные репортёры и цифровой анализ изображений — это некоторые технологии, позволяющие детально оценить эмбриональную функцию сердца у данио-рерио. Поддержание стабильных условий визуализации и минимизация движения эмбрионов остаются серьёзными трудностями для точных измерений функции сердца. Для начала записывайте видео эмбрионов данио-рерио, спустя 96 часов, в несжатых форматах, чтобы обеспечить точный анализ динамики сердечных движений.

Последовательно нажмите на Файл, Открыть, затем выберите AVI-файл в ImageJ для импорта видео. Используйте Analyze, затем нажмите Set Scale, введите известный диаметр поля и включите глобальную опцию применения шкалы ко всем измерениям. Используйте инструменты ROI, чтобы отметить длинные и короткие желудочковые оси во время конечной систолы и конечной диастолы.

Затем определите площадь поверхности желудочков с помощью формулы аппроксимации эллипса. Оцените объём желудочков в конечной диастоле и энд-систоле с помощью эллипсоидной формулы. Теперь вычислите изменение дробной площади и дробное сокращение.

Затем определите объём хода, SV и фракцию выброса (EF). Для автоматизированного анализа запустите программу Z-Embryo Analyzer, нажмите File, затем откройте Video, чтобы импортировать нужное видео. Нажмите кнопку Detect Heart, чтобы программа автоматически определила интересующую область на основе колебаний яркости между видеокадрами. Пусть программное обеспечение проанализирует изменения яркости в выявленной области для оценки частоты сердечных сокращений, затем рассчитайте сердечный выброс.

Графики показывают площадь и объём желудочковой камеры, измеряемые в конце диастолы и концесистоле в эмбрионах данио-рерио через 96 часов после оплодотворения. Количественные различия между энд-диастолой и энд-систолой отражают нормальную систолическую функцию в раннем развитии сердца, что подтверждает применимость этого метода. У здоровых эмбрионов данио-рерио, средний объём инсульта составлял 0,213 нанолитра.

Сердечный выброс составлял 27,8 нанолитра в минуту. Фракция выбросов составляла 41,99%, а средний пульс — 130 ударов в минуту. У здоровых эмбрионов данио-рерио-рего среднее изменение площади составляет 61,2%, а фракционное укорочение — 44,5%. Эмбрионы, подвергшиеся кадмию, демонстрировали аномальную морфологию сердца с увеличенными желудочками и отёком перикарда.

У эмбрионов, подвергшихся воздействию кадмия, объём инсульта был значительно выше, чем у контрольных. Сердечный выброс увеличивался, а частота сердечных сокращений снижалась. Протокол решает недостаток стандартизированных доступных методов для количественной оценки эмбриональной функции сердца данио-рерио-рерио, используя воспроизводимые рабочие процессы.

Этот протокол использует стандартную микроскопию и анализ с открытым исходным кодом, что делает высококачественную кардиологическую оценку возможной без специализированного оборудования. Результаты обеспечивают надёжный протокол, повышающий сопоставимость исследований и позволяющий более точно оценивать кардиальные фенотипы.