Summary

Herhaalde bloedafname voor Blood Tests in Adult zebravis

Published: August 30, 2015
doi:

Summary

Repeated blood sampling is necessary and important in animal research. We developed a novel, non-lethal and reliable method for repeated blood collection from adult zebrafish, and applied this method to the study of blood biochemistry, including glucose metabolism.

Abstract

Herhaalde bloedafname is een van de meest gebruikte technieken uitgevoerd op laboratoriumdieren. Echter, een niet-dodelijke protocol voor bloedafname uit zebravis niet vastgesteld. De vorige methoden voor bloedafname uit zebravis zijn dodelijk, zoals laterale incisie, onthoofding en de staart ablatie. Zo hebben we een nieuwe "herhaalde" bloedafname methode een gedetailleerd protocol waarin deze procedure ontwikkeld, en hier aanwezig. Deze methode is minimaal invasief en resulteert in een zeer lage mortaliteit (2,3%) voor zebravis, waardoor herhaalde bloedmonsters van hetzelfde individu. Het maximale volume bloedafname is afhankelijk van het lichaamsgewicht van de vis. Het volume voor herhaalde bloedafname tussenpozen moet ≤0.4% lichaamsgewicht per week of ≤1% per 2 weken, die werden geëvalueerd door meting van hemoglobine zijn. Bovendien, hemoglobine, nuchtere bloedglucose, plasma triacylglycerol (TG) en totaal cholesterol niveaus in mannelijke en vrouwelijke volwassen zebravissen werden gemeten. We pasten deze methode ook de ontregeling van het glucosemetabolisme in dieet-geïnduceerde obesitas onderzoeken. Deze bloedafname methode vele toepassingen, waaronder glucose en lipidemetabolisme en hematologische onderzoeken, die het gebruik van zebravis zal toenemen menselijke ziekte modelorganisme toestaan.

Introduction

Zebravis winnen steeds populairder als een waardevol model van menselijke ziekten vanwege hun organen en genetica zijn vergelijkbaar met die van mensen 1,2. Op het gebied van de ontwikkelingsbiologie, hebben vele studies aangetoond dat de zebravis en de mens vertonen gemarkeerd gelijkenis in hematopoiesis 3, hemostase 4,5 en myelopoiese 6. Volwassen zebravissen worden ook gebruikt voor het bestuderen immunologische 7, neurodegeneratieve 8 en obesitas gerelateerde ziekten 9 omdat modelorganisme kent gemeenschappelijke pathways met die verstoord menselijke ziekten. Voor overgewicht en obesitas gerelateerde ziekten (diabetes, leververvetting en niet-alcoholische steatohepatitis en atherosclerose), zebravis bloedglucose en lipiden niveaus grondig zijn onderzocht in verschillende transgene en dieet-geïnduceerde zwaarlijvigheid modellen 10-13.

Herhaalde bloed bemonstering van individuele dieren zullen gebruik en december dier te verminderenrease interindividuele verschillen. Echter, herhaalde monstername in kleine dieren zoals zebravis technisch moeilijk vanwege hun relatief kleine bloedvolume en het gebrek aan gemakkelijk toegankelijke vaartuigen. Verschillende werkwijzen voor eenmalige bloedafname van zebravis ontwikkeld, alhoewel deze methoden hebben hun eigen nadelen, zoals dodelijkheid, geassocieerde weefselbeschadiging en beperkte bloedvolume. Zo kan 1-5 gl bloed worden geoogst uit een laterale incisie van ongeveer 0,3 cm in lengte in het gebied van de dorsale aorta 5. Onthoofding met een schaar door te snijden door de schoudergordel kan 5-10 ul bloed 10 te verzamelen. Een andere handige bloedafname methode is staart ablatie 14. Hartpunctie is één potentiële alternatieve methode voor herhaalde bloedafname van dezelfde vis, maar de zeer kleine hoeveelheid verkregen (ongeveer 50 nl) met deze procedure beperkt het aantal analyses die kan worden uitvoemed 11. Dienovereenkomstig is een nieuw protocol nodig om herhaaldelijk niet-dodelijke bloedmonsters, die een kritische vooruitgang nodig zou zijn voor dit organisme een standaard modelorganisme voor menselijke ziekten mogelijk. Deze techniek zou het mogelijk maken het testen van farmacologische respons, ontdekking van moleculaire biomarkers voor de diagnose, bepaling van prognose en het volgen van verschillende ziekten, zoals stofwisselingsziekten, degeneratieve ziekten en verschillende soorten tumoren.

We daarom een minimaal invasieve werkwijze voor het verkrijgen van bloed uit zebravis serie 15. Hier laten we de procedure visueel en een gedetailleerd protocol voor deze techniek. Met behulp van deze methode, werden de normale waarde op basis van verschillende parameters, zoals hemoglobine, nuchtere bloedglucose en lipiden in het bloed van gezonde volwassen zebravissen geëvalueerd. Daarnaast hebben we ook onderzocht of deze methode geschikt is voor studies die seriële monsters per m nodigMonitoring van de temporele veranderingen in de bloedsuikerspiegel tijdens overvoeding experimenten.

Protocol

Alle dierlijke procedures werden goedgekeurd door de ethische commissie van Mie University, en werden uitgevoerd volgens de Japanse dierenwelzijn regelgeving 'Wet op het Welzijn en beheer van Animals' (Ministerie van Milieu van Japan) en nageleefd internationale richtlijnen. 1. Voorbereiding van de naald LET OP: Alle experimenten werden uitgevoerd onder verdoving, en alle inspanningen werden gedaan om het lijden te minimaliseren. Voor euthanasie, werden vis…

Representative Results

Deze bloedafname methode veroorzaakt minimale schade aan de zebravis (een <1 mm punctie Figuur 1J) en levert een zeer laag sterftecijfer van 2,3%. We onderzochten de maximale hoeveelheid bloed die kunnen worden verzameld uit een enkele vis en evalueerde de relatie met haar lichaamsgewicht (figuur 3). We vonden dat de maximale bloedvolume verzameld lineair was gecorreleerd met het lichaamsgewicht (R = 0,813). Het grootste volume van het bloed verzameld van een individuele vis (lichaam…

Discussion

Wij presenteren hier een gedetailleerd protocol voor serieel verkrijgen van bloed van volwassen zebravissen. Deze werkwijze is eenvoudig uit te voeren en we gebruiken in lab dagelijks. Deze bloedafname methode is gebaseerd op het plaatsen van een glazen capillaire naald in de zebravis de dorsale aorta. Tijdens deze procedure is het essentieel om voorzichtig te zijn om niet ablateren de wervelkolom, omdat het criterium voor het zoeken naar de dorsale aorta. Het verminderen van de wervelkolom letsel zal de overlevingskans…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by JSPS KAKENHI Grant Number 25860294 and 25590073. We would like to thank Ms. Yui Namie for the hand-drawn illustration, and Mr. Koshi Kataoka and Ms. Sayuri Ichikawa for assistance with the zebrafish maintenance.

Materials

Glass capillaries with filament Narishige GD-1 1.0-mm-outer-diameter.
Needle puller Narishige PC-10 To produce the needls
Heparin Wako Pure Chemical Industries 081-00136 For heparinization
Aspirator tube assembly Drummond 2-040-000 For blood collection
Bulb dispenser Drummond 1-000-9000 For blood collection
2-phenoxyethanol Wako Pure Chemical Industries 163-12075 For anesthetizing the fish
DRI-CHEM3500V Fujifilm For hemoglobin measurement
DRI-CHEM Slides Fujifilm Hb-WII For hemoglobin measurement
Glutest Neo Super Sanwa Kagaku Kenkyusho For bood glucose measurement
Wako L-type TG kit Wako Pure Chemical Industries 464-44201 For TG measurement
Wako L-type CHO kit Wako Pure Chemical Industries 460-44301 For total cholesterol measurement
Parafilm M Alcan Packaging PM996 To expel the blood on

References

  1. Lieschke, G., Currie, P. Animal models of human disease: zebrafish swim into view. Nat Rev Genet. 8 (5), 353-367 (2007).
  2. Penberthy, W. T., Shafizadeh, E., Lin, S. The zebrafish as a model for human disease. Front Biosci. 7, d1439-d1453 (2002).
  3. Stachura, D. L., Traver, D. Cellular dissection of zebrafish hematopoiesis. Methods Cell Biol. 101, 75-110 (2011).
  4. Jagadeeswaran, P., Sheehan, J. P. Analysis of blood coagulation in the zebrafish. Blood Cells Mol Dis. 25 (3-4), 239-249 (1999).
  5. Jagadeeswaran, P., Sheehan, J. P., Craig, F. E., Troyer, D. Identification and characterization of zebrafish thrombocytes. Br J Haematol. 107 (4), 731-738 (1999).
  6. Lieschke, G. J., Oates, A. C., Crowhurst, M. O., Ward, A. C., Layton, J. E. Morphologic and functional characterization of granulocytes and macrophages in embryonic and adult. Blood. 98 (10), 3087-3096 (2001).
  7. Iwanami, N. Zebrafish as a model for understanding the evolution of the vertebrate immune system and human primary immunodeficiency. Exp Hematol. 42 (8), 697-706 (2014).
  8. Babin, P. J., Goizet, C., Raldua, D. Zebrafish models of human motor neuron diseases: advantages and limitations. Prog Neurobiol. 118, 36-58 (2014).
  9. Seth, A., Stemple, D. L., Barroso, I. The emerging use of zebrafish to model metabolic disease. Dis Mod Mech. 6 (5), 1080-1088 (2013).
  10. Eames, S. C., Philipson, L. H., Prince, V. E., Kinkel, M. D. Blood sugar measurement in zebrafish reveals dynamics of glucose homeostasis. Zebrafish. 7 (2), 205-213 (2010).
  11. Moss, J. B., et al. Regeneration of the pancreas in adult zebrafish. Diabetes. 58 (8), 1844-1851 (2009).
  12. Oka, T., et al. Diet-induced obesity in zebrafish shares common pathophysiological pathways with mammalian obesity. BMC Physiol. 10 (21), (2010).
  13. Chu, C. Y., et al. Overexpression of Akt1 enhances adipogenesis and leads to lipoma formation in zebrafish. PLoS One. 7 (5), e36474 (2012).
  14. Velasco-Santamaría, Y. M., Korsgaard, B., Madsen, S. S., Bjerregaard, P. Bezafibrate, a lipid-lowering pharmaceutical, as a potential endocrine disruptor in male zebrafish (Danio rerio). Aquat Toxicol. 105 (1-2), 107-118 (2011).
  15. Zang, L., Shimada, Y., Nishimura, Y., Tanaka, T., Nishimura, N. A novel, reliable method for repeated blood collection from aquarium fish. Zebrafish. 10 (3), 425-432 (2013).
  16. Carmichael, C., Westerfield, M., Varga, Z. M. Cryopreservation and in vitro fertilization at the zebrafish international resource center. Methods Mol Biol. 546, 45-65 (2009).
  17. Thorson, T. B. The partitioning of body water in Osteichthyes: phylogenetic and ecological implications in aquatic vertebrates. Biol Bull-US. 120, 238-254 (1961).
  18. Conte, F. P., Wagner, H. H., Harris, T. O. Measurement of blood volume in the fish (Salmo gairdneri gairdneri). Am J Physiol. 205, 533-540 (1963).
  19. Diehl, K. H., et al. A good practice guide to the administration of substances and removal of blood, including routes and volumes. J Appl Toxicol. 21 (1), 15-23 (2001).
  20. Nahas, K., Provost, J. -. P., Baneux, P. H., Rabemampianina, Y. Effects of acute blood removal via the sublingual vein on haematological and clinical parameters in Sprague-Dawley rats. Lab Anim. 34 (4), 362-371 (2000).
  21. Curado, S., et al. Conditional targeted cell ablation in zebrafish: a new tool for regeneration studies. DevDyn. 236 (4), 1025-1035 (2007).
  22. Andersson, O., et al. Adenosine signaling promotes regeneration of pancreatic beta cells in vivo. Cell Metab. 15 (6), 885-894 (2012).
  23. Hiramitsu, M., et al. Eriocitrin ameliorates diet-induced hepatic steatosis with activation of mitochondrial biogenesis. Sci Rep-UK. 4, 3708 (2014).
  24. Zang, L., Shimada, Y., Kawajiri, J., Tanaka, T., Nishimura, N. Effects of Yuzu (Citrus junos Siebold ex Tanaka) peel on the diet-induced obesity in a zebrafish model. J Funct Foods. 10, 499-510 (2014).
  25. Schlegel, A. Studying non-alcoholic fatty liver disease with zebrafish: a confluence of optics, genetics, and physiology. Cell Mol Life Sci. 69 (23), 3953-3961 (2012).
  26. Stoletov, K., et al. Vascular lipid accumulation, lipoprotein oxidation, and macrophage lipid uptake in hypercholesterolemic zebrafish. Circ Res. 104 (8), 952-960 (2009).
  27. Thomas, C. D., et al. Nutrient balance and energy expenditure during ad libitum feeding of high-fat and high-carbohydrate diets in humans. Am J Clin Nutr. 55 (5), 934-942 (1992).

Play Video

Cite This Article
Zang, L., Shimada, Y., Nishimura, Y., Tanaka, T., Nishimura, N. Repeated Blood Collection for Blood Tests in Adult Zebrafish. J. Vis. Exp. (102), e53272, doi:10.3791/53272 (2015).

View Video