Ecocardia ad ultrasuoni ad alta frequenza per valutare la funzione cardiaca del pesce zebra

Sommario

Descriviamo un protocollo per valutare la morfologia cardiaca e la funzione nel pesce zebra adulto utilizzando l'ecocardiografia ad alta frequenza. Il metodo consente la visualizzazione del cuore e la successiva quantificazione dei parametri funzionali, come la frequenza cardiaca (HR), l'uscita cardiaca (CO), il cambiamento dell'area frazionaria (FAC), la frazione di espulsione (EF) e la velocità di afflusso e deflusso del sangue.

Abstract

Il pesce zebra (Danio rerio) è diventato un organismo modello molto popolare nella ricerca cardiovascolare, comprese le malattie cardiache umane, in gran parte a causa della sua trasparenza embrionale, della trattatibilità genetica e dell'amenità a studi rapidi e ad alto potenziale di sviluppo. Tuttavia, la perdita di trasparenza limita l'analisi della funzione cardiaca nella fase adulta, il che complica la modellazione delle condizioni cardiache legate all'età. Per superare tali limitazioni, l'ecocardiografia ad ultrasuoni ad alta frequenza nel pesce zebra sta emergendo come opzione praticabile. Qui, presentiamo un protocollo dettagliato per valutare la funzione cardiaca nel pesce zebra adulto mediante ecocardiografia non invasiva utilizzando ultrasuoni ad alta frequenza. Il metodo consente la visualizzazione e l'analisi della dimensione cardiaca del pesce zebra e la quantificazione di importanti parametri funzionali, tra cui la frequenza cardiaca, il volume dell'ictus, l'uscita cardiaca e la frazione di espulsione. In questo metodo, i pesci sono anestesizzati e tenuti sott'acqua e possono essere recuperati dopo la procedura. Sebbene gli ultrasuoni ad alta frequenza siano una tecnologia costosa, la stessa piattaforma di imaging può essere utilizzata per diverse specie (ad esempio, murine e pesci zebra) adattando diversi trasduttori. L'ecocardiografia del pesce zebra è un metodo robusto per la fenotipizzazione cardiaca, utile nella convalida e caratterizzazione dei modelli di malattia, in particolare le malattie ad esordio tardivo; schermi di droga; e studi di lesioni cardiache, recupero e capacità rigenerativa.

Introduzione

Il pesce zebra (Danio rerio) è un modello di vertebrato ben consolidato per gli studi sui processi di sviluppo e sulle malattie umane¹. I pesci zebra hanno un'elevata somiglianza genetica con l'uomo (70%), la trattatibilità genetica, l'elevata fecondità e la trasparenza ottica durante lo sviluppo embrionale, che consente l'analisi visiva diretta di organi e tessuti, compreso il cuore. Pur avendo un solo atrio e un ventricolo, il cuore di pesce zebra (Figura 1) è fisiologicamente simile ai cuori a quattro camere di mammiferi. È importante sottolineare che la frequenza cardiaca del pesce zebra, la morfologia dell'elettro....

Protocollo

Tutte le procedure relative al pesce zebra sono state approvate dal nostro Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali e sono conformi all'USDA Animal Welfare Act.

1. Configurazione sperimentale

1. Impostazione della piattaforma per l'acquisizione di immagini
   1. Utilizzando piccole forbici o un bisturi fare un'incisione su una spugna nella posizione 12 ore per tenere il pesce durante la scansione. Posizionare la spugna in un contenitore di vetro (Figura 2A).
      NOTA: La posizione dell'incisione dovrebbe consentire spazio sufficiente per spostare il t....

Risultati

Il protocollo descritto consente la misurazione di importanti parametri cardiaci dimensionali e funzionali, analogamente alla tecnica utilizzata nell'ecocardiografia umana e animale. Le immagini In modalità B consentono di tracciare la parete interna ventricolare nella sistole e nella diastole (Figura 5) e di ottenere dati dimensionali, quali le dimensioni di camere e pareti, e dati funzionali, quali frequenza cardiaca, volume dell'ictus e uscita cardiaca, no.......

Discussione

Descriviamo un metodo sistematico per l'imaging ecocardiografico e la valutazione della funzione cardiaca nel pesce zebra adulto. L'ecocardiografia è l'unico metodo disponibile non invasivo e più robusto per l'imaging cardiaco dei pesci adulti vivi e l'analisi funzionale, e sta diventando sempre più popolare nella ricerca cardiovascolare dei pesci zebra. La quantità di tempo necessaria è breve e consente studi ad alto valore di velocità effettiva e longitudinali. Tuttavia, vi è una notevole variazione nella metodologia u.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Nastro
Rete
Contenitore in vetro - 100 pollici di altezza
Trasduttore ad alta frequenza	Fujifilm/VisualSonics	MX700	Larghezza di banda 29-71 MHz, Trasmissione centrale 50 MHz, Risoluzione assiale 30 & micro; m
Cucchiaino
Bisturi o forbici
Piccoli acquari
Spugna (spugna da cucina)
Pipette di trasferimento (graduate 3 mL)	Samco Scientific	212
Tricaina (MS-222)	Sigma-Aldrich	A5040
Vevo 3100 Sistema di imaging e stazione di imaging	Fujifilm/VisualSonics
Vevo LAB sofware v 1.7.1	Fujifilm/VisualSonics

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