ゼブラフィッシュ心臓機能を評価する高周波超音波心エコー検査

ゼブラフィッシュ(Danio rerio)は、発達過程とヒト疾患の研究のための確立された脊椎動物モデル^である1.ゼブラフィッシュは、ヒト(70%)と高い遺伝的類似性を有し、遺伝的な難解性、高い胎児性、および胚発生中の光学的透明性を有し、心臓を含む器官および組織の直接的な視覚分析を可能にする。アトリウムと1つの心室を有するだけにもかかわらず、ゼブラフィッシュの心臓(図1)は哺乳類の四張心と生理学的に類似している。重要なのは、ゼブラフィッシュの心拍数、心電図形態、及び作用電位形状は、マウス種²よりもヒトのものに似ている。これらの特徴は、ゼブラフィッシュを心血管研究のための優れたモデルにし、^,心臓発達^3、4、4再生^5、および動脈硬化症、心筋症^、不整脈、先天性心疾患、アミロイド軽鎖心毒性1、4、6を⁶含む病理学^{的状態31,41、3、4}に関する主要な洞察^を提供してきた。⁴高速ビデオ顕微鏡^7,8を用いた直接ビデオ分析を通じて、胚期(受精後1日間)の間^に8心機能の評価が可能であった。しかし、ゼブラフィッシュは胚性期を超えて透明性を失い、正常な成熟した心臓および遅発性心状態の機能的評価を制限する。この制限を克服するために、心エコー検査は、成体ゼブラフィッシュ心拍^,機能^,,,99、10、11、12、13、14、15^,15を評価する高解像度、リアルタイム、非侵襲的イメージング代替手段としてうまく採用されている^,10。^11121314

ゼブラフィッシュでは、心臓は心室に後ろ側に位置するアトリウムを持つエラの直ちに後部の胸腔に腹腔に位置する。心房は静脈内の血液を静脈内静脈から採取し、心室に移し、そこでさらに球根動脈に送り込まれる(図1)。ここでは、30μmの解像度でBモードイメージングのための50MHzの中心周波数を有する線形アレイ超音波プローブを用いた非侵襲的心エコー検査により、成人ゼブラフィッシュの心機能を評価する生理学的、水中のプロトコルについて述べた。超音波は簡単に水を通過することができるので、魚と水中の走査プローブの間に近接保つことは、超音波ゲルを必要としない心臓検出のための十分な接触面を提供し、全体的に魚にとってストレスが少ない。代替ゼブラフィッシュ心エコーシステムは、いくつかの著者によって報告されました^99,12,,13,ここでは、動物の高周波超音波に適用される一般的かつ最も一般的に使用されるセットアップを提示します.

この方法により、成体ゼブラフィッシュ心臓の高解像度イメージング、心臓構造のトレース、ドップラー血流測定からのピーク速度の定量が可能になります。我々は、駆出率(EF)、分面積変化(FAC)、心室血流および流出速度、心拍数(HR)、心拍出量(CO)などの重要な収縮期および拡張期のパラメータを生体内で確実に定量化することを示す。病理状態をより正確に評価できるように、正常な健康な成体ゼブラフィッシュ心臓機能および次元パラメータの信頼できる範囲の確立に貢献する。全体として、ゼブラフィッシュの心機能を評価するための堅牢な方法を提供し、ゼブラフィッシュ心疾患モデル^66、16、16心臓損傷および回復^10、13、および再生^11、12の確立および検証に¹¹非常に有用であることが証明されており^、12潜在的な薬物を評価するためにさらに使用することができる。¹³