심근 기계 변형의 변위 분석 (DIAMOND) 배아 제브라피시에 있는 심장 기능의 분할 이질성을 제시합니다
Summary
이 프로토콜의 목적은 생리적 및 병리학적 조건 모두에서 배아 제브라피시의 분절 심장 기능 평가를 위한 새로운 방법을 자세히 설명하는 것입니다.
Abstract
제브라피쉬는 심근병증과 재생을 위한 모델 유기체로 점점 더 많이 활용되고 있습니다. 심장 기능을 평가하는 현재의 방법은 세그먼트 역학을 안정적으로 감지하지 못하며 제브라피시에서는 쉽게 실현 가능하지 않습니다. 여기에서 우리는 4차원 (4D) 세그먼트 심장 기능의 정량적 평가를 위한 반자동, 오픈 소스 방법을 제시합니다: 심근 기계적 변형의 변위 분석 (DIAMOND). 형질전환 배아 제브라피쉬는 4D 심장 운동 동기화를 이용하여 광시트 형광 현미경 시스템을 사용하여 생체 내에서 영상을 생성했다. 획득한 3D 디지털 하트는 엔드 시스톨 및 엔드 디아스톨에서 재구성되었으며, 심실은 수동으로 이진 데이터 세트로 분할되었습니다. 그 후, 심장의 방향을 조정하고 진정한 짧은 축을 따라 이소열성 으로 재샘플링하고, 심실은 짧은 축을 따라 8 개의 부분 (I-VIII)으로 균등하게 분할되었다. 끝 수축기와 끝 확장기의 다른 리샘플링 평면과 행렬로 인해 리샘플링된 수축기 및 확장기 이미지 행렬 사이의 원래 공간 관계를 복원하기 위해 이미지 등록에 변환 행렬이 적용되었습니다. 이미지 등록 후, 각 세그먼트의 변위 벡터를 엔드 시스톨에서 엔드 디아스톨까지 3차원(3D)의 질량 중심의 변위를 기준으로 계산하였다. DIAMOND는 방실 운하에 인접한 기저 심근 세그먼트가 가장 높은 기계적 변형을 겪고 독소루비신에 의한 심장 손상에 가장 취약하다는 것을 보여줍니다. 전반적으로, DIAMOND는 생리적 및 병리학적 조건 모두에서 전통적인 배출 분획 (EF)을 넘어 제브라피시 배아의 분할 심장 역학에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
Introduction
화학요법 유도된 심장 독성 및 계속되는 심부전은 화학요법 중단을 위한 주된 이유 의 한개입니다1. 따라서, 심장 기능 평가는 심장 독성의 식별에 중요한 역할을하고, 더 중요한 것은, 화학 요법 다음 초기 심장 부상의 예측에2. 그러나, 심장 기능 평가에 대한 현재의 접근법은 한계를 만난다. 좌심실 배출 분율(LVEF)과 같은 방법은 부상 후 전 세계적으로 종종 지연되는 심장역학만을제공합니다3,4. 조직 도플러 화상 진찰은 세그먼트 심근 변형 정보를 제공하지만 중요한 관찰자 및 관찰자 간 가변성으로 고통받고, 부분적으로 초음파 빔 각도 의존성 으로 인해5. 2차원(2D) 반점 추적은 이론적으로 각도 의존성을 제거하는 심초음파의 B 모드를 이용하지만, 그 정확도는 평면 외 모션6에의해 제한됩니다. 따라서, 세그먼트 심장 기능을 정량화하기위한 엄격한 접근은 연구 및 임상 설정 모두에서 부족하다.
이러한 맥락에서, 우리는 3D 공간에서 심근 질량 중심의 변위 벡터를 결정하기 위해 심근 기계적 변형 (DIAMOND)의 변위 분석을 명명 한 세그먼트 심장 기능 분석을위한 4D 정량화 방법을 개발했습니다. 제브라피쉬(Daniorerio)를동물 모델로 하여 심장 기능 및 독소루비신 유발 심장 독성의 생체내 평가를 위해 DIAMOND를 적용하였으며, 이들의 재생 심근 및 고도로 보존된 발달유전자7로인해 선택되었다. 우리는 더 나아가 분과 다이아몬드 변위와 글로벌 배출 분획(EF) 측정 및 독소루비신 처리 후 2D 균주를 비교했습니다. 다이아몬드 변위를 4D 광시트 형광 현미경 검사법(LSFM)과 통합하여 배아 제브라피시 하트의 렌더링을 획득한 DIAMOND는 방실 운하에 인접한 기저 심근 세그먼트가 가장 높은 기계적 변형을 겪고 급성 독소루비신 심장 손상에 가장 취약하다는 것을 보여준다8.
Protocol
Representative Results
Discussion
세그먼트 심근 기능의 정량화를 위한 엄격한 전략은 심근상해의무감각하고 지연된 표시기로 알려져 있는 전통적인 EF를 넘어 심장 역학을 평가하기 위하여 중요합니다1,4,12. 따라서, 초기 심근 변화의 마커에 대한 관심이 증가하고 있으며, 심실 기능 장애를 예측하는 초기 지표로서 심근 변형 매개 변수를 지원하는 문헌의<sup c…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
본 작품은 미국 심장 협회 보조금 16SDG30910007 및 18CDA34110338, 그리고 건강의 국가 학회 보조금 HL083015, HL111437, HL118650 및 HL129727에 의해 지원되었습니다.
Materials
| Amira6 | FEI | Image analyzing software | |
| DAPT | Millipore Sigma | D5942-5MG | |
| Doxorubicin hydrochloride | Millipore Sigma | D1515-10MG | |
| Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate | Millipore Sigma | E10521-10G | Tricaine |
| MATLAB | MathWorks | Programming environment | |
| MATLAB Image Processing Toolbox | MathWorks | Image processing toolbox |
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