מחקר זה נתמך על ידי ה- NIH (HL107304 ו- HL081753) וקרן מאיו (המרכז לגילוי ביו-רפואי ומרכז מחקר לב וכלי דם) ל- X.X. J.L. ממומן על ידי קרנות המחקר הבסיסיות עבור האוניברסיטאות המרכזיות של אוניברסיטת מרכז דרום, מס '56021702. תודה מיוחדת לבניניו גור וקוונטין סטיבנס על ניהול מתקן דגי הזברה.

כל ההליכים שנערכו אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של מאיו קליניק, תוך שמירה על הסטנדרטים המפורטים ב"מדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה" (National Academies Press, 2011). כל דגי הזברה במחקר שייכים לזן הקריוטיפ ההודי הפראי (WIK). פרטי הריאגנטים והציוד ששימש למחקר מפורטים בטבלת החומרים<...

הזרקה תוך צפקית אופטימלית להעברת תרכובות בדגי זברה בוגרים

<ol>
	<li>Tavares, B., Lopes, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+Zebrafish+in+biomedical+research.">The importance of Zebrafish in biomedical research.</a> Acta Medica Portuguesa. 26 (5), 583-592 (2013).</li><li>Dang, M., Henderson, R. E., Garraway, L. A., Zon, L. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+drug+administration+in+the+adult+zebrafish+using+oral+gavage+for+cancer+preclinical+studies.">Long-term drug administration in the adult zebrafish using oral gavage for cancer preclinical studies.</a> Disease Model Mech. 9 (7), 811-820 (2016).</li><li>Sciarra, J. B., Tyler, A., Kolb, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+gelatin-based+diet+for+oral+dosing+juvenile+to+adult+zebrafish+(Danio+rerio).">A gelatin-based diet for oral dosing juvenile to adult zebrafish (Danio rerio).</a> Lab Animal Sci Prof. , 32-35 (2014).</li><li>Kinkel, M. D., Eames, S. C., Philipson, L. H., Prince, V. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraperitoneal+injection+into+adult+zebrafish.">Intraperitoneal injection into adult zebrafish.</a> J Vis Exp. (42), e2126 (2010).</li><li>Pugach, E. K., Li, P., White, R., Zon, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retro-orbital+injection+in+adult+zebrafish.">Retro-orbital injection in adult zebrafish.</a> J Vis Exp. (34), e1645 (2009).</li><li>Liu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraperitoneally+delivered+mesenchymal+stem+cells+alleviate+experimental+colitis+through+THBS1-mediated+induction+of+IL-10-competent+regulatory+B+cells.">Intraperitoneally delivered mesenchymal stem cells alleviate experimental colitis through THBS1-mediated induction of IL-10-competent regulatory B cells.</a> Front Immunol. 13, 853894 (2022).</li><li>De Smet, L., Ceelen, W., Remon, J. P., Vervaet, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+drug+delivery+systems+for+intraperitoneal+therapy+to+extend+the+residence+time+of+the+chemotherapeutic+agent.">Optimization of drug delivery systems for intraperitoneal therapy to extend the residence time of the chemotherapeutic agent.</a> The Scientific World Journal. 2013, 720858 (2013).</li><li>Dakwar, G. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomedicine-based+intraperitoneal+therapy+for+the+treatment+of+peritoneal+carcinomatosis-Mission+possible.">Nanomedicine-based intraperitoneal therapy for the treatment of peritoneal carcinomatosis-Mission possible.</a> Adv Drug Deliv Rev. 108, 13-24 (2017).</li><li>Al Shoyaib, A., Archie, S. R., Karamyan, V. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraperitoneal+route+of+drug+administration:+should+it+be+used+in+experimental+animal+studies.">Intraperitoneal route of drug administration: should it be used in experimental animal studies.</a> Pharmaceutical Res. 37, 1-17 (2020).</li><li>Ma, X., Ding, Y., Wang, Y., Xu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+doxorubicin-induced+cardiomyopathy+model+in+adult+zebrafish.">A doxorubicin-induced cardiomyopathy model in adult zebrafish.</a> J Vis Exp. (136), e57567 (2018).</li><li>Wang, L. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardized+echocardiographic+assessment+of+cardiac+function+in+normal+adult+zebrafish+and+heart+disease+models.">Standardized echocardiographic assessment of cardiac function in normal adult zebrafish and heart disease models.</a> Disease Model Mech. 10 (1), 63-76 (2017).</li><li>Christidi, E., Brunham, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulated+cell+death+pathways+in+doxorubicin-induced+cardiotoxicity.">Regulated cell death pathways in doxorubicin-induced cardiotoxicity.</a> Cell Death Dis. 12 (4), 339 (2021).</li><li>Zhu, W., Shou, W., Payne, R. M., Caldwell, R., Field, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mouse+model+for+juvenile+doxorubicin-induced+cardiac+dysfunction.">A mouse model for juvenile doxorubicin-induced cardiac dysfunction.</a> Pediatric Res. 64 (5), 488-494 (2008).</li><li>Podyacheva, E. Y., Kushnareva, E. A., Karpov, A. A., Toropova, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+models+of+doxorubicin-induced+cardiomyopathy+in+rats+and+mice.+A+modern+view+from+the+perspective+of+the+pathophysiologist+and+the+clinician.">Analysis of models of doxorubicin-induced cardiomyopathy in rats and mice. A modern view from the perspective of the pathophysiologist and the clinician.</a> Frontiers Pharmacol. 12, 670479 (2021).</li><li>Chaoul, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+drug+administration+techniques+in+zebrafish+models+of+neurological+disease.">Assessing drug administration techniques in zebrafish models of neurological disease.</a> Int J Mol Sci. 24 (19), 14898 (2023).</li><li>Lu, X., Lu, L., Gao, L., Wang, Y., Wang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calycosin+attenuates+doxorubicin-induced+cardiotoxicity+via+autophagy+regulation+in+zebrafish+models.">Calycosin attenuates doxorubicin-induced cardiotoxicity via autophagy regulation in zebrafish models.</a> Biomed Pharmacother. 137, 111375 (2021).</li></ol>

בשונה משתישיטות הזרקת IP 4,10 הקיימות, שיטת הזרקת ה- IP החדשה מאופיינת בתכונות השונות הבאות. ראשית, נעשה שימוש בזווית חדירה ייחודית של מחט (קרוב לאפס); שנית, המחט חודרת לדג דרך מיקום ייחודי, כלומר חור טבעי על פני השטח הגחוני של הדג, שיקל על ההזרקה; ולבסוף, תנוע?...

דג זברה (Danio rerio) זכה לתשומת לב כמודל ניסיוני לחקר מחלות אנושיות מכיוון שבעל חיים זה כולל הומולוגיה גבוהה של גנים ואיברים לבני אדם, הפריה חיצונית, קלות מניפולציה גנטית ושקיפות הגוף לבגרות מוקדמת, המאפשרת מספר עצום של יישומי הדמיה1. בניגוד לתהליך הפשוט של העברת תרופות ישירות למים עבור עוברים וזחלים של דגי זברה, מתן תרופות לדגי זברה בוגרים מציג מאמץ מורכב ומאתגר יותר2.
בדגים בוגרים, תרכובות יכולות להיות מועברות באמצעות טכניקות פסיביות של העברת סמים, כגון מתן ישיר למים, או באמצעות שיטות העברת תרופות דרך הפה כמו gavaging2. גישות אחרות כוללות ציפוי מזון דגים בתרכובות ולאחר מכן הזנת הדגים3, ומתן ישיר של תרופות בלתי מסיסות במים בריכוז קבוע מראש, כולל זריקות רטרו-אורביטליות או תוך צפקיות 4,5. מתן תוך צפקי מועדף למחקרי in vivo של מודלים של מחלות בשל היתרונות הפרמקוקינטיים המובהקים שלו6. שיטה זו מספקת ריכוז גבוה של תרופות וזמן מחצית חיים מורחב בתוך חלל הצפק, ומציעה מסלול יעיל לאספקת תרופות 7,8. הגישה משמשת בדרך כלל במסגרות מחקר כדי להבטיח ספיגה והפצה אופטימלית של תרופות 9. בעוד שיטות מבוססות הזרקה הוכיחו יעילות עבור משלוח יחיד, זריקות ממושכות וחוזרות לעיתים קרובות להוביל נזק לגוף זיהום כרוני2.
נכון לעכשיו, ישנן שתי שיטות של הזרקת IP ב zerbafishבוגר 4,10. עם זאת, לשתי השיטות יש מגבלות כאשר הן מספקות תרכובות רעילות כמו דוקסורוביצין, מה שמוביל לנזק חמור לצורת הגוף ולתמותת דגים. תופעות הלוואי יכולות לסבך באופן משמעותי את פירוש הנתונים. למרות שניתן להתמודד עם אתגרים אלה באמצעות הכשרה מקיפה10, יש צורך ברור בשיטת הזרקת IP חדשה הממזערת את תופעות הלוואי.
כאן, המטרה שלנו היא לפתח שיטה חדשה של הזרקת IP המותאמת להעברה יעילה של דוקסורוביצין לדגי זברה בוגרים, ולהקל על יצירת מודלים אמינים של קרדיומיופתיה הנגרמת על ידי דוקסורוביצין (DIC) עם נזק גוף מינימלי ותמותה נלווית.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>10 &#956;L NanoFil-syringe</td>
			<td>World Precision Instruments, Inc</td>
			<td>NANOFIL</td>
			<td>injection tool</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>34 G needle</td>
			<td>World Precision Instruments, Inc</td>
			<td>NI34BV-2</td>
			<td>injcetion tool</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>60 mm Petri dish</td>
			<td>fisher scientific/fisherbrand</td>
			<td>FB0875713A</td>
			<td>placing the sponge&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>SMZ800</td>
			<td>Injceting the Dox</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doxorubicin hydrochloride</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D1515-10MG</td>
			<td>drug for creating DIC model&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Echocardiography</td>
			<td>VISUAL SONICS</td>
			<td>Vevo 3100</td>
			<td>measuring cardiac function</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Foam Sponge</td>
			<td>Jaece Industries</td>
			<td>L800-D</td>
			<td>placing the fish</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hank&#39;s balanced salt solution (HBBS)</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>14025076</td>
			<td>Vehicle for Dox</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge&#160;</td>
			<td>southernlabware</td>
			<td>MyFuge/C1012</td>
			<td>collect the Dox solution&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision Balance Scale</td>
			<td>Torbal</td>
			<td>AD60</td>
			<td>Digital scales</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tricaine</td>
			<td>Argent</td>
			<td>MS-222</td>
			<td>Anesthetizing fish</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>1.5 mL</td>
			<td>storage&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>vevo LAB&#160; software</td>
			<td>FUJIFILM VISUAL SONICS&#160;</td>
			<td>5.6.0</td>
			<td>quantification of the heart</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an intraperitoneal injection technique in adult zebrafish that minimizes body damage and associated mortality

דג הזברה הבוגר (Danio rerio), שהוא נגיש גנטית, משמש כמודל בעל ערך לבעלי חוליות לחקר הפרעות אנושיות כגון קרדיומיופתיה. הזרקה תוך צפקית (IP) היא שיטה חשובה המספקת תרכובות לגוף לבדיקת השפעות טיפוליות או ליצירת מודלים של מחלות כגון קרדיומיופתיה הנגרמת על ידי דוקסורוביצין (DIC). נכון לעכשיו, ישנן שתי שיטות של הזרקת IP. לשתי השיטות יש מגבלות בטיפול בתרכובות רעילות כגון דוקסורוביצין, הגורמות לתופעות לוואי המתבטאות בפגיעה חמורה בצורת הגוף ובמוות של דגים. בעוד שניתן להתגבר על חסרונות אלה על ידי הכשרה מקיפה של החוקרים, שיטת הזרקת IP חדשה בעלת תופעות לוואי מינימליות רצויה. כאן, שיטת הזרקת IP ייחודית המסוגלת להתמודד עם תרכובות רעילות מדווחת. ירידה עקבית בתפקוד הלב עלולה לגרום ללא מוות משמעותי של דגים. ניתן לשלוט בטכניקה בקלות על ידי חוקרים שיש להם ניסיון מינימלי עם דגי זברה בוגרים.

Zebrafish (Danio rerio) has gained attention as an experimental model for studying human diseases because this animal encompasses high gene and organ homology to humans, external&#160;fertilization, ease of genetic manipulation, and body transparency into early maturity, which facilitates a myriad of imaging applications1. Unlike the straightforward process of delivering drugs directly to the water for zebrafish embryos and larvae, administering drugs to adult zebrafish presents a more intricate and challenging endeavor2.
In adult fish, compounds can be delivered through passive drug delivery techniques, such as direct administration into the water, or through oral drug delivery methods like gavaging2. Other approaches include coating fish food with the compounds and subsequently feeding the fish3, and direct administration of water-insoluble medications at a predetermined concentration, including retro-orbital or intraperitoneal injections4,5. Intraperitoneal administration is preferred for in vivo studies of disease models due to its distinct pharmacokinetic advantages6. This method provides a high drug concentration and an extended half-life within the peritoneal cavity, offering an effective route for drug delivery7,8. The approach is commonly utilized in research settings to ensure optimal drug absorption and distribution 9. While injection-based methods prove efficient for single delivery, prolonged and repeated injections often lead to body damage and chronic infection2.
Currently, there are two methods of IP injection in adult zerbafish4,10. However, both methods have limitations when delivering toxic compounds like doxorubicin, leading to severe damage to the body shape and fish mortality. The side effects can significantly complicate data interpretation. Although these challenges may be addressed with extensive training10, there is a clear need for a new IP injection method that minimizes side effects.
Here, our goal is to develop a new method of IP injection optimized for the effective delivery of doxorubicin into adult zebrafish, facilitating the generation of reliable doxorubicin-induced cardiomyopathy (DIC) models with minimized body damage and associated mortality.

מחבר זרקור: שיטת הזרקה תוך צפקית חדשנית עבור מודלים של רעילות לב של דגי זברה

טכניקת הזרקה תוך צפקית בדגי זברה בוגרים הממזערת נזקי גוף ותמותה נלווית

We aim to generate anthracycline induced cardiotoxicity models in adult zebrafish so that we can discover new therapeutic genes and compounds. A reliable IP injection method is essential to ensure the success of this project. So previously developed IP injection methods are the classic and alternative techniques.While the classic method penetrates the fish from the abdominal site through midline between the pelvic fins, the alternative method penetrates the fish from the dorsal site located between the pelvic and the anal fins. Owing to the toxicity of doxorubicin, significant body damage and mortality of the fish have been noted using the current two IP methods. New investigators need to be extensively trained before disease models can be reliably established in their hands.We designed a new IP injection method by adjusting the needle penetration location and the needle penetration angle. We inject through a natural hole located in the ventral region between pectoral fins and penetrate through a unique anterior to posterior direction.

בעבר, שתי שיטות intraperitoneal (IP) שימשו לניהול doxorubicin בדגי זברה בוגרים 4,10. בשיטה I, הידועה גם כשיטת הזרקת IP קלאסית כפי שתוארה על ידי Kinkel et al.4, המחט הוחדרה בזווית של 45° לקו האמצע בין סנפירי האגן כאשר הבטן פונה כלפי מעלה. בשיטה II, או שיטת הזרקת IP חלופית כפי ש...

Read this Scientific Article Protocol about Author Spotlight: Novel Intraperitoneal Injection Method for Zebrafish Cardiotoxicity Models at JoVE.com

מתוארת שיטת הזרקה תוך-צפקית חדשה (IP) בדגי זברה בוגרים. בעת טיפול בתרכובות רעילות כגון דוקסורוביצין, הליך זה יעיל יותר משתי שיטות ה- IP שדווחו בעבר. הטכניקה תוכננה להיות מאומצת בקלות על ידי חוקרים בעלי ניסיון מוגבל במודל דגי הזברה.

The adult zebrafish (Danio rerio), which is genetically accessible, is being employed as a valuable vertebrate model to study human disorders such as ...

אנו שואפים ליצור מודלים של רעילות לב המושרה על ידי אנתרציקלין בדגי זברה בוגרים, כך שנוכל לגלות גנים ותרכובות טיפוליים חדשים. שיטת הזרקת IP אמינה חיונית כדי להבטיח את הצלחת הפרויקט הזה. אז שיטות הזרקת IP שפותחו בעבר הן טכניקות קלאסיות ואלטרנטיביות.בעוד השיטה הקלאסית חודרת לדגים מאתר הבטן דרך קו האמצע בין סנפירי האגן, השיטה האלטרנטיבית חודרת לדגים מהאתר הגבי הממוקם בין סנפירי האגן ופי הטבעת. בשל הרעילות של דוקסורוביצין, נזק גוף משמעותי ותמותה של דגים נרשמו באמצעות שתי שיטות ה- IP הנוכחיות. חוקרים חדשים צריכים לעבור הכשרה מקיפה לפני שניתן יהיה לבסס מודלים אמינים של מחלות בידיהם.תכננו שיטת הזרקת IP חדשה על ידי התאמת מיקום חדירת המחט וזווית חדירת המחט. אנו מזריקים דרך חור טבעי הממוקם באזור הגחון בין סנפירי החזה וחודרים דרך כיוון ייחודי קדמי לאחורי.

טכניקת הזרקה תוך צפקית בדגי זברה בוגרים הממזערת נזקי גוף ותמותה נלווית

Abstract