Name: in vivo surface electrocardiography for adult zebrafish
Uploaded: 2019-08-01T15:00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Surface Electrocardiography for Adult Zebrafish at JoVE.com

Эта работа была поддержана Национальными институтами здравоохранения R01 HL141452 в TPN. ADInstruments любезно предоставил щедрое финансирование для покрытия расходов на публикацию открытого доступа, но не принимал ажиотажа ни в экспериментальном проектировании, сборе данных, анализе данных этого исследования, ни в доступе к рукописи до публикации.

<ol>
	<li>Arnaout, 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=Zebrafish+model+for+human+long+QT+syndrome.">Zebrafish model for human long QT syndrome.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (27), 11316-11321 (2007).</li><li>Hassel, D., 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=Deficient+zebrafish+ether-a-go-go-related+gene+channel+gating+causes+short-QT+syndrome+in+zebrafish+reggae+mutants.">Deficient zebrafish ether-a-go-go-related gene channel gating causes short-QT syndrome in zebrafish reggae mutants.</a> Circulation. 117 (7), 866-875 (2008).</li><li>Meder, B., 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=Reconstitution+of+defective+protein+trafficking+rescues+Long-QT+syndrome+in+zebrafish.">Reconstitution of defective protein trafficking rescues Long-QT syndrome in zebrafish.</a> Biochemical and Biophysical Research Communication. 408 (2), 218-224 (2011).</li><li>Sieber, S., 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=Zebrafish+as+a+preclinical+in+vivo+screening+model+for+nanomedicines.">Zebrafish as a preclinical in vivo screening model for nanomedicines.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. , (2019).</li><li>Lin, M. H., 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=Development+of+a+rapid+and+economic+in+vivo+electrocardiogram+platform+for+cardiovascular+drug+assay+and+electrophysiology+research+in+adult+zebrafish.">Development of a rapid and economic in vivo electrocardiogram platform for cardiovascular drug assay and electrophysiology research in adult zebrafish.</a> Science Reports. 8 (1), 15986 (2018).</li><li>Milan, D. J., Jones, I. L., Ellinor, P. T., MacRae, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+recording+of+adult+zebrafish+electrocardiogram+and+assessment+of+drug-induced+QT+prolongation.">In vivo recording of adult zebrafish electrocardiogram and assessment of drug-induced QT prolongation.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulation Physiology. 291 (1), H269-H273 (2006).</li><li>Liu, C. C., Li, L., Lam, Y. W., Siu, C. W., Cheng, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+of+surface+ECG+recording+in+adult+zebrafish+reveals+that+the+value+of+this+model+exceeds+our+expectation.">Improvement of surface ECG recording in adult zebrafish reveals that the value of this model exceeds our expectation.</a> Science Reports. 6, 25073 (2016).</li><li>Matthews, M., Varga, Z. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anesthesia+and+euthanasia+in+zebrafish.">Anesthesia and euthanasia in zebrafish.</a> Ilar Journal. 53 (2), 192-204 (2012).</li><li>Westerfield, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The zebrafish book: a guide for the laboratory use of zebrafish (Danio rerio). , (2007).</li><li>Sagie, A., Larson, M. G., Goldberg, R. J., Bengtson, J. R., Levy, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+method+for+adjusting+the+QT+interval+for+heart+rate+(the+Framingham+Heart+Study).">An improved method for adjusting the QT interval for heart rate (the Framingham Heart Study).</a> American Journal of Cardiology. 70 (7), 797-801 (1992).</li><li>Luo, S., Michler, K., Johnston, P., Macfarlane, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+commonly+used+QT+correction+formulae:+the+effect+of+heart+rate+on+the+QTc+of+normal+ECGs.">A comparison of commonly used QT correction formulae: the effect of heart rate on the QTc of normal ECGs.</a> Journal of Electrocardiology. 37 Suppl, 81-90 (2004).</li><li>Vornanen, M., Hassinen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zebrafish+heart+as+a+model+for+human+cardiac+electrophysiology.">Zebrafish heart as a model for human cardiac electrophysiology.</a> Channels (Austin). 10 (2), 101-110 (2016).</li><li>Tsai, C. T., 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=In-vitro+recording+of+adult+zebrafish+heart+electrocardiogram+-+a+platform+for+pharmacological+testing).">In-vitro recording of adult zebrafish heart electrocardiogram - a platform for pharmacological testing).</a> Clinica Chimica Acta. 412 (21-22), 1963-1967 (2011).</li><li>Collymore, C., Tolwani, A., Lieggi, C., Rasmussen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficacy+and+safety+of+5+anesthetics+in+adult+zebrafish+(Danio+rerio).">Efficacy and safety of 5 anesthetics in adult zebrafish (Danio rerio).</a> Journal of American Association of Lab Animal Sciences. 53 (2), 198-203 (2014).</li><li>Sun, Y., 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=Activation+of+the+Nkx2.5-Calr-p53+signaling+pathway+by+hyperglycemia+induces+cardiac+remodeling+and+dysfunction+in+adult+zebrafish.">Activation of the Nkx2.5-Calr-p53 signaling pathway by hyperglycemia induces cardiac remodeling and dysfunction in adult zebrafish.</a> Disease Model and Mechanism. 10 (10), 1217-1227 (2017).</li><li>Franz, M. R., Bargheer, K., Rafflenbeul, W., Haverich, A., Lichtlen, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monophasic+action+potential+mapping+in+human+subjects+with+normal+electrocardiograms:+direct+evidence+for+the+genesis+of+the+T+wave.">Monophasic action potential mapping in human subjects with normal electrocardiograms: direct evidence for the genesis of the T wave.</a> Circulation. 75 (2), 379-386 (1987).</li><li>Chiale, P. A., 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=The+multiple+electrocardiographic+manifestations+of+ventricular+repolarization+memory.">The multiple electrocardiographic manifestations of ventricular repolarization memory.</a> Current Cardiology Reviews. 10 (3), 190-201 (2014).</li><li>Xu, L., 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=3D+multifunctional+integumentary+membranes+for+spatiotemporal+cardiac+measurements+and+stimulation+across+the+entire+epicardium.">3D multifunctional integumentary membranes for spatiotemporal cardiac measurements and stimulation across the entire epicardium.</a> Nature Communications. 5, 3329 (2014).</li></ol>

Авторам нечего раскрывать.

При записи in vivo ECG для взрослых зебры с помощью одного свинца, как мы продемонстрировали в этом исследовании, существует ряд оговорок относительно качества и достоверности результатов записи ЭКГ. Во-первых, при выборе соответствующих анестезии и определении минимальнонеобходимой концентрации анестезии, глубины и продолжительности, сбалансировать анестезию кардиотоксичности с критической необходимостью для подавления движения артефактов и априори определение выживания против терминала экспериментального дизайна. Капитализация на синергетической потенции сочетание нескольких анестезий изразличных классов наркотиков 5,14 и паралитиков1,6, чтобы снизить дозу отдельных агентов5 или введения низкая доза обслуживания после более высокой дозы индукции являются типичными стратегиями. Однако, несмотря на его хорошо известные потенциальные сердечно-респираторные токсичности, в том числе смерть8, трикаин по-прежнему наиболее широко используется, лучший доступный, и только обезбол, утвержденных США пищевых продуктов и медикаментов (FDA) для зебры Анестезии. Tricaine широко используется в ЭКГ записи взрослых зебры либо в качестве одного агента или в сочетании с другими анестезии или паралитических.
Во-вторых, точность размещения свинца может быть обеспечена по крайней мере для здоровой нормальной зебры, используя наши четыре критерия проверки для нормальной кКГ зебры для взрослых. Из четырех критериев проверки, которые мы предлагаем здесь, последние два критерия вместе подтверждают фундаментальное соответствие междуполярностью волны R и волной Т в обычной ЭКГ 5,7,15. Это R и T волна согласование является случайной, но критическое сходство между зебрафиш и человека16,17 нормальных ЭКГ, что способствует клинической актуальности модели сердца зебры в качестве суррогата для сердца человека Электрофизиологии. Однако несколько доброкачественных или злокачественных условий могут привести к аннулированию любого из четырех критериев проверки. Например, r и T волновой конкорд теряетсяв миокардиальной ишемии 7,15. Эта потеря R и T волны соответствия в ишемии миокарда является еще одним поразительным сходством между зебрафиш и человека ЭКГ, что способствует клинической актуальности модели инфаркта миокарда зебры.
Наконец, мы рекомендуем стандартную практику в анализе ЭКГ. С появлением технологии программное обеспечение для анализа ЭКГ может генерировать автоматическую интерпретацию ЭКГ. Тем не менее, мы настоятельно рекомендуем, чтобы обученные люди всегда должны переосмыслить и проверить все ЭКГ на основе соответствующего клинического сценария, ведущего к записи ЭКГ. Регулярная чрезмерная зависимость исключительно от автоматической интерпретации программным обеспечением анализа ЭКГ нецелесообразна, особенно при наличии обычных нормальных вариантов ЭКГ, сердечных патологий или неоптимального размещения свинца.
Это исследование фокусируется на минимально инвазивный метод для кратких сессий записи ЭКГ. Однако, если возникнет необходимость в терминальных длительных сеансах записи ЭКГ продолжительностью в несколько часов,необходимы изменения для обеспечения адекватной оксигенации, гидратации и анестезии путем непрерывного перфузии 6.
Кроме того, увеличьте соотношение сигнала к шуму одним из по крайней мере трех способов. Выбор более мощного усилителя часто является дорогостоящим, если не непрактичным вариантом. Открытие перикардиальный мешок для уменьшения объема проводника является разумным, хотя и инвазивным, подход, который был принят7. Стратегическое размещение свинца для выравнивания свинцовой оси в направлении, параллельном основной оси сердца(рисунок 4B) позволит максимизировать сигналы напряжения ЭКГ, но может потребовать проб и ошибок, особенно при отсутствии перикардиотомии.
Метод допроса IN vivo ECG для взрослых зебры, который мы представили здесь, предлагает четыре основных преимущества. Во-первых, наш минимально инвазивный подход требует только вставки электрода, но не удаление рыбной шкалы или торакотомии-перикардиотомии. Таким образом, сводя к минимуму боль для рыбы, наш подход позволяет повторные допросы ЭКГ в продольных исследований выживания. Во-вторых, когда анестезия адекватно подавляет движение рыбы, система записи ECG in vivo в нашем исследовании последовательно дает удовлетворительное соотношение сигнала к шуму с бесшумными необработанными сигналами. В-третьих, предлагаемая нами заявка на качество четырех критериев обеспечивает точность и надежность данных на ранних стадиях получения данных ЭКГ и сводит к минимуму вариации, зависящие от оператора. Наконец, в частности, наш последний критерий проверки (нормальная волна Т в вертикальном положении) инкапсулирует соответствие волны R и T волны, важной человекоподобной особенностью нормальной ЭКГ зебры(рисунок 1).
Тем не менее, по-прежнему существуют четыре основных ограничения текущей методологии IN vivo ECG для взрослых зебры нашей группой и другими.
Во-первых, отсутствие предметного сотрудничества обусловливает необходимость анестезии с ее ограничивающими последствиями сердечно-респираторной токсичности. Для in vivo ЭКГ допроса, в то время как человеческие пациенты никогда не нуждаются в седанности, зебравсегда всегда требуют анестезии или паралитических веществ, все из которых вызывают переменную сердечно-респираторную токсичности.
Во-вторых, необходимость обеспечения прилагаемых ЭКГ приводит несколько повышает инвазивность в противном случае неинвазивной процедуры. В то время как свинец размещения в теле поверхности ЭКГ записи людей является совершенно неинвазивным, потому что электроды придерживаются человеческого эпидермиса, свинец размещения для in vivo ЭКГ записи зебры является более инвазивным, потому что, как минимум, стальные электроды должны прокола рыбьей кожи для безопасной вставки в мускулатуру рыбы.
Последние два ограничения связаны с анатомическими ограничениями груди и сердца зебры. В-третьих, мизерный размер сердца взрослой зебры требует резкого сокращения количества ЭКГ-проводов. Пока люди охотно приспосабливали 12 руководства в стандартной записи ECG, взрослые zebrafish могут типично приспособить только одиночный однополярный или биполярный свинец. Последствия одного свинца ЭКГ является задачей для оптимизации одновременно амплитуды всех трех Волн P, R и T. Таким образом, важность оптимального и точного размещения свинца в зебрафиш ЭКГ допроса не может быть переоценена. В зебрафиш, волна T представляет собой уникальную проблему обнаружения, потому что это часто самый маленький из этих трех волн. Таким образом, амплитуда волны зебрафиш T должна получить приоритет оптимизации по сравнению с обычно большими волнами P и R.
В-четвертых, определение основной оси сердца зебры, чтобы максимизировать амплитуда волны R может быть сложной задачей. Причина в том, что сердце зебры имеет больше свободы движения в его свободной перикардиальный мешок по сравнению с человеческим сердцем в форме облегающие перчатки, как перикард.
В целом, эти ограничения будут стимулировать будущие инновации метода. С появлением 3D-печати и деформируемой электроники18, есть надежда на прямую имплантацию свинца один день в бодрствования, оповещения, плавание зебры с помощью "сердечный носок" беспроводных датчиков электрода.

Зебрафиш(Danio rerio) сердце расположено anteroventrally к грудной полости между оперкулумом и грудными поясами. Сердце заключено довольно свободно в серебристого цвета перикардиальный мешок. Анатомически сердце зебры отличается от четырехкамерных человеческих и других сердец млекопитающих из-за его уменьшительной шкалы (в 100 раз меньше человеческого сердца) и его двухкамерной структуры, состоящей только из одного предсердия и одного желудочка. Тем не менее, волновые формы электрокардиограммы (ЭКГ) и продолжительность интервала ЗТ обоих видов удивительно схожи(рисунок 1). Соответственно, зебрафиш стала популярной моделью для изучения унаследованных человеком аритмий1,2,3 и для высокопроходимых наркотиков скрининга потенциальных сердечно-токсичности человека4,5 , таких как продление ЗТ.
В обычной оценке сердечных заболеваний человека, экг-экг поверхности тела стала наиболее широко используемым первым неинвазивным диагностическим инструментом с момента его изобретения Эйнховеном в 1903 году. В отличие от этого, с момента первой адаптации тела поверхности ЭКГ записи метода для взрослых зебры в 2006 году6 и несколько модификаций после7, этот метод остается в значительной степени недоступным для многих исследователей в этой области, несмотря на популярность этой модели животных. Для других исследователей, которые выполняли в vivo ЭКГ допроса для взрослых зебры, широкие различия между операторами привели к несоответствию в выводах ЭКГ из различных исследований. Общие причины включают громоздкие и дорогие специализированные устройства и программное обеспечение, низкое соотношение сигнала к шуму, и путаница в отношении размещения электрода, все еще усугубляется неполным пониманием взрослых зебры ЭКГ особенности и механизмов тканей. Учитывая, что in vivo ECG является единственным диагностическим инструментом для электрически фенотипа живой зебры, существует явная потребность в стандартизированном методе для улучшения чувствительности и специфичности, воспроизводимости и доступности.
Здесь мы представляем практический, надежный и проверенный подход к записи и интерпретации электрокардиограмм зебрафиш в vivo(рисунок 2). Используя один биполярный свинец в лобной плоскости, мы исследовали изменения в волновых формах ЭКГ и интервалах продолжительности живой анестезии здорового дикого типа AB взрослых зебры.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Culture dishes</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB087571</td>
			<td>100 mm x 20 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont Forceps</td>
			<td>Fine Sciense Tools</td>
			<td>11253-20</td>
			<td>0.1 x 0.06 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FE136 Animal Bio Amp&#160;</td>
			<td>AD Instruments</td>
			<td>FE231</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iris Forceps</td>
			<td>Fine Sciense Tools</td>
			<td>11064-07</td>
			<td>0.6 x 0.5 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabChart 8 Pro</td>
			<td>AD Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Software with ECG Module</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle electrodes for Animal Bio Amp&#160;</td>
			<td>AD Instruments</td>
			<td>MLA1213</td>
			<td>29 gauge</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Disposable Transfer Pipets</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-669-12</td>
			<td>6 in., 1.2 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PowerLab 4/35</td>
			<td>AD Instruments</td>
			<td>4//35</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>Fine Sciense Tools</td>
			<td>15000-08</td>
			<td>2.5 mm, 0.075 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tricaine (Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>E10521-10G</td>
			<td>MS-222</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo surface electrocardiography for adult zebrafish

Электрокардиограмма волн взрослых зебры и людей удивительно похожи. Эти сходства электрокардиограммы повышают ценность зебры не только как исследовательская модель для сердечной электрофизиологии и миопатий человека, но и как суррогатная модель в высокой пропускной фармскрининге на потенциальную кардиотоксичность людей, таких как продление ЗТ. Таким образом, in vivo электрокардиография для взрослых зебры является электрическим фенотипированием инструмент, который необходим, если не незаменим, для поперечного или продольного in vivo электрофизиологических характеристик. Однако слишком часто отсутствие надежного, практичного и экономически эффективного метода записи остается серьезной проблемой, препятствующей тому, чтобы этот диагностический инструмент in vivo стал более доступным. Здесь мы описываем практический, простой подход к электрокардиографии in vivo для взрослых зебры с использованием низкой технической, экономичной и всеобъемлющей системы, которая дает последовательную, надежную запись. Мы иллюстрируем наш протокол с использованием здоровых взрослых самцов зебры в возрасте 12-18 месяцев. Мы также внедряем стратегию быстрой интерпретации в реальном времени для проверки качества для обеспечения точности и надежности данных на ранних стадиях процесса записи электрокардиограммы.

Рисунок 1 иллюстрирует клиническую значимость метода, представленного здесь. В vivo поверхности электрокардиографии для взрослых зебры является важным электрическим фенотипирование инструмент из-за замечательного сходства между зебрафиш и человека ЭКГ, несмотря на их огромные анатомические различия. Сердце зебры имеет только один предсердий и один желудочек в отличие от человеческого сердца с двумя предсердиями и двумя желудочками (верхний ряд; правый и левый, соответственно). Однако, несмотря на свою кажущуюся анатомическую простоту, сердце зебры разделяет несколько особенностей ЭКГ с человеческим сердцем (нижний ряд; правый и левый, соответственно) Поэтому сердце зебры стало суррогатной моделью для сердца человека электрофизиологии5,12,13. Рисунок 1 иллюстрирует небольшую, но отчетливую волну от живой, здоровой 14-месячной зебры. Тем не менее, в ЭКГ зебры, сивное позиционирование обычно не оптимизировано, чтобы продемонстрировать волну К. Таким образом, волна Q обычно невидима, и комплекс RS чаще всего встречается, чем полный комплекс ЗРС в ЭКГ зебры.
Рисунок 2 обобщает четыре основных действия для проведения минимально инвазивной электрокардиографии in vivo для взрослых зебр. После индукции анестезии (шаг 1) и размещения электрода (шаг 2), мы записали исходные сигналы ЭКГ (шаг 3) от здорового дикого типа AB зебры от 12 до 18 месяцев (n No 9). Наша техника вставки электрода была малоагрессивной, потому что нам не нужно было чистить рыбьи чешуйки или выполнять перикардиотомию. После получения данных мы вручную рассмотрели и проверили каждую запись ЭКГ (шаг 4), чтобы избежать потенциального неправильного толкования с помощью автоматического анализа программного обеспечения.
На рисунке 3 показаны три незаменимых компонента типичной системы сбора и обработки данных ЭКГ: высокопроизводительное оборудование для сбора данных, высокопроизводительный дифференциальный усилитель и компьютер, загруженный с программным обеспечением для данных ЭКГ приобретение и анализ. В нашей лаборатории мы адаптировали существующую коммерческую систему записи IN vivo ECG, первоначально разработанную для малых моделей млекопитающих (таких как мыши, крысы и кролики) для размещения модели взрослых зебры.
Рисунок 4 показывает, что правильное размещение свинца требует выравнивания свинца с предполагаемой сердечной основной оси. В зебрафиш in vivo ECG записи, потому что только один свинец используется, надлежащее позиционирование свинца, чтобы максимизировать одновременно как R и T волны амплитуды имеет решающее значение. Чтобы максимизировать амплитуды волн R и T, мы выровняли положительные и отрицательные электроды свинца с сердечной основной оси, предположительно в левой каудальной правой черепной ориентации. После торакотомии и перикардиотомии, чтобы открыть перикардиальный мешок и разоблачить сердце, сердечная основная ось становится очевидной(Рисунок 4B белая пунктирной линии). В самом деле, перикардиотомия подвергать сердце является широко используемой стратегией для увеличения сигнала к шуму соотношение7 за счет преобразования записи ЭКГ от минимально инвазивных в высокоинвазивной процедуры.
На рисунке 5 иллюстрируются критические шаги в анализе ЭКГ. Во-первых, мы предопределили различные параметры параметров для автоматического анализа программного обеспечения с помощью окна диалога экг-принас(рисунок 5A). Поскольку мы перепрофилируем существующее оборудование для записи ЭКГ, предназначенное для моделей млекопитающих для размещения взрослых зебр, установка обнаружения и анализа для зебры недоступна. Мы выбрали человека Preset вместо этого, учитывая замечательное сходство зебры ЭКГ человека ЭКГ(рисунок 5A). Во-вторых, мы вручную проверили программное обеспечение автоматической идентификации ЭКГ (в черном) пиков волн R и исправить (красным) любые ошибки R волны автоматической идентификации до командования программного обеспечения для перерасчета средней скорости желудочков. Например, на рисунке 5Bбольшая волна P по отношению к r-волне обманула программное обеспечение, введя ошибку в r-волнах, что привело к последующему автоматическому просчету интервала RR или скорости желудочков. Поэтому проверка человека и соответствующие по мере необходимости имеют решающее значение при анализе ЭКГ. В-третьих, мы быстро оценили регулярность ритма и вычислили среднюю продолжительность волн и интервалов с помощью Усредненный вид (рисунок5C), чтобы совпьировать несколько последовательных сердечных циклов (зеленый) в один средний сигнал (черный). Здесь, на рисунке 5C, незначительное отклонение между каждым из девяти сердечных циклов и средний сигнал утверждает, для отличной регулярности ритма этого сердца зебры. Наконец, мы позволили программному обеспечению автоматически исправить интервал зТ для частоты сердечных приступов с помощью Bazett, один из семи различных методов, доступных (Рисунок 5D).
Рисунок 6A -C демонстрирует, как глубина размещения электродов влияет на амплитуды сигналов ЭКГ. Когда мы неправильно вставили электроды слишком поверхностно в дерму(Рисунок 6A), свинец был "косвенным" - как (более двух сердечных диаметров от сердца, похожих на косвенные стандартные КОНЕЧНОСТи ЭКГ человека приводит I, II и III) и напряжения сигналы были небольшими. Когда мы соответствующим образом вставили электроды на 1 мм глубже в мускулатуру pectoralis(рисунок 6B),свинец стал "полупрямым" (в непосредственной близости, но не в непосредственном контакте с сердцем) и сигналы напряжения увеличились. Волновые формы ЭКГ стали легко видны. Однако, когда мы неправильно вставили электроды еще глубже в желудочек(рисунок 6C),свинец стал "прямым" (при прямом контакте с сердцем) и сигналы напряжения увеличились дальше. Амплитуда волны R на рисунке 6С увеличилась в восемь раз по сравнению с рисунком 6А и в четыре раза по сравнению с рисунком 6B. Тем не менее, ЭКГ след на рисунке 6C показали новые признаки повреждения желудочковой миокарда, такие как новая депрессия ST и новые T волны инверсии.
Рисунок 6D демонстрирует, как необычные инверсии всех волн ЭКГ (P, q, R, S и T) должны сигнализировать о ошибке разворота свинца, в которой положительные и отрицательные электроды переключились на место. Обратите внимание, что по определению и S всегда отрицательные в то время как R всегда является положительным.
Рисунок 6E -F показывает, как неуместная глубина анестезии может ухудшить качество записи IN vivo ECG. На рисунке 6Eнеадекватная анестезия (0,017% трикаина) привела к полному неспособности полностью обездвижить зебры. Полученные артефакты движения снизили соотношение сигнала к шуму, загрязняя сигнал (звездочка), так и увеличивая шум (стрелки). В отличие от этого, на рисунке 6F, передозировка анестезии (0,08% трикаина) индуцированной тяжелой синусбраритии, а также изменения сегмента ST и Т волны.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60011/60011fig1.jpg"> Рисунок 1: Контрастная анатомия и ЭКГ человеческих и зебровых сердец. В отличие от человеческого сердца с двумя предсердиями и двумя желудочками, сердце зебры имеет только одно предсердие и один желудочек (верхний ряд). Аббревиативы: РА, правый атриум; Лос-Анджелес, левое атриум; Р.В., правый желудочек; LV: левый желудочек. Сердце зебры разделяет несколько общих особенностей ЭКГ с человеческим сердцем (нижний ряд). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60011/60011fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60011/60011fig2.jpg"> Рисунок 2: Минимально инвазивный протокол записи ЭКГ in vivo. Схематическая диаграмма потока иллюстрирует четыре критических шага действий в проведении инг-опроса in vivo ECG: индуцировать анестезию, разместить электроды ЭКГ, записать ЭКГ и проанализировать записи ЭКГ. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60011/60011fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60011/60011fig3.jpg"> Рисунок 3: Система сбора и обработки данных ЭКГ. Три ключевых компонента интегрированной системы записи ЭКГ vivo включают аппаратное обеспечение для получения данных, усилитель и компьютерное программное обеспечение для сбора и анализа данных. Усилитель поставляется с тремя готовыми к использованию 29-калиберными микроэлектродами из нержавеющей стали. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60011/60011fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60011/60011fig4.jpg"> Рисунок 4: ЭКГ свинца размещения. Три 29-калиберных цветных электрода из нержавеющей стали надежно вставляются в мускулатуру рыбы глубиной около 1 мм. Размещение отрицательного (черного) электрода и положительного (красного) электрода устанавливает биполярный свинец в лобной плоскости, вдоль левого каудаля к правой черепной ориентации. Аббревиатив: рефери, эталонный электрод <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60011/60011fig4large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60011/60011fig5.jpg"> Рисунок 5: C ритические шаги в анализе ЭКГ. (A) Предварительно определить различные параметры параметров для автоматического анализа программного обеспечения. (B) Ручно исправлять (красный) 2 автоматических misidentifications программным обеспечением (черным) волн P и R для того чтобы исправить просчет просчета просчета проислотого промыкта предсердий и желудочковой скорости. (C) Concatenate девять последовательных сердечных циклов (зеленый) в один средний сигнал (черный), чтобы быстро оценить ритм регулярности / нерегулярности и вычислить среднюю продолжительность волн и интервалов. (D) Исправьте интервал ЗТ для частоты сердечных приступов с помощью одного из различных методов, таких как Bazett. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60011/60011fig5large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60011/60011fig6.jpg"> Рисунок 6: Влияние размещения свинца и глубины анестезии на сигналы ЭКГ. Два наиболее важных шага, которые определяют успех записи in vivo ECG являются размещение свинца(A-D) и глубина анестезии (E-F). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60011/60011fig6large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть большую версию этой цифры.</a>

Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Surface Electrocardiography for Adult Zebrafish at JoVE.com

In Vivo Surface Electrocardiography for Adult Zebrafish

Здесь мы представляем надежный, минимально инвазивный и экономически эффективный метод записи и интерпретации электрокардиограмм у живой анестезии взрослых зебры.

В Vivo поверхности Электрокардиография для взрослых зебрафиш

The electrocardiogram waveforms of adult zebrafish and those of humans are remarkably similar. These electrocardiogram similarities enhance the value of ...

Электрическая кардиография In vivo является единственным диагностическим инструментом для электрического фенотипирования у живых зебр в поперечных и продольных исследованиях. Наш подход является практичным, минимально инвазивным и экономически эффективным, поскольку мы перепрофилировать систему сбора данных для млекопитающих. Мы подчеркиваем стратегию интерпретации ЭКГ в режиме реального времени для ранней проверки качества данных.Поскольку ЭКГ человека и зебры похожи, электрокардиография in vivo облегчает использование зебры при моделировании сердечной физиологии человека, а также высокий уровень пропускной способности скрининга препарата на кардиотоксику, такую как пролонгация ЗТ. Правильное позиционирование свинца является ключом к успеху. Поскольку нормальная волна zebrafish T является самой маленькой, приоритеты оптимизации ее амплитуды по отношению к более крупным P и R волн.Изучите нормальные и патологические модели ЭКГ, чтобы интерпретировать ваши выводы ЭКГ сами. Не полагайтесь исключительно на автоматическую интерпретацию программного обеспечения для анализа ЭКГ. В день эксперимента транспортируйте зебру из аквариума в лабораторию.Чтобы настроить систему записи in vivo ECG, подключите основные элементы оборудования и вставьте три цветных электрода ЭКГ из нержавеющей стали в три цветных портала доступа усилителя. Для индукции анестезии 4-го уровня погрузите взрослую зебру в блюдо, содержащее раствор анестезии в самых низких заранее определенных концентрациях, утвержденных институциональным комитетом по уходу за животными и использованию. После того, как зебрафиш поддерживает уровень 4 анестезии в течение трех секунд, использовать пару тупых типсов немедленно передать рыбу на влажную губку с щелью, брюшной поверхности вверх, для размещения трех ЭКГ электродов.Аккуратно вставьте положительный электрод в брюшной средней линии на уровне луковичного артерия от одного до двух миллиметров над воображаемой линией, соединяющей два нижних края оперкулумов. Располагайте отрицательный электрод caudally и от 0,5 до одного миллиметра, оставленный боковой к положительному электроду на расстоянии, большем, чем максимальная апикобазальная длина взрослого желудочка зебры, затем располагайте эталонный электрод caudally вблизи анальной области. Для записи ЭКГ запустите систему и откройте программу экГ по сбору данных.Выберите нужную настройку из выпадают меню для диапазона, низкий проход, и высокий проход. Нажмите Начните инициировать непрерывный разрыв свободной записи ЭКГ при выборке скорость одного килогерца. Чтобы оптимизировать позиционирование свинца для максимального соотношения сигнала к шуму, нажмите Stop, чтобы остановить запись и просмотрите след вскоре после первой попытки записи для каждого сердца.Если ожидается, что ЭКГ будет нормальной, подтвердите, что все формы волны ЭКГ различны и легко видны и что волна P, чистый комплекс RS и Т-волна являются положительными. Самым важным шагом является позиционирование свинца для максимизации соотношения сигнала к шуму. Примените наши четыре критерия проверки после первой попытки записи ЭКГ для каждой рыбы, чтобы получить корректирующую обратную связь.Если ожидается нормальная ЭКГ, по мере необходимости перепозиционировать электроды до тех пор, пока не будут удовлетворены все эти четыре критерия проверки. Если ожидается нормальная Т-волна, но Т-волна слишком мала, перепозиционировать электроды, чтобы максимизировать амплитуду Т-волны. Возобновление записи ЭКГ после оптимизации позиционирования свинца, сохранение ЭКГ зачисток для последующего анализа.В конце сессии записи ЭКГ, тщательно удалите электроды, не повреждая рыбу. В исследованиях выживания, передача рыбы в пресной, насыщенной кислородом рыбной воды, свободной от tricaine. Пожалуйста, обратите внимание, что в этом видео, чтобы облегчить читателям просмотр восстановления рыбы после анестезии, оксигенация прекращается.Чтобы облегчить восстановление после анестезии в исследованиях выживания, используйте пастер пипетку энергично впрыскивать воду над жабры, пока рыба возобновляет регулярные движения жабры или плавание, а затем контролировать рыбу для полного восстановления после анестезии, прежде чем вернуть рыбу в аквариум. Рыба считается полностью восстановленной после наркоза, когда она может плавать в вертикальном положении, по крайней мере пять секунд. Чтобы определить параметры анализа, откройте программу анализа данных ЭКГ и откройте файл ECG, представляющий интерес для отображения полного следа ЭКГ.Используйте мышь, чтобы вытащить раздел интереса в ECG след для анализа. Из меню анализа ЭКГ выберите настройки ЭКГ, чтобы открыть диалоговую шкатулку для предефефов различных параметров для автоматического анализа программного обеспечения. Проанализируйте сердечный ритм и скорость и определите, является ли сердечный ритм синусовым или нет, регулярным или нерегулярным.Чтобы определить пульс, убедитесь, что программное обеспечение правильно идентифицирует все P и R волны, потому что предсердие и желудочковой скорости на основе PP и RR интервал, соответственно. Исправь любые ошибки автоидентификации, перемещая неуместные курсоры к соответствующим волнам P и R. Для расчета интервалов и продолжительности волн откройте анализ ЭКГ и усреднение представления, чтобы склеить несколько последовательных сердечных циклов в один средний сигнал.Убедитесь, что программное обеспечение правильно идентифицирует начало и конец Волны P, комплекса RS и Волны T, а затем переместит неуместные курсоры в соответствующие позиции, чтобы исправить любые ошибки автоматической идентификации. Для экспорта измерений ЭКГ выберите Table View для рассмотрения всех измерений ЭКГ и копирования и вставки измерений интереса в электронную таблицу для последующего анализа. Для экспорта следа ЭКГ используйте увеличитель, чтобы выделить раздел, представляющий интерес для развертки ЭКГ, а также скопировать и вставить развертки в нужный документ.В контракте с человеческим сердцем, которое имеет два атрии и два желудочка, сердце зебры имеет только один атриум и один желудочек. Несмотря на кажущуюся анатомическую простоту, сердце зебры разделяет несколько функций ЭКГ с человеческим сердцем. Правильное размещение свинца требует выравнивания свинца с предполагаемой основной оси сердца.Когда электроды вставляются слишком поверхностно в дерме, свинец считается косвенным, как и сигналы напряжения малы. Когда электроды вставляются на соответствующую одномиллиметровую глубину в мускулатуру пекторалиса, свинец становится полупрямым и сигналы напряжения увеличиваются. Если электроды вставляются глубже, чем один миллиметр в желудочек, однако, свинец становится прямым и сигналы напряжения увеличиваются еще больше, с Амплитудой Волны R увеличивается в четыре раза по сравнению с когда электроды вставляются на соответствующей глубине.ECG след от слишком глубоко вставленных электродов также показывает новые признаки повреждения желудочковой миокарда, такие как новая депрессия ST и новая инверсия Т-волны. При включении положительных и отрицательных электродов наблюдаются необычные инверсии всех волновых форм ЭКГ. Неуместный уровень глубины сетации может также ухудшить качество записи IN vivo ECG.Помните, чтобы обезболить достаточно глубоко, чтобы обездвижить рыбу, не убивая его. Распоистив электроды, чтобы максимизировать соотношение сигнала к шуму и избежать чрезмерной зависимости от автоматического анализа программного обеспечения. После этой минимально инвазивной процедуры выживания, можно выполнить другие процедуры, такие как частичная абляция, ресекция сердца, или серийные исследования ЭКГ в ответах на наркотики или продольных исследований.Системные токсичности являются потенциальными осложнениями любой анестезии, в том числе трикаина. Эти токсичности могут быть уменьшены за счет капитализации на синергии нескольких анестезий, чтобы снизить дозу отдельных агентов.

Research

JoVE Journal

Biology

Transplantation of Whole Kidney Marrow in Adult Zebrafish

Трансплантация почки Всего мозга у взрослых данио рерио

Hematopoietic stem cells (HSC) are a rare population of pluripotent cells that maintain all the differentiated blood lineages throughout the life of an ...

Retro-orbital Injection in Adult Zebrafish

Ретро-орбитальный инъекций у взрослых данио рерио

Drug treatment of whole animals is an essential tool in any model system for pharmacological and chemical genetic studies. Intravenous (IV) injection is ...

Intraperitoneal Injection into Adult Zebrafish

Внутрибрюшинного введения в взрослых данио рерио

A convenient method for chemically treating zebrafish is to introduce the reagent into the tank water, where it will be taken up by the fish. However, ...

In vivo Electroporation of Morpholinos into the Adult Zebrafish Retina

In vivo Electroporation of Morpholinos into the Adult Zebrafish Retina

В естественных условиях электропорации Morpholinos в Retina взрослых данио рерио

Many devastating inherited eye diseases result in progressive and irreversible blindness because humans cannot regenerate dying or diseased retinal ...

In vivo Electroporation of Morpholinos into the Regenerating Adult Zebrafish Tail Fin

In vivo Electroporation of Morpholinos into the Regenerating Adult Zebrafish Tail Fin

В естественных условиях электропорации Morpholinos в Восстанавливающий взрослых данио рерио хвостового плавника

Certain species of urodeles and teleost fish can regenerate their tissues. Zebrafish have become a widely used model to study the spontaneous regeneration ...

Blood Collection for Biochemical Analysis in Adult Zebrafish

Забор крови для биохимического анализа у взрослых данио рерио

The zebrafish has been used as an animal model for studies of several human diseases. It can serve as a powerful preclinical platform for studies of ...

Gavaging Adult Zebrafish

Gavaging взрослых данио рерио

The zebrafish has become an important in vivo model in biomedical research. Effective methods must be developed and utilized to deliver compounds or ...

An Assay for Lateral Line Regeneration in Adult Zebrafish

Анализ на боковой линии регенерации в взрослых данио рерио

Due to the clinical importance of hearing and balance disorders in man, model organisms such as the zebrafish have been used to study lateral line ...

Recovery of Adult Zebrafish Hearts for High-throughput Applications

Восстановление взрослых данио сердца для высокой пропускной приложений

Use of the zebrafish model system for studying development, regeneration, and disease is expanding toward use of adult hearts for cell dissociation and ...

Repeated Blood Collection for Blood Tests in Adult Zebrafish

Повторное забор крови для анализов крови у взрослых данио рерио

Repeated blood collection is one of the most common techniques performed on laboratory animals. However, a non-lethal protocol for blood collection from ...