Yetişkin zebra balığı doksorubisin kaynaklı kardiyomiyopati modelinde
Summary
Doksorubisin kaynaklı kardiyomiyopati modeli yetişkin zebra balığı (Danio rerio) oluşturmak için bir yöntem burada açıklanmıştır. Mayi enjeksiyon iki alternatif yollar sunulmaktadır ve varyasyonları deneysel farklı gruplar arasında azaltmak için koşullar ele alınmıştır.
Abstract
Genetik olarak erişilebilir yetişkin zebra balığı (Danio rerio) giderek kardiyomiyopati gibi insan hastalıkları anlamak için omurgalı bir model olarak kullanılmıştır. Kolaylık ve amenability yüksek işlem hacmi genetik manipülasyonlar nedeniyle alınan kardiyomiyopati modellerin üretimi gibi yetişkin zebra balığı, doksorubisin kaynaklı kardiyomiyopati (DIC) modelinde yeni araştırma caddeleri kapılarını açıyor, kardiyomiyopati değiştiriciler ileri genetik tarama yoluyla keşfetmek de dahil olmak üzere. Embriyonik zebra balığı DIC modeli farklı, ilk akut ve daha sonra kronik aşamalarını kardiyomiyopati, sahne bağımlı sinyal mekanizmaları ve tedavi stratejileri etkinleştirme yetişkin zebra balığı DIC modelde belirlenebilir. Ancak, değişken sonuçları bile deneyimli müfettişler elinde geçerli modeli ile elde edilebilir. DIC modeli gelecekte uygulanması kolaylaştırmak için içinde yetişkin zebra balığı bu DIC modeli oluşturmak ve iki alternatif yollar mayi (IP) enjeksiyon açıklamak nasıl ayrıntılı bir protokol tanıtacağız. Biz daha güvenilir sonuçlar elde edilir ve uygun sonuçlar yorumlama hakkında öneriler sunmak varyasyonları azaltmak nasıl seçenekleri görüşmek.
Introduction
Adı da Adriamycin, doksorubisin (DOX), 1960’larda1,2beri anti-neoplastik bir uyuşturucu olarak geliştirmiştir. Şimdi hala aktif tümör geniş bir yelpazede için önemli bir kemoterapötik ilaç olarak kullanılır. Ancak, klinik uygulama DOX onun doz bağımlı toksisitesine tarafından engel oldu, özellikle rastlantısal değişken belirtiler arasında perikardit için asemptomatik Elektrokardiyografi değişiklikleri değişen karakterize ve kardiyomiyopati dekompanse 1 , 2. bugüne kadar en az üç büyük hipotezler DIC aktif reaktif oksijen türleri (ROS)1,3,4,5, topoizomeraz II-β (inhibisyonu dahil olmak üzere, açıklamak için yükseltilmiş olan TOP2β)6,7ile hücre içi kalsiyum modülasyon1,8,9serbest bırakın. Kanıt birikiyor da genetik yatkınlık DIC10,11,12,13için önemli bir risk faktörü olarak önerir. Gene kimlikleri bu DIC eğilimlerin ilgili ancak, büyük ölçüde bilinmeyen kalır. Dexrazoxane ek tanımlamak gerektiğini vurgulayan ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) DIC tedavi etmek için ancak sınırlı uygulama14,15,16, onaylı tek adjuvan ajan olduğunu tedavi stratejileri. DIC hayvan modelleri bu nedenle bu amaçlar için incelenmiştir. Erişilebilirlik ve kolaylık nedeniyle, DIC modellerde mekanik çalışmaları potansiyel olarak diğer kardiyomiyopatiler türlerinde daha geniş etkileri olabilirdi: ortak Patogenez paylaşılan farklı etiologies, kardiyomiyopatiler arasında özellikle, daha sonra patolojik aşamaları17,18,19,20.
DIC kemirgen modellerinin yanı sıra, zebra balığı DIC modelleri ile daha yüksek geçerek yeni genetik faktörlerin ve tedavi kolaylaştırmak için geliştirilmiştir. Bir embriyonik DIC modeli terapötik bileşiklerin21süzmek için şeffaf zebra balığı embriyo yılında kurulmuştur. Kardiyomiyopatiler erişkin başlangıçlı hastalık ilerici bir patogenezi ile olduğunu göz önüne alındığında, Yetişkin zebra balığı kardiyomiyopati modelleri olmuştur22,23,24,25,26geliştirdi. Biz ilk elde edilen modeli meydana gelen kronik anemi24yetişkin zebra balığı23yılında ikinci elde edilen kardiyomiyopati model olarak DIC tarafından takip, kardiyomiyopati için oluşturulan. Bulduk DOX bir tek bolus yetişkin zebra balığı içine enjeksiyon için 6 ay sonrası enjeksiyon kardiyomiyopati bir kronik faz tarafından takip bir akut faz kabaca 1 hafta sonrası enjeksiyon (TEFE), içinde oluşur rastlantısal neden olmaktadır. Haploinsufficiency rapamycin mekanik hedefinin ise(mtor) kardiyomiyopati matlaşmış kronik aşamasında bu balık ölümleri akut faz, sahne bağımlı ayırt etmek yetişkin DIC modeli değerini vurgulayan abartırlarsa mekanizmaları23. Biz daha fazla yetişkin DIC modeli bir insertional mutagenesis transposon tabanlı yaklaşım27oluşturulan zebra balığı insertional kardiyak (ZIC) mutantlar topluluğu stres için kullanılabilir gösterdi. Pilot bir ekran DnaJ (Hsp40) homolog, B Alt familya ve üye 6b yanı sıra 3 bilinen kardiyomiyopati genleri tespit (dnajb6b) yeni DIC yatkınlık genleri28olarak. Bu nedenle, zebra balığı yetişkin DIC modelinde nesil sistematik olarak genetik değiştiriciler tanımlanması için varolan genom çapında dernek çalışma (GWAS) ve nicel Özellik odağı (QTL tamamlayan DIC sağlar yeni bir metodoloji yol açtı ) analizi.
Üretimi ve yetişkin zebra balığı DIC modeli uygulanması sırasında farklı araştırmacılar arasında ve/veya hatta aynı araştırmacı tarafından gerçekleştirilen farklı iğneleri arasında önemli varyasyonlar fark ettim. Model boyuna doğası zorluklar farklı müfettişler sonuçlarından kayıt ve sıralı sorun giderme işlemi uygular. Bu basit kardiyomiyopati-inducing stres Yöntem Araştırma Topluluğu tarafından kullanımını kolaylaştırmak için biz bizim protokol ayrıntılı, IP enjeksiyon, mevcut iki tür tarif ve varyasyonları farklı araştırmacılar arasında azaltmak için dikkat edilmesi gereken noktalar tartışmak.
Protocol
Representative Results
Discussion
İlerici DIC modellemek için 20 mg/kg DOX doz 1 TEFE ama hala sonuçları sırasında önemli balık ölümde balık ölüm ve kardiyak fonksiyon azaltma 4 TEFE (Şekil 3 ve sonra neden olmaz en yüksek doz olarak deneysel olarak belirlendi Şekil 4 c). Bu doz karşılaştırılabilir sık kullanılan kemirgen DIC modelleri (15-25 mg/kg) ve sınırı toplu doza (15 mg/kg eşdeğeri olan 550 mg/m2) insanlarda ise4,<s…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser kısmen bir bilim adamı kalkınma hibe Amerikan Kalp Derneği tarafından desteklenmiştir (YD 14SDG18160021), ABD NIH R01 HL 81753 ve HL 107304 XX için ve Mayo Vakfı XX için verir.
Materials
| Crossing tank | Aquaneering | ZHCT100 | Fish breeding |
| Incubator | ThermoFisher | Maintaining embryo | |
| 3 L medium tank | Aquaneering | ZT280 | Maintaining fish |
| Paramecia | Carolina | 131560 | Food for juvenile fish |
| Live hatched brine shrimp | in house | Food for adult fish | |
| Doxorubicin hydrochloride | Sigma | D1515-10MG | |
| 1.5 ml safe-lock tube | Eppendorf | No. 022363204 | For drug storage |
| Aluminum foil paper | Fisher | 1213104 | For preventing light exposure |
| Proteinase K | Roche | No. 03115887001 | For dechorionating embryo |
| Hank's balanced salt solution (HBBS) | ThermoFisher | 14025076 | Vehicle for DOX |
| 100 mm petri dish | Falcon | 431741 | |
| 10 μL NanoFil micro-syringe | WPI | NANOFIL | For injection |
| 34 gauge needle | WPI | NF34BV-2 | For injection |
| Tricaine | Argent | MS-222 | Anesthetizing fish |
| 96 well plate | Costar | 3539 | For embryo drug treatment |
| Transfer pipette | Bel-art product | F37898 | For transfering embryo |
References
- Octavia, Y., et al. Doxorubicin-induced cardiomyopathy: from molecular mechanisms to therapeutic strategies. J Mol Cell Cardiol. 52 (6), 1213-1225 (2012).
- Singal, P. K., Iliskovic, N. Doxorubicin-induced cardiomyopathy. N Engl J Med. 339 (13), 900-905 (1998).
- Angsutararux, P., Luanpitpong, S., Issaragrisil, S. Chemotherapy-Induced Cardiotoxicity: Overview of the Roles of Oxidative Stress. Oxid Med Cell Longev. , 795602 (2015).
- Ichikawa, Y., et al. Cardiotoxicity of doxorubicin is mediated through mitochondrial iron accumulation. J Clin Invest. 124 (2), 617-630 (2014).
- Zhang, Y. W., Shi, J., Li, Y. J., Wei, L. Cardiomyocyte death in doxorubicin-induced cardiotoxicity. Arch Immunol Ther Exp (Warsz). 57 (6), 435-445 (2009).
- Sawyer, D. B. Anthracyclines and heart failure. N Engl J Med. 368 (12), 1154-1156 (2013).
- Zhang, S., et al. Identification of the molecular basis of doxorubicin-induced cardiotoxicity. Nat Med. 18 (11), 1639-1642 (2012).
- Dodd, D. A., et al. Doxorubicin cardiomyopathy is associated with a decrease in calcium release channel of the sarcoplasmic reticulum in a chronic rabbit model. J Clin Invest. 91 (4), 1697-1705 (1993).
- Mitry, M. A., Edwards, J. G. Doxorubicin induced heart failure: Phenotype and molecular mechanisms. Int J Cardiol Heart Vasc. 10, 17-24 (2016).
- Aminkeng, F., et al. A coding variant in RARG confers susceptibility to anthracycline-induced cardiotoxicity in childhood cancer. Nat Genet. 47 (9), 1079-1084 (2015).
- Deng, S., et al. Dystrophin-deficiency increases the susceptibility to doxorubicin-induced cardiotoxicity. Eur J Heart Fail. 9 (10), 986-994 (2007).
- Leong, S. L., Chaiyakunapruk, N., Lee, S. W. Candidate Gene Association Studies of Anthracycline-induced Cardiotoxicity: A Systematic Review and Meta-analysis. Sci Rep. 7 (1), 39 (2017).
- Wasielewski, M., et al. Potential genetic predisposition for anthracycline-associated cardiomyopathy in families with dilated cardiomyopathy. Open Heart. 1 (1), e000116 (2014).
- Lebrecht, D., et al. Dexrazoxane prevents doxorubicin-induced long-term cardiotoxicity and protects myocardial mitochondria from genetic and functional lesions in rats. Br J Pharmacol. 151 (6), 771-778 (2007).
- QuanJun, Y., et al. Protective Effects of Dexrazoxane against Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity: A Metabolomic Study. PLoS One. 12 (1), e0169567 (2017).
- Seifert, C. F., Nesser, M. E., Thompson, D. F. Dexrazoxane in the prevention of doxorubicin-induced cardiotoxicity. Ann Pharmacother. 28 (9), 1063-1072 (1994).
- Adams, J. W., et al. Enhanced Galphaq signaling: a common pathway mediates cardiac hypertrophy and apoptotic heart failure. Proc Natl Acad Sci U S A. 95 (17), 10140-10145 (1998).
- Bowles, N. E., Bowles, K. R., Towbin, J. A. The "final common pathway" hypothesis and inherited cardiovascular disease. The role of cytoskeletal proteins in dilated cardiomyopathy. Herz. 25 (3), 168-175 (2000).
- Kroumpouzou, E., et al. Common pathways for primary hypertrophic and dilated cardiomyopathy. Hybrid Hybridomics. 22 (1), 41-45 (2003).
- Towbin, J. A., Bowles, K. R., Bowles, N. E. Etiologies of cardiomyopathy and heart failure. Nat Med. 5 (3), 266-267 (1999).
- Liu, Y., et al. Visnagin protects against doxorubicin-induced cardiomyopathy through modulation of mitochondrial malate dehydrogenase. Sci Transl Med. 6 (266), 266ra170 (2014).
- Asimaki, A., et al. Identification of a new modulator of the intercalated disc in a zebrafish model of arrhythmogenic cardiomyopathy. Sci Transl Med. 6 (240), 240ra274 (2014).
- Ding, Y., et al. Haploinsufficiency of target of rapamycin attenuates cardiomyopathies in adult zebrafish. Circ Res. 109 (6), 658-669 (2011).
- Sun, X., et al. Cardiac hypertrophy involves both myocyte hypertrophy and hyperplasia in anemic zebrafish. PLoS One. 4 (8), e6596 (2009).
- Sun, Y., et al. Activation of the Nkx2.5-Calr-p53 signaling pathway by hyperglycemia induces cardiac remodeling and dysfunction in adult zebrafish. Dis Model Mech. 10 (10), 1217-1227 (2017).
- Yang, J., Shah, S., Olson, T. M., Xu, X. Modeling GATAD1-Associated Dilated Cardiomyopathy in Adult Zebrafish. J Cardiovasc Dev Dis. 3 (1), (2016).
- Ding, Y., et al. Trapping cardiac recessive mutants via expression-based insertional mutagenesis screening. Circ Res. 112 (4), 606-617 (2013).
- Ding, Y., et al. A modifier screen identifies DNAJB6 as a cardiomyopathy susceptibility gene. JCI Insight. 2 (8), (2017).
- Kinkel, M. D., Eames, S. C., Philipson, L. H., Prince, V. E. Intraperitoneal injection into adult zebrafish. J Vis Exp. (42), (2010).
- Wang, L. W., et al. Standardized echocardiographic assessment of cardiac function in normal adult zebrafish and heart disease models. Dis Model Mech. 10 (1), 63-76 (2017).
- Desai, V. G., et al. Development of doxorubicin-induced chronic cardiotoxicity in the B6C3F1 mouse model. Toxicol Appl Pharmacol. 266 (1), 109-121 (2013).
- Zhu, W., Shou, W., Payne, R. M., Caldwell, R., Field, L. J. A mouse model for juvenile doxorubicin-induced cardiac dysfunction. Pediatr Res. 64 (5), 488-494 (2008).
- Chatterjee, K., Zhang, J., Honbo, N., Karliner, J. S. Doxorubicin cardiomyopathy. Cardiology. 115 (2), 155-162 (2010).
- Bang, C., et al. Cardiac fibroblast-derived microRNA passenger strand-enriched exosomes mediate cardiomyocyte hypertrophy. J Clin Invest. 124 (5), 2136-2146 (2014).
- Rassaf, T., Kelm, M. Protection from diabetic cardiomyopathy – putative role of the retinoid receptor-mediated signaling. J Mol Cell Cardiol. 59, 179-180 (2013).
- Wahbi, K., et al. Dilated cardiomyopathy in patients with mutations in anoctamin 5. Int J Cardiol. 168 (1), 76-79 (2013).
- Zhou, M. D., Sucov, H. M., Evans, R. M., Chien, K. R. Retinoid-dependent pathways suppress myocardial cell hypertrophy. Proc Natl Acad Sci U S A. 92 (16), 7391-7395 (1995).
- Hershman, D. L., et al. Doxorubicin, cardiac risk factors, and cardiac toxicity in elderly patients with diffuse B-cell non-Hodgkin’s lymphoma. J Clin Oncol. 26 (19), 3159-3165 (2008).
- Silber, J. H., Barber, G. Doxorubicin-induced cardiotoxicity. N Engl J Med. 333 (20), 1359-1360 (1995).
- Von Hoff, D. D., et al. Risk factors for doxorubicin-induced congestive heart failure. Ann Intern Med. 91 (5), 710-717 (1979).
- Pugach, E. K., Li, P., White, R., Zon, L. Retro-orbital injection in adult zebrafish. J Vis Exp. (34), (2009).
- Zang, L., Morikane, D., Shimada, Y., Tanaka, T., Nishimura, N. A novel protocol for the oral administration of test chemicals to adult zebrafish. Zebrafish. 8 (4), 203-210 (2011).
- Collymore, C., Rasmussen, S., Tolwani, R. J. Gavaging adult zebrafish. J Vis Exp. (78), (2013).
