כאן, אנו מציגים שיטה אמינה, פולשנית, וחסכונית כדי להקליט ולפרש אינהלטורים דג בוגרים מורדם.
. ואלה של בני אדם דומים להפליא קווי הדמיון החשמליים האלה לשפר את הערך של דג דג זברה לא רק כמודל מחקר לפיזיולוגיה ולmyopathies לב האדם, אלא גם כמודל פונדקאית ההקרנה התרופות בתפוקה גבוהה עבור cardiotoxicities פוטנציאליים כדי ל בני אדם, כגון הסתה לQT. ככזה, ב vivo אלקטרוקרדיוגרם עבור מבוגרים דג הוא כלי הפנוטיפים חשמלי כי הוא הכרחי, אם לא הכרחי, עבור חתך או האורך בתווים vivo electroפיזיולוגיים. עם זאת, לעתים קרובות מדי, העדר שיטת הקלטה אמינה, מעשית וחסכונית, נותרה אתגר מרכזי המונע זאת בכלי האבחון הvivo מלהפוך לנגישים יותר. כאן, אנו מתארים גישה מעשית, ברורה vivo אלקטרוקרדיוגרם עבור מבוגרים הדגים באמצעות תחזוקה נמוכה, חסכונית, מערכת מקיפה התשואות עקבית, הקלטות אמין. אנו ממחישים את הפרוטוקול שלנו באמצעות מבוגר בריא זכר דג זברה של 12-18 חודשים של גיל. אנו מציגים גם אסטרטגיית פרשנות מהירה בזמן אמת עבור אימות איכות כדי להבטיח דיוק נתונים וחוסן מוקדם בתהליך ההקלטה החשמלית.
הדגים (danio rerio) הלב הוא ממוקם לחלל החזה בין הפעלה ומחוכים החזה. הלב הוא סגור למדי בתוך שק בצבע כסף קרום הלב. מבחינה אנטומית, לב הדגים שונה מלבבות היונקים האנושיים והאחרים בגלל קנה המידה הזעיר שלו (100 מתקפל קטן יותר מהלב האנושי) ומבנה שני הצ שלה, המורכב מאטריום אחד בלבד וחדר אחד. למרות זאת, צורות גל האלקטרוקרדיוגרם והמשך של מרווח ה-QT של שני המינים דומים במידה ניכרת (איור 1). בהתאם, דג זברה התפתחה כמודל פופולרי עבור הלומדים הפרעות קצב בירושה של האדם1,2,3 ועבור הקרנת סמים בתפוקה גבוהה של cardiotoxicities אנושי פוטנציאלי4,5 , כגון הארכה של QT.
בהערכה שגרתית של מחלות לב האדם, א. א. משטח הגוף הפך להיות בשימוש הנרחב ביותר שימוש מהשורה הראשונה לא פולשנית כלי אבחון מאז ההמצאה שלו על ידי Einthoven ב 1903. לעומת זאת, מאז העיבוד הראשון של משטח הגוף שיטת ההקלטה של א. ג. בוגרים דג זברה ב 20066 ומספר שינויים לאחר מכן7, טכניקה זו נשארה במידה רבה נגיש לחוקרים רבים בתחום למרות הפופולאריות של המודל החי הזה. עבור חוקרים אחרים שביצעו בחקירת vivo א למבוגרים דגים, וריאציות רחבות בקרב מפעילי הובילו חוסר עקביות בממצאי א. ג. ממחקרים שונים. סיבות נפוצות כוללות התקנים מסורבל ויקר מיוחדים ותוכנות, יחס האות לרעש נמוך, ובלבול לגבי מיקום האלקטרודה, כולם מחמירות יותר על ידי הבנה לא מלאה של תכונות בוגרים של א. א. ג. ו. מנגנוני הרקמה הבסיסיים. בהינתן כי ב vivo א הוא כלי האבחון היחיד החשמלית פניטיפים לחיות, יש צורך ברור עבור שיטה סטנדרטית כדי לשפר את הרגישות ואת הספציפיות, התוכסות ונגישות.
כאן, אנו מציגים גישה מעשית, אמין, ומאומת כדי להקליט ולפרש דג זברה ב vivo אינהלטורים (איור 2). באמצעות הפניה דו קוטבית אחת במישור החזיתי, חקרנו את השינויים בצורות גל א ‘ א ומשכי מרווח של חיות למבוגרים בריאים בעלי סוג פראי AB בוגרים.
כאשר ההקלטה vivo א ‘ ל דג זברה מבוגרים באמצעות מוביל אחד כפי שהדגמנו במחקר זה, יש מספר האזהרות בנוגע לאיכות ולתוקפו של תוצאות ההקלטה א. א. א. ראשית, בבחירת ההרדמה המתאימה וקביעת ריכוז מינימלי ההרדמה הדרושים, עומק, ומשך, איזון cardiotoxicities הרדמה נגד הצורך הקריטי כדי לדכא את ממצאים התנועה ואת הנחישות פריורי ל הישרדות לעומת תכנון ניסיוני מסוף. הוספת ההשפעה על העוצמה הסינגיסטית של שילוב של חומרי הרדמה מרובים משיעורי סמים שונים5,14 ו משתק1,6 כדי להקטין את המינון של סוכנים בודדים5 או ניהול מינון תחזוקה נמוכה בעקבות מינון אינדוקציה גבוה יותר הם אסטרטגיות טיפוסיות. עם זאת, למרות הפוטנציאל הידוע הנודע שלו toxicities, כולל המוות8, tricaine הוא עדיין הנפוץ ביותר, הטוב ביותר הזמין, ואת ההרדמה היחידה שאושרה על ידי מינהל המזון והתרופות האמריקני (FDA) עבור דג דג זברה רדמה. Tricaine כבר בשימוש העממי הקלטה של בוגרים דג זברה או כסוכן יחיד או בשילוב עם הרדמה אחרת או משתק.
שנית, דיוק המיקום הראשי יכול להיות מובטחת לפחות עבור בריאה בריא דג זברה באמצעות הקריטריונים שלנו בארבע אימות עבור מבוגר נורמלי בדג א. מבין ארבעת הקריטריונים לאימות שאנו מציעים כאן, שני הקריטריונים האחרונים יחד לאשר את הקונקורדנציה הבסיסית בין הקוטביות של גל ה-R והגל של ה-T בתוך א רגיל5,7,15. זו הקונקורדנציה של R ו-T הוא מקרי, עדיין קריטי, הדמיון בין זברפיש והאדם16,17 א ‘ א רגיל שתורם לרלוונטיות הקלינית של המודל לב דג זברה כפונדקאית ללב האדם אלקטרופיזיולוגיה. עם זאת, מספר תנאים שפירים או ממאירים עלולים לפסול כל אחד מארבעת הקריטריונים לאימות. לדוגמה, הקונקורדנציה R ו-T אבדו באיסכמיה של אוטם שריר הלב7,15. אובדן זה של R ו-T הקונקורדנמיה אוטם שריר הלב הוא דמיון נוסף מרשים בין הדגים דג זברה ו-אק ג האנושי שתורם לרלוונטיות הקלינית של המודל אוטם שריר הלב דג זברה.
לבסוף, אנו ממליצים על פרקטיקה סטנדרטית בניתוחי א. א. עם הופעתו של הטכנולוגיה, תוכנת ניתוח א. א. ב. יכולה ליצור פרשנות אוטומטית של א. א. עם זאת, אנו ממליצים מאוד כי בני אדם מיומנים צריכים תמיד לפרש מחדש ולאמת את כל ECGs מבוסס על התרחיש הקליני המתאים המוביל הקלטה אק. הסתמכות שגרתית על פרשנות אוטומטית באופן אוטומטי על-ידי תוכנת ניתוח א-א מומלצת, בעיקר בנוכחות של משתני א-א רגילים, בפתווגיות לב, או במיקום מוביל מיטבי.
מחקר זה מתמקד שיטה מינימלית פולשנית לפגישות קצרות הקלטה. עם זאת, יש צורך להתעורר הפעלות הקלטה ממושכת של א. א. שעות העבודה, שינויים נחוצים כדי לספק חמצן מספקת, לחות, והרדמה על ידי זלוף רציף6.
בנוסף, הגבר את היחס בין האות לרעש באחת לפחות משלוש דרכים. בחירת מגבר חזק יותר היא לעתים קרובות יקר, אם לא מעשי, אופציה. פתיחת שק קרום הלב כדי להפחית את מנצח עוצמת הקול היא סבירה, למרות פולשנית, גישה שאומצה7. מיקום מוביל אסטרטגי כדי ליישר את ציר העופרת בכיוון המקביל לציר הלב הראשי (איור 4B) יביא להגדלת אותות המתח של ה-אק ג, אך הדבר עלול לדרוש ניסוי וטעייה, במיוחד בהיעדר המשך הפיום.
שיטת החקירה הvivo של א. ג. א. בוגרים שהוצגו כאן מציעה ארבעה יתרונות עיקריים. ראשית, הגישה פולשנית שלנו דורש רק החדרת אלקטרודה, אבל לא הסרת בקנה מידה של דגים או להסרת כריתת קרום החזה. לכן, על ידי מזעור הכאב לדגים, הגישה שלנו מאפשרת חקירות א חוזרות ונשנות במחקרי הישרדות האורך. שנית, כאשר הרדמה כראוי לדכא את תנועת הדגים, מערכת ההקלטה vivo א במחקר שלנו בעקביות מניב יחס אות לרעש משביע רצון עם אותות raw ללא רעש. שלישית, בדיקת האיכות של ארבעת הקריטריונים שאנו מציעים כאן מבטיחה דיוק נתונים וחוסן מוקדם ברכישת נתוני ה-א ומזעור וריאציות תלויות-מרכזיה. לבסוף, במיוחד, הקריטריון האחרון שלנו אימות (t הרגיל גל הוא זקוף) מחלק את הקונקורדנציה של גל R ו-t גל, תכונה חשובה של אדם כמו דג דג זברה רגיל (איור 1).
עם זאת, עדיין קיימים ארבעה מגבלות עיקריות לנוכחי במתודולוגיה vivo א עבור דגי מבוגרים על ידי הקבוצה שלנו ואחרים.
ראשית, חוסר שיתוף הפעולה מחייב את הצורך בהרדמה עם ההשלכות המגבילות הרעילות שלו. עבור בחקירה vivo, בעוד המטופלים האנושיים לעולם לא צריך הרגעה, דגי הדגים תמיד דורשים הרדמה או משתק, כולם לגרום למחלה משתנה של רעלים.
שנית, הצורך לאבטח את ה-אק א המצורף מרומם מעט את הפלישה של הליך לא פולשני אחרת. בעוד מיקום העופרת בהקלטת הגוף הקלטה א של בני אדם הוא לגמרי לא פולשני כי אלקטרודות לדבוק האפידרמיס האנושית, המיקום המוביל בהקלטה vivo א של דג דג זברה הוא פולשני יותר כי, לכל הפחות, אלקטרודות פלדה חייב נקב את עור הדג לכניסה מאובטחת לתוך השרירים הדגים.
שתי המגבלות האחרונות נובעות האילוצים האנטומיים של החזה והלב דג זברה. שלישית, הגודל הזעיר של לב הדגים המבוגר מחייבת ירידה דרסטית במספר מוביל ה-אק ג. בעוד בני אדם להכיל שנים עשר מוביל בהקלטת התקן א רגיל, דג זברה מבוגרים יכול בדרך כלל להכיל רק אחד יחיד הקצה הקוטבי או דו קוטבית. הרמיפיקציה של עופרת אק ג בודד היא האתגר למטב במקביל את הגברה של כל שלושת P, R ו-T גלים. מכאן, החשיבות של מיקום העופרת האופטימלי והמדויק בחקירת א. א. א. לא ניתן לציין ביתר. ב-zebrafish, גל T מציג אתגר זיהוי ייחודי כי הוא לעתים קרובות הקטן מבין שלושת הגלים האלה. לכן, משרעת הגל T של דג דג זברה צריך לקבל עדיפות אופטימיזציה מעל גלי P ו R הגדול בדרך כלל.
רביעית, קביעת ציר הלב הראשי דג זברה כדי למקסם את משרעת גל R יכול להיות מאתגר. הסיבה לכך היא כי לב דג זברה יש יותר חופש תנועה בתוך שק הלב הרופף שלה לעומת הלב האנושי בתוך הצורה המתאימה הכפפה שלה, כמו קרום הלב.
באופן כללי, מגבלות אלה יעוררו חדשנות בשיטה עתידית. עם הופעתו של הדפסה תלת-ממדית ואלקטרוניקה deformable18, יש תקווה השתלת עופרת ישירה יום אחד ער, התראה, דג שחייה באמצעות ‘ גרב לב ‘ של חיישני האלקטרודה האלחוטית.
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכת על ידי המכון הלאומי לבריאות R01 HL141452 כדי TPN. Adאינסטרומנטס סיפקה באדיבות מימון נדיב כדי לבטל את העלות של פרסום גישה פתוחה, אך לא היה כל תפקיד בתכנון ניסיוני, רכישת נתונים, ניתוח נתונים של מחקר זה או כל גישה לכתב היד לפני הפרסום.
Culture dishes | Fisher Scientific | FB087571 | 100 mm x 20 mm |
Dumont Forceps | Fine Sciense Tools | 11253-20 | 0.1 x 0.06 mm |
FE136 Animal Bio Amp | AD Instruments | FE231 | |
Iris Forceps | Fine Sciense Tools | 11064-07 | 0.6 x 0.5 mm |
LabChart 8 Pro | AD Instruments | Software with ECG Module | |
Needle electrodes for Animal Bio Amp | AD Instruments | MLA1213 | 29 gauge |
Plastic Disposable Transfer Pipets | Fisher Scientific | 13-669-12 | 6 in., 1.2 mL |
PowerLab 4/35 | AD Instruments | 4//35 | |
Scissors | Fine Sciense Tools | 15000-08 | 2.5 mm, 0.075 mm |
Tricaine (Ethyl 3-aminobenzoate methanesulfonate) | Sigma | E10521-10G | MS-222 |