यहाँ, हम लाइव एनेस्थेटाइज्ड वयस्क जेब्राफ़िश में इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम को रिकॉर्ड और व्याख्या करने के लिए एक विश्वसनीय, न्यूनतम इनवेसिव, और लागत प्रभावी विधि प्रस्तुत करते हैं।
वयस्क जेब्राफ़िश के इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम तरंग रूप और मनुष्यों के वे उल्लेखनीय समान हैं। इन इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम समानताएं न केवल मानव हृदय इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी और मायोपैथियों के लिए एक अनुसंधान मॉडल के रूप में, लेकिन यह भी संभावित cardiotoxicities के लिए उच्च थ्रूपुट दवा स्क्रीनिंग में एक सरोगेट मॉडल के रूप में जेब्राफ़िश के मूल्य में वृद्धि मनुष्य, जैसे क्यूटी दीर्घीकरण। इस प्रकार, वयस्क जेब्राफ़िश के लिए विवो इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी में एक विद्युत फीनोटाइपिंग उपकरण है जो आवश्यक है, यदि अपरिहार्य नहीं है, तो विवो इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल लक्षणों में क्रॉस-सेक्शनल या अनुदैर्घ्य के लिए। हालांकि, अक्सर, एक विश्वसनीय, व्यावहारिक, और लागत प्रभावी रिकॉर्डिंग विधि की कमी एक बड़ी चुनौती बनी हुई है जो विवो नैदानिक उपकरण में इसे और अधिक आसानी से सुलभ बनने से रोकती है। यहाँ, हम एक कम रखरखाव, लागत प्रभावी, और व्यापक प्रणाली है कि लगातार, विश्वसनीय रिकॉर्डिंग पैदावार का उपयोग वयस्क ज़ेब्राफ़िश के लिए vivo electrocardiography में करने के लिए एक व्यावहारिक, सीधा दृष्टिकोण का वर्णन. हम 12-18 महीने की उम्र के स्वस्थ वयस्क पुरुष जेब्राफ़िश का उपयोग कर हमारे प्रोटोकॉल वर्णन. हम भी डेटा सटीकता और मजबूती जल्दी इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम रिकॉर्डिंग प्रक्रिया में सुनिश्चित करने के लिए गुणवत्ता सत्यापन के लिए एक तेजी से वास्तविक समय व्याख्या रणनीति परिचय.
जेब्राफ़िश (दानियो रीरियो) हृदय ऑपरकुलम और पेक्टोरल गर्डल्स के बीच वक्ष गुहा के लिए पूर्वानुमति स्थित होता है। दिल बल्कि एक चांदी के रंग का पेरिकार्डियल थैली के भीतर ढीला संलग्न है. परमाणु, जेब्राफ़िश दिल चार कक्ष वाले मानव और अन्य स्तनधारी दिल से अलग है क्योंकि इसके छोटे पैमाने (100 गुना मानव दिल से छोटा) और इसके दो कक्ष वाली संरचना जिसमें केवल एक एट्रियम और एक वेंट्रिकल शामिल हैं। फिर भी, इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ईसीजी) तरंग रूपों और दोनों प्रजातियों के क्यूटी अंतराल की अवधि उल्लेखनीय समान हैं (चित्र 1)। तदनुसार, जेब्राफ़िश मानव विरासत में मिला अतालता1,2,3 और संभावित मानव कार्डियोटॉक्सिसिटी के उच्च-थ्रूपुट दवा स्क्रीनिंग के लिए अध्ययन के लिए एक लोकप्रिय मॉडल के रूप में उभरा है4,5 , जैसे QT दीर्घीकरण।
मानव हृदय रोगों के नियमित मूल्यांकन में, शरीर की सतह ईसीजी 1903 में Einthoven द्वारा अपने आविष्कार के बाद से सबसे बड़े पैमाने पर इस्तेमाल किया पहली लाइन गैर इनवेसिव नैदानिक उपकरण बन गया है। इसके विपरीत, 2006 में वयस्क ज़ेब्राफ़िश के लिए शरीर की सतह ईसीजी रिकॉर्डिंग विधि के पहले अनुकूलन के बाद से6 और उसके बाद कई संशोधनों7, इस तकनीक के बावजूद क्षेत्र में कई शोधकर्ताओं के लिए काफी हद तक दुर्गम बनी हुई है इस पशु मॉडल की लोकप्रियता. वयस्क ज़ेब्राफ़िश के लिए विवो ईसीजी पूछताछ में प्रदर्शन करने वाले अन्य शोधकर्ताओं के लिए, ऑपरेटरों के बीच व्यापक भिन्नता विभिन्न अध्ययनों से ईसीजी निष्कर्षों में असंगति के लिए नेतृत्व किया. आम कारणों में बोझिल और महंगे विशेष उपकरणों और सॉफ्टवेयर, कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात, और इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट के बारे में भ्रम शामिल हैं, सभी आगे वयस्क ज़ेब्राफ़िश ईसीजी सुविधाओं की एक अधूरी समझ से बढ़ और अंतर्निहित ऊतक तंत्र. यह देखते हुए कि विवो ईसीजी में विद्युत रूप से फीनोटाइप लाइव जेब्राफ़िश के लिए केवल नैदानिक उपकरण है, संवेदनशीलता और विशिष्टता, पुन: उत्पादनीयता और पहुंच में सुधार करने के लिए एक मानकीकृत विधि की स्पष्ट आवश्यकता है।
यहाँ, हम विवो इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम में जेब्राफ़िश को रिकॉर्ड करने औरउसकी व्याख्या करने के लिए एक व्यावहारिक, विश्वसनीय और मान्य दृष्टिकोण प्रस्तुत करते हैं (चित्र 2)। ललाट विमान में एक द्विध्रुवी नेतृत्व का उपयोग करना, हम ईसीजी waveforms और जीना एनेस्थेटाइज़्ड स्वस्थ जंगली प्रकार एबी वयस्क ज़ेब्राफ़िश के अंतराल अवधि में परिवर्तन की जांच की.
जब हम इस अध्ययन में प्रदर्शन के रूप में एक एकल नेतृत्व के माध्यम से वयस्क ज़ेब्राफ़िश के लिए vivo ईसीजी में रिकॉर्डिंग, वहाँ गुणवत्ता और ईसीजी रिकॉर्डिंग परिणामों की वैधता के विषय में चेतावनी के एक नंबर रहे हैं. सबसे पहले, उचित संज्ञाहरण चुनने और कम से कम आवश्यक संज्ञाहरण एकाग्रता, गहराई, और अवधि का निर्धारण करने में, गति कलाकृतियों को दबाने के लिए महत्वपूर्ण जरूरत के खिलाफ संवेदनाहारी cardiotoxicities संतुलन और के लिए एक प्राथमिकता निर्धारण एक अस्तित्व बनाम टर्मिनल प्रयोगात्मक डिजाइन. विभिन्न दवा वर्गों से कई एनेस्थेटिक्स के संयोजन के synergistic शक्ति पर कैपिटल 5,14 और पैरालिटिक्स1,6 व्यक्तिगत एजेंटों की खुराक कम करने के लिए5 या प्रशासन एक उच्च प्रेरण खुराक के बाद एक कम रखरखाव खुराक ठेठ रणनीतियों रहे हैं. हालांकि, अपनी अच्छी तरह से ज्ञातसंभावित cardirespiratory toxicities के बावजूद, मौत सहित 8, tricaine अभी भी सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया है, सबसे अच्छा उपलब्ध है, और केवल संवेदनाहारी अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन द्वारा अनुमोदित (एफडीए) ज़ेब्राफ़िश के लिए संज्ञाहरण. Tricaine लोकप्रिय वयस्क ज़ेब्राफ़िश की ईसीजी रिकॉर्डिंग में इस्तेमाल किया गया है या तो एक एजेंट के रूप में या अन्य एनेस्थेटिक्स या paralytics के साथ संयोजन में.
दूसरा, नेतृत्व प्लेसमेंट सटीकता एक सामान्य वयस्क ज़ेब्राफ़िश ईसीजी के लिए हमारे चार मान्य मानदंडों का उपयोग कर स्वस्थ सामान्य ज़ेब्राफ़िश के लिए कम से कम सुनिश्चित किया जा सकता है। चार मान्य मानदंडों में से जो हम यहां प्रस्तावित करते हैं , अंतिम दो मानदंड एक साथ आर तरंग की ध्रुवता और सामान्य ईसीजी5,7,15में टी तरंग के बीच मूलभूत सामंजस्य की पुष्टि करते हैं . इस आर और टी लहर सामंजस्य एक अप्रत्याशित, अभी तक महत्वपूर्ण, ज़ेब्राफ़िश और मानव16के बीच समानताहै,17 सामान्य ईसीजी कि मानव हृदय के लिए एक किराए के रूप में ज़ेब्राफ़िश दिल मॉडल के नैदानिक प्रासंगिकता के लिए योगदान देता है वैद्युत शरीर विज्ञान। हालांकि, कई सौम्य या घातक शर्तों चार मान्य मानदंडों में से किसी को अमान्य हो सकता है. उदाहरण के लिए, आर और टी तरंग सामंजस्य मायोकार्डियल इस्किमिया7,15में खो जाता है। मायोकार्डियल इस्कीमिया में आर और टी लहर सामंजस्य का यह नुकसान जेब्राफ़िश और मानव ईसीजी के बीच एक और हड़ताली समानता है जो जेब्राफ़िश मायोकार्डियल इंफार्क्शन मॉडल की नैदानिक प्रासंगिकता में योगदान देता है।
अंत में, हम ईसीजी विश्लेषण में एक मानक अभ्यास की सलाह देते हैं। प्रौद्योगिकी के आगमन के साथ, ईसीजी विश्लेषण सॉफ्टवेयर स्वत: ईसीजी व्याख्या उत्पन्न कर सकते हैं. हालांकि, हम दृढ़ता से अनुशंसा करते हैं कि प्रशिक्षित मनुष्य हमेशा फिर से व्याख्या और ईसीजी ईसीजी ईसीजी रिकॉर्डिंग के लिए अग्रणी संबंधित नैदानिक परिदृश्य के आधार पर सभी ईसीजी सत्यापित करना चाहिए। ईसीजी विश्लेषण सॉफ्टवेयर द्वारा स्वचालित व्याख्या पर केवल नियमित अति-निर्भरता अव्यवहार्य है, विशेष रूप से सामान्य सामान्य ईसीजी वेरिएंट, हृदय रोगों, या suboptimal नेतृत्व प्लेसमेंट की उपस्थिति में।
इस अध्ययन संक्षिप्त ईसीजी रिकॉर्डिंग सत्र के लिए न्यूनतम इनवेसिव विधि पर केंद्रित है. हालांकि, टर्मिनल लंबे समय तक ईसीजी रिकॉर्डिंग सत्र स्थायी घंटे के लिए आवश्यकता पैदा करनी चाहिए, संशोधन निरंतर perfusion6द्वारा पर्याप्त ऑक्सीजन, जलयोजन, और संज्ञाहरण प्रदान करने के लिए आवश्यक हैं।
इसके अतिरिक्त, कम से कम तीन तरीकों में से एक से संकेत-से-शोर अनुपात में वृद्धि. एक और अधिक शक्तिशाली एम्पलीफायर का चयन अक्सर एक महंगा है, अगर अव्यावहारिक नहीं, विकल्प. मात्रा कंडक्टर को कम करने के लिए हृदयावरदीय थैली खोलना एक उचित है, हालांकि आक्रामक, दृष्टिकोण है कि अपनाया गया है7. मुख्य हृदय अक्ष के समानांतर दिशा में लीड अक्षको संरेखित करने के लिए रणनीतिक लीड प्लेसमेंट ईसीजी वोल्टेज संकेतों को अधिकतम करेगा, लेकिन विशेष रूप से पेरिकार्डियोटोमी के अभाव में परीक्षण और त्रुटि की आवश्यकता हो सकती है।
वयस्क ज़ेब्राफ़िश के लिए इन विवो ईसीजी पूछताछ विधि है कि हम यहाँ प्रस्तुत चार मुख्य लाभ प्रदान करता है. सबसे पहले, हमारे न्यूनतम इनवेसिव दृष्टिकोण केवल इलेक्ट्रोड प्रविष्टि की आवश्यकता है, लेकिन कोई मछली पैमाने हटाने या thoracotomy-pericardiotomy. इसलिए, मछली के लिए दर्द को कम करके, हमारे दृष्टिकोण अनुदैर्घ्य अस्तित्व के अध्ययन में बार-बार ईसीजी पूछताछ सक्षम बनाता है. दूसरा, जब एनेस्थेटिक्स पर्याप्त रूप से मछली की गति को दबा, हमारे अध्ययन में इन विवो ईसीजी रिकॉर्डिंग प्रणाली लगातार शोर मुक्त कच्चे संकेतों के साथ एक संतोषजनक संकेत करने के लिए शोर अनुपात पैदावार. तीसरा, चार-कंसटकी गुणवत्ता सत्यापन जो हम यहां प्रस्तावित करते हैं, ईसीजी डेटा अधिग्रहण में डेटा सटीकता और मजबूती सुनिश्चित करता है और ऑपरेटर-निर्भर विविधताओं को कम करता है। अंत में, विशेष रूप से, हमारे पिछले मान्य कसौटी (सामान्य टी लहर ईमानदार है) आर लहर और टी लहर, ज़ेब्राफ़िश सामान्य ईसीजी की एक महत्वपूर्ण मानव की तरह सुविधा की सामंजस्य encapsulates (चित्र 1).
हालांकि, वहाँ अभी भी हमारे समूह और दूसरों द्वारा वयस्क ज़ेब्राफ़िश के लिए vivo ईसीजी पद्धति में वर्तमान के लिए चार प्रमुख सीमाएं मौजूद हैं.
सबसे पहले, विषय सहयोग की कमी इसके सीमित cardirespiratory विषाक्तता परिणामों के साथ संज्ञाहरण के लिए की आवश्यकता की आवश्यकता है. विवो ईसीजी पूछताछ में, जबकि मानव रोगियों को कभी भी सेडेशन की आवश्यकता नहीं होती है, जेब्राफ़िश को हमेशा एनेस्थेटिक्स या पैरालिटिक्स की आवश्यकता होती है, जिनमें से सभी चर कार्डियोरेस्पेरेटरी विषाक्तता का कारण बनते हैं।
दूसरा, संलग्न ईसीजी को सुरक्षित करने की आवश्यकता थोड़ा एक अन्यथा गैर इनवेसिव प्रक्रिया के आक्रामकता elevates. जबकि मानव के शरीर की सतह ईसीजी रिकॉर्डिंग में सीसा प्लेसमेंट पूरी तरह से गैर इनवेसिव है क्योंकि इलेक्ट्रोड मानव बाह्य त्वचा का पालन करते हैं, ज़ेब्राफ़िश के विवो ईसीजी रिकॉर्डिंग में के लिए लीड प्लेसमेंट अधिक आक्रामक है क्योंकि, कम से कम, स्टील इलेक्ट्रोड चाहिए मछली पेशी में सुरक्षित प्रविष्टि के लिए मछली की त्वचा पंचर.
पिछले दो सीमाओं ज़ेब्राफ़िश छाती और दिल की शारीरिक बाधाओं से स्टेम. तीसरा, वयस्क ज़ेब्राफ़िश हृदय के मामूली आकार ईसीजी लीड की संख्या में भारी कमी की आवश्यकता है। जबकि मनुष्य आसानी से एक मानक ईसीजी रिकॉर्डिंग में बारह सुराग को समायोजित, वयस्क ज़ेब्राफ़िश आम तौर पर केवल एक एकल एकध्रुवीय या द्विध्रुवी नेतृत्व को समायोजित कर सकते हैं. एक एकल ईसीजी नेतृत्व का असर एक साथ सभी तीन पी, आर, और टी तरंगों के आयाम अनुकूलन करने के लिए चुनौती है। इसलिए, जेब्राफ़िश ईसीजी पूछताछ में इष्टतम और सटीक लीड प्लेसमेंट के महत्व को अतिरंजित नहीं किया जा सकता है। ज़ेब्राफ़िश में, टी लहर एक अद्वितीय पता लगाने चुनौती प्रस्तुत करता है क्योंकि यह अक्सर इन तीन तरंगों की सबसे छोटी है. इसलिए, ज़ेब्राफ़िश टी लहर आयाम आम तौर पर बड़ा पी और आर तरंगों पर अनुकूलन प्राथमिकता प्राप्त करना चाहिए.
चौथा, आर लहर आयाम को अधिकतम करने के लिए ज़ेब्राफ़िश मुख्य हृदय अक्ष का निर्धारण चुनौतीपूर्ण हो सकता है। कारण यह है कि ज़ेब्राफ़िश दिल अपने रूप के भीतर मानव दिल की तुलना में अपने ढीले पेरिकार्डियल थैली के भीतर गति की अधिक स्वतंत्रता है-फिटिंग दस्ताने की तरह पेरिकार्डियम.
कुल मिलाकर, इन सीमाओं भविष्य विधि नवाचार को प्रोत्साहित करेंगे. 3 डी मुद्रण और विकृत इलेक्ट्रॉनिक्स18के आगमन के साथ, वहाँ जाग में प्रत्यक्ष नेतृत्व प्रत्यारोपण एक दिन के लिए आशा है, चेतावनी, तैराकी ज़ेब्राफ़िश वायरलेस इलेक्ट्रोड सेंसर के एक ‘कार्डियक सोक’ का उपयोग कर.
The authors have nothing to disclose.
इस काम के राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थानR01 HL141452 TPN के लिए द्वारा समर्थित किया गया था. ADInstruments कृपया उदार धन प्रदान करने के लिए खुला उपयोग प्रकाशन की लागत को कम लेकिन या तो प्रयोगात्मक डिजाइन, डेटा अधिग्रहण, इस अध्ययन के डेटा विश्लेषण या प्रकाशन से पहले पांडुलिपि के लिए किसी भी उपयोग में कोई भूमिका नहीं थी.
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 |