成体ゼブラフィッシュにおける老化に伴う副鼻腔停止とシックサイナス症候群

Aging-associated sinus arrest and sick sinus syndrome in adult zebrafish.

• Jianhua Yan
• Hongsong Li
• Haisong Bu
• Kunli Jiao
• Alex X Zhang
• Tai Le
• Hung Cao
• Yigang Li
• Yonghe Ding
• Xiaolei Xu

抄録

ゼブラフィッシュの成体は、その強力な遺伝学的特性から、心血管疾患の研究に利用されることが多くなってきています。我々は、ゼブラフィッシュの心拍数が100回/分程度と人間に近いことを考慮して、この脊椎動物を用いて洞停止(SA)やシックサイナス症候群(SSS)などの心調律障害のモデル化を検討した。まず、ゼブラフィッシュ成体の心電図を測定するためのプロトコルを最適化しました。プローブの設置場所を決定し、開胸手術を実施し、温度の影響を測定し、適切な麻酔量と時間を決定した。さらに、現在のヒトのSAエピソードの定義と、我々が行っている高齢野生型魚やTg(SCN5A-D1275N)魚（遺伝性SSSのモデル魚）のSAエピソード候補の研究との比較から、常温での成魚のSAエピソードを定義するための任意の基準として、PP間隔を1.5秒以上とすることを提案しました。この基準では、約5％の野生型魚の亜集団がSAエピソードを有すると考えられ、この割合は3歳魚では約25％にまで有意に増加します。アトロピンに反応したこの亜集団は、徐脈などのTg(SCN5A-D1275N)モデルと共通のSSS表現型形質と、QRS/P比の増加やクロノトロピック無力症などのユニークなSSS表現型形質の両方を有している。以上のことから、本研究は成体ゼブラフィッシュにおけるベースラインSAとSSSを定義し、加齢に伴うSSSを研究するための代替モデルとしてゼブラフィッシュを使用することを強調した。

Because of its powerful genetics, the adult zebrafish has been increasingly used for studying cardiovascular diseases. Considering its heart rate of ~100 beats per minute at ambient temperature, which is very close to human, we assessed the use of this vertebrate animal for modeling heart rhythm disorders such as sinus arrest (SA) and sick sinus syndrome (SSS). We firstly optimized a protocol to measure electrocardiogram in adult zebrafish. We determined the location of the probes, implemented an open-chest microsurgery procedure, measured the effects of temperature, and determined appropriate anesthesia dose and time. We then proposed an PP interval of more than 1.5 seconds as an arbitrary criterion to define an SA episode in an adult fish at ambient temperature, based on comparison between the current definition of an SA episode in humans and our studies of candidate SA episodes in aged wild-type fish and Tg(SCN5A-D1275N) fish (a fish model for inherited SSS). With this criterion, a subpopulation of about 5% wild-type fish can be considered to have SA episodes, and this percentage significantly increases to about 25% in 3-year-old fish. In response to atropine, this subpopulation has both common SSS phenotypic traits that are shared with the Tg(SCN5A-D1275N) model, such as bradycardia; and unique SSS phenotypic traits, such as increased QRS/P ratio and chronotropic incompetence. In summary, this study defined baseline SA and SSS in adult zebrafish and underscored use of the zebrafish as an alternative model to study aging-associated SSS.