血流のハイスループットイメージングは​​、ゼブラフィッシュの発達における血行動態量の分布パターンの発達的変化を明らかにします

血流と圧力（血行動態力）からの機械的な力は、胚発生中の血管網の形成と形成に寄与します。以前の研究では、血行動態力が血管チューブの内面に並ぶ内皮細胞のシグナル伝達と遺伝子発現を調節し、それにより細胞の状態と挙動を修正することが実証されています。血管の発達における重要な役割を考えると、in vivoの力を測定するのが難しいために内皮細胞が経験する血行動態の定量的側面についてはまだほとんど知りません。この研究では、さまざまな容器タイプの血流によってECSに及ぼす壁せん断応力（WSS）の大きさと、発達中の進化方法を決定しようとしました。ゼブラフィッシュを脊椎動物モデルシステムとして利用して、半自動化された高スループット蛍光イメージングシステムを確立して、2日間から6日間の受精後（DPF）の間のゼブラフィッシュ全体の赤血球の流れをキャプチャしました。このシステムは、一度に最大50のゼブラフィッシュを画像化できます。ゼブラフィッシュトランク容器のWSSを計算するために、半自動分析方法が開発されました。これは、粒子追跡速度測定分析を使用して赤血球の流れを測定し、ルーメン径を測定するカスタムメイドのスクリプトを生成し、局所管ヘマトクリットレベルを測定して、各発達段階で有効な血液粘度を計算することによって達成されました。この方法により、胚成長および幼虫の成長の異なる段階で異なる容器のWSSの大きさを決定し、WSSの発達変化を特定しました。すべての容器タイプのピークWSSのレベルは、6 dPFで0.3 PA未満に分類されます。さらに、ゼブラフィッシュが各発達段階でWSSの前後トレンドを表示することを発見しました。

Mechanical forces from blood flow and pressure (hemodynamic forces) contribute to the formation and shaping of the blood vascular network during embryonic development. Previous studies have demonstrated that hemodynamic forces regulate signaling and gene expression in endothelial cells that line the inner surface of vascular tubes, thereby modifying their cellular state and behavior. Given its important role in vascular development, we still know very little about the quantitative aspects of hemodynamics that endothelial cells experience due to the difficulty in measuring forces in vivo. In this study, we sought to determine the magnitude of wall shear stress (WSS) exerted on ECs by blood flow in different vessel types and how it evolves during development. Utilizing the zebrafish as a vertebrate model system, we have established a semi-automated high-throughput fluorescent imaging system to capture the flow of red blood cells in an entire zebrafish between 2- and 6-day post-fertilization (dpf). This system is capable of imaging up to 50 zebrafish at a time. A semi-automated analysis method was developed to calculate WSS in zebrafish trunk vessels. This was achieved by measuring red blood cell flow using particle tracking velocimetry analysis, generating a custom-made script to measure lumen diameter, and measuring local tube hematocrit levels to calculate the effective blood viscosity at each developmental stage. With this methodology, we were able to determine WSS magnitude in different vessels at different stages of embryonic and larvae growth and identified developmental changes in WSS, with absolute levels of peak WSS in all vessel types falling to levels below 0.3 Pa at 6 dpf. Additionally, we discovered that zebrafish display an anterior-to-posterior trend in WSS at each developmental stage.