Modelling arrhythmias in zebrafish atrial model

Cardiac arrhythmias are a leading cause of morbidity and mortality worldwide, and understanding their mechanisms remains a critical challenge in cardiovascular research. While zebrafish models have emerged as valuable tools for studying cardiac function, the induction and detailed analysis of arrhythmias in zebrafish have been relatively unexplored. This thesis aims to bridge this gap by investigating the conditions under which re-entrant arrhythmias can be induced in a computational model of the zebrafish atrium. Using a two-dimensional model of the zebrafish atrium, we implemented a series of simulation scenarios, including preconditioning, S1S2 protocols, and various forms of electrical stimulation. The used model incorporates key ionic currents relevant to the zebrafish electrophysiology and has been validated against existing experimental data. Through these simulations, we identified specific conditions that favour the formation of re-entrant circuits, providing new insights into the arrhythmogenic potential of the zebrafish heart. Our findings demonstrate that the zebrafish atrium model is a powerful tool for simulating arrhythmias and can be used to test hypotheses about the underlying mechanisms of re-entry. This work not only advances our understanding of arrhythmia in zebrafish but also lays the groundwork for future experimental and computational studies aimed at developing new therapeutic strategies.

Le aritmie cardiache sono una delle principali cause di morbilità e mortalità a livello mondiale, e comprendere i loro mecanismi rimane una sfida cruciale nella ricerca cardiovascolare. Sebbene i modelli di zebrafish siano emersi come strumenti preziosi per lo studio della funzione cardiaca, l’induzione e l’analisi dettagliata delle aritmie in zebrafish sono state relativamente poco esplorate. Questa tesi si propone di colmare questa lacuna sviluppando un modello computazionale dell’atrio di zebrafish per investigare le condizioni sotto le quali possono essere indotte aritmie da rientro. Utilizzando un modello bidimensionale dell’atrio di zebrafish, abbiamo implementato una serie di scenari di simulazione, inclusi precondizionamento, protocollo S1S2 e varie forme di stimolazione elettrica. Il modello ha incorporato le principali correnti ioniche rilevanti per l’elettrofisiologia del zebrafish ed è stato validato rispetto ai dati sperimentali esistenti. Attravsero queste simulazioni, abbiamo identificato condizioni specifiche che favoriscono la formazione di circuiti di rientro, formendo nuove intuizioni sul potenziale aritmogeno del cuore di zebrafish. I nostri risultati dimostrano che il modello dell’atrio del zebrafish è uno strumento potente per simulare le aritmie e può essere utilizzato per testare ipotesi sui meccanismi sottoslanti del rientro. Questo lavoro non solo avanza la nostra comprensione delle aritmie nel zebrafish, ma getta anche le basi per futuri studi sperimentali e computazionali mirati allo sviluppo di nuove strategie terapeutiche.