Angeborene Herzfehler (KHK) sind strukturelle Störungen, die aufgrund einer abnormen Embryonalentwicklung auftreten1. Neben genetischen Gegebenheiten wird die Pathogenese durch veränderte mechanische Belastung beeinflusst 2,3. Das hypoplastische Linksherzsyndrom (HLHS), ein angeborener Herzfehler, führt zu einer unterentwickelten Herzkammer/Aorta bei der Geburt4 mit einer hohen Mortalitätsrate 5,6. Trotz der jüngsten Fortschritte in der klinischen Behandlung sind das Gefäßwachstum und die Entwicklungsdynamik des HLHS noch unklar7. In der normalen Embryonalentwicklung stammen das Endokard und das Myokard des linken Ventrikels (LV) von kardialen Vorläuferzellen ab, während die frühe embryonale Herzröhrenbildung fortschreitet. Das allmähliche Vorhandensein von myokardialer Trabekulation, Verdickungsschichten und Kardiomyozytenproliferation wird berichtet2. Beim HLHS werden ein verändertes trabekuläres Remodeling und eine linksventrikuläre Abflachung beobachtet, was aufgrund einer abnormen Kardiomyozytenmigration weiter zur myokardialen Hypoplasie beiträgt 2,8,9,10
Unter den weit verbreiteten Modellorganismen zur Untersuchung der Herzentwicklung und zum Verständnis hämodynamischer Bedingungen 11 wird der Vogelembryo aufgrund seines vierkammerigen reifen Herzens und seiner einfachen Kultivierbarkeit bevorzugt11,12,13,14. Auf der anderen Seite bietet der erweiterte Zugang zur Bildgebung von Zebrafischembryonen und transgenen/Knockout-Mäusen deutliche Vorteile11,12. Für den Vogelembryo wurden verschiedene mechanische Eingriffe getestet, die den intramuralen Druck und die Wandscherspannung bei der Entwicklung kardiovaskulärer Komponenten verändern. Zu diesen Modellen gehören die linke Vitellin-Ligatur, das konotrunkale Banding15 und die linksatriale Ligatur (LAL)11,12,16. Der resultierende Phänotyp aufgrund der veränderten mechanischen Belastung kann ca. 24-48 h nach dem chirurgischen Eingriff in Studien beobachtet werden, die sich auf die frühe Prognose konzentrieren11,13. Die LAL-Intervention ist eine beliebte Technik, um das funktionelle Volumen des linken Vorhofs (LA) zu verengen, indem eine Nahtschlaufe um die atrioventrikuläre Öffnung gelegt wird. Ebenso wurden mikrochirurgische Eingriffe durchgeführt, die auf die rechtsatriale Ligatur (RAL) abzielen17,18. In ähnlicher Weise zielen einige Forscher mit Mikroclips auf das linke Vorhofohr (LAA) ab, um das Volumen des LA19,20 zu reduzieren. In einigen Studien wird ein chirurgischer Nylonfaden auf den atrioventrikulären Knoten19,21 aufgebracht. Eine der verwendeten Interventionen ist LAL, die HLHS nachahmen kann, aber auch das am schwierigsten durchzuführende Modell ist, mit sehr geringen Probenausbeuten aufgrund der extrem feinen mikrochirurgischen Eingriffe, die erforderlich sind. In unserem Labor wird die LAL in ovo zwischen den Hamburger-Hamilton (HH) Stadien 20 und 21 durchgeführt, bevor der gemeinsame Vorhof vollständig septiert ist 6,14,22,23. Um das LA herum wird eine chirurgische Naht gelegt, die den intrakardialen Blutfluss verändert. In LAL-Modellen des HLHS werden eine erhöhte Ventrikelwandsteifigkeit, veränderte Myofaserwinkel und eine verringerte LV-Hohlraumgröße beobachtet14,24.
In diesem Videoartikel wird ein detailliertes Protokoll und eine Vorgehensweise für in ovo LAL bereitgestellt. Kurz gesagt, die befruchteten Vogelembryonen wurden für die Mikrochirurgie inkubiert, die Eierschale aufgebrochen und die äußere und innere Membran gereinigt. Der Embryo wurde dann langsam gedreht, so dass die LA zugänglich war. Eine chirurgische 10:0-Nylonnaht wurde an die Vorhofknospe gebunden, und der Embryo wurde in seine ursprüngliche Ausrichtung zurückgebracht, wodurch das LAL-Verfahrenabgeschlossen wurde 25. LAL- und Normalventrikel werden mittels optischer Kohärenztomographie und Basishistologie auf Gewebeverdichtung und Ventrikelvolumen verglichen.
Eine erfolgreich durchgeführte LAL-Modellpipeline, wie hier beschrieben, wird zu Grundlagenstudien beitragen, die sich auf die embryonale Entwicklung kardiovaskulärer Komponenten konzentrieren. Dieses Modell kann auch zusammen mit genetischen Manipulationen und fortschrittlichen Bildgebungsmodalitäten verwendet werden. Ebenso ist das akute LAL-Modell eine stabile Quelle für erkrankte Gefäßzellen für Gewebekulturexperimente.