Die endokardiale Fibroelastose (EFE), die durch die Ansammlung von Kollagen und elastischen Fasern im subendokardialen Gewebe definiert ist, zeigt sich als perlmuttartiges oder undurchsichtiges verdicktes Endokard; EFE durchläuft das aktivste Wachstum während der fetalen Periode und im frühen Säuglingsalter1. In einer Autopsiestudie waren 70% der Fälle mit hypoplastischem Linksherzsyndrom (HLHS) mit dem Vorhandensein von EFE2 assoziiert.
Zellen, die Marker für Fibroblasten exprimieren, sind die Hauptzellpopulation bei EFE, aber diese Zellen exprimieren gleichzeitig auch endokardiale Endothelmarker, was ein Hinweis auf die Herkunft dieser EFE-Zellen ist. Unsere Gruppe hat bereits zuvor festgestellt, dass der zugrundeliegende Mechanismus der EFE-Bildung eine phänotypische Veränderung von endokardialen Endothelzellen zu Fibroblasten durch einen endothelialen zu mesenchymalen Übergang (EndMT)3 beinhaltet. EndMT kann mittels immunhistochemischer Doppelfärbung für Endothelmarker wie Cluster of Differentiation (CD) 31 oder vaskuläres Endothel (VE)-Cadherin (CD144) und Fibroblastenmarker (z. B. Alpha-Glattmuskel-Aktin, α-SMA) nachgewiesen werden. Darüber hinaus haben wir bereits die regulatorische Rolle des TGF-ß-Signalwegs in diesem Prozess mit der Aktivierung der Transkriptionsfaktoren SLUG, SNAIL und TWIST3 nachgewiesen.
EndMT ist ein physiologischer Prozess, der während der embryonalen Herzentwicklung auftritt und zur Bildung der Septen und Klappen aus endokardialen Polstern führt4, aber auch Organfibrose bei Herzinsuffizienz, Nierenfibrose oder Krebs verursacht und eine Schlüsselrolle bei vaskulärer Atherosklerose spielt 5,6,7,8. EndMT bei Herzfibrose wird hauptsächlich über den TGF-β-Signalweg reguliert, wie wir und andere berichtet haben 3,9. Es wurden verschiedene Stimuli beschrieben, die EndMT induzieren: Entzündung 10, Hypoxie11, mechanische Veränderungen 12 und Flussstörungen, einschließlich Veränderungen des intrakavitären Blutflusses 13, und EndMT kann auch eine Folge einer genetischen Erkrankungsein 14.
Dieses Tiermodell wurde unter Verwendung der Schlüsselkomponenten der kardialen EFE-Entwicklung entwickelt, nämlich Unreife und Veränderungen des intrakavitären Blutflusses, insbesondere Flussstagnation. Die Unreife wurde durch die Verwendung von neugeborenen Rattenherzen als Spender erfüllt, da bekannt ist, dass neugeborene Ratten unmittelbar nach der Geburt entwicklungsunreif sind. Die heterotope Herztransplantation bot die Möglichkeit einer intrakavitären Flussrestriktion15.
Aus klinischer Sicht ermöglicht dieses Tiermodell eine bessere Untersuchung des Einflusses von EndMT auf die wachsende linke Herzkammer (LV). Die Wachstumseinschränkung, die dem fetalen und neonatalen Herzen durch die EndMT-induzierte EFE-Bildung auferlegt wird16, schließt Patienten mit linksventrikulären Ausflusstraktobstruktionen (LVOTO) wie angeborener kritischer Aortenstenose und hypoplastischem Linksherzsyndrom (HLHS) von einer kurativen anatomischen biventrikulären chirurgischen Reparatur aus17. Dieses Tiermodell erleichtert die Untersuchung der zellulären Mechanismen und der Regulation der Gewebebildung durch EndMT und ermöglicht die Erprobung pharmakologischer Behandlungsoptionen 3,18.
Die transabdominelle Echokardiographie wird verwendet, um die Lebensfähigkeit, Kontraktilität und Durchgängigkeit der Anastomosen zu überwachen. Nach der Euthanasie kann die EFE-Bildung innerhalb von 3 Tagen nach der Transplantation makroskopisch beobachtet werden. EFE-Gewebe zeigt die gleichen histopathologischen Merkmale wie humanes EFE-Gewebe von Patienten mit LVOTO.
Daher kann dieses Tiermodell, obwohl es für den pädiatrischen Einsatz im Spektrum des HLHS entwickelt wurde, bei der Untersuchung verschiedener Krankheiten angewendet werden, die auf dem molekularen Mechanismus von EndMT basieren.