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Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) sind weltweit die häufigste Todesursache und jedes Jahr für etwa 17,9 Millionen Todesfälle verantwortlich, was fast 1/3 aller Todesfälle weltweit ausmacht. Drosophila melanogaster (allgemein bekannt als Fruchtfliege) wurde häufig als Modellorganismus für die Untersuchung der genetischen, zellulären und molekularen Grundlagen der kardialen Entwicklung, Physiologie, des Stoffwechsels, des Alterns und der Kardiomyopathien verwendet 1,2,3,4,5,6,7,8,9. Drosophila-Modelle wurden auch verwendet, um die Rolle des Herzmuskels bei der systemischen Regulation von Fettleibigkeitzu untersuchen 10, einem Hauptrisikofaktor für kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität. Studien zur Genomsequenzierung von Drosophila 11 haben eine signifikante Konservierung von Genen beim Menschen gezeigt, einschließlich solcher, die mit der Entwicklung verschiedener Organe, einschließlich des Herzens, verbunden sind. Unter diesen hochkonservierten Genen sind einige an kardialen Funktionsstörungen beteiligt, wie z. B. Kardiomyopathien oder Kanalopathien3. Die jüngste Entwicklung effektiver Techniken zur Untersuchung der Herzleistung hat die Anwendungen des Modells erweitert, um langfristige Veränderungen in der Herzphysiologie von Erwachsenen aufgrund von Faktoren wie Bewegung, Ernährung und Alterung zu untersuchen8. Technische und logistische Herausforderungen behindern den Einsatz dieses Modellsystems jedoch oft. Eine Herausforderung bei der Verwendung von Drosophila in kardiologischen Studien ist eine präzise Dissektion des Herzens, bei der die Zytoarchitektur und die Myokardelemente erhalten bleiben.
Das Drosophila-Herz oder das dorsale Gefäß besteht aus einer röhrenartigen Struktur, die aus einer einzigen Schicht von Kardiomyozyten besteht, Perikardzellen, die entlang der Herzwand positioniert sind und von Alary-Muskeln gestützt werden, und bei Erwachsenen, begleitet von einer Schicht ventraler Längsmuskelzelle12. Das genaue Präparieren für den Zugang zu diesen empfindlichen Strukturen ist ein zeit- und arbeitsintensiver Prozess. Die derzeitige Norm beinhaltet technisch anspruchsvolle Dissektion und Kapillarvakuumabsaugung, die eine fortgeschrittene Ausbildung und motorische Fähigkeiten erfordert 13,14,15,16. In der Regel beginnt die Dissektion mit dem Einschneiden der ventralen Körperwand, und die Herausforderungen stellen sich schnell dar, wenn man die winzige Anatomie des Herzens, seine fragile Struktur und die schwer zugängliche dorsale Lage berücksichtigt. In Kombination mit traditionellen Präpariertechniken ermöglicht dies eine präzise Analyse der Herzstruktur und -funktion und bietet ein verbessertes Werkzeug für die Untersuchung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei Drosophila13. Auf diese Weise stellten Alayari et al. beispielsweise ein Protokoll für die fluoreszierende Markierung von Drosophila-Herzstrukturen zur Verfügung, das die Visualisierung der Herzmorphologie und -struktur erleichtert. Trotz dieser Bemühungen steht die traditionelle Herzdissektion und -färbung vor mehreren Herausforderungen, darunter die Schwierigkeit, die Gewebeintegrität zu erhalten, und die spezielle Ausbildung, die für eine effektive Herzfärbung erforderlich ist.
Die Methode bietet eine innovative Lösung für dieses Problem, indem sie das gesamte Verfahren durch ein einfacheres Protokoll ersetzt, das die Kryoeinbettung von Drosophila , Thorax und Abdomen verwendet, gefolgt von Immunfärbung und Fluoreszenzbildgebung. Dieser leicht zu erlernende Ansatz sorgt für eine schnellere und einfachere Visualisierung von Herzstrukturen mit höherer Reproduzierbarkeit. Darüber hinaus beschreiben wir eine einfache Methode mit Trockeneis, die eine gleichmäßige Ausrichtung der abdominalen Nagelhaut von Drosophila auf derselben Z-Ebene gewährleistet und so den Kryosektionsschritt stromabwärts rationalisiert. Wir demonstrieren die Wirksamkeit dieses Protokolls bei der Detektion wichtiger kardialer Marker, der Herzmorphologie und der zellulären Organisation mit Immunfluoreszenz sowie konfokaler Mikroskopie. Die Einfachheit und hohe Wirksamkeit dieses Ansatzes ist besonders hilfreich für Hochdurchsatz-Drosophila-basierte Herzstudien.