Aangeboren hartafwijkingen (CHD's) zijn structurele aandoeningen die optreden als gevolg van abnormale embryonale ontwikkeling1. Naast genetische aandoeningen wordt de pathogenese beïnvloed door veranderde mechanische belasting 2,3. Hypoplastisch linkerhartsyndroom (HLHS), een aangeboren hartafwijking, resulteert in een onderontwikkeld ventrikel/aorta bij de geboorte4 met een hoog sterftecijfer 5,6. Ondanks de recente vooruitgang in de klinische behandeling ervan, is de vasculaire groei en ontwikkelingsdynamiek van HLHS nog steeds onduidelijk7. Bij een normale embryonale ontwikkeling zijn het endocardium en het myocardium van de linker ventrikel (LV) afkomstig van cardiale voorlopercellen naarmate de vroege embryonale vorming van de hartbuis vordert. De geleidelijke aanwezigheid van myocardiale trabeculatie, verdikkende lagen en proliferatie van cardiomyocyten wordt gerapporteerd2. Voor HLHS worden veranderde trabeculaire remodellering en linkerventrikelafplatting waargenomen, wat verder bijdraagt aan myocardiale hypoplasie als gevolg van abnormale migratie van cardiomyocyten 2,8,9,10
Van de veelgebruikte modelorganismen om de ontwikkeling van het hart te bestuderen en hemodynamische omstandigheden te begrijpen 11, heeft het vogelembryo de voorkeur vanwege het volwassen hart met vier kamers en het gemak waarmee het kan worden gekweekt11,12,13,14. Aan de andere kant biedt geavanceerde beeldvormingstoegang van zebravisembryo's en transgene/knock-out muizen duidelijke voordelen11,12. Er zijn verschillende mechanische ingrepen getest voor het vogelembryo die de intramurale druk en wandschuifspanning veranderen bij het ontwikkelen van cardiovasculaire componenten. Deze modellen omvatten ligatie van de linkervitelline, conotruncale banding15 en ligatie van het linker atrium (LAL)11,12,16. Het resulterende fenotype als gevolg van de veranderde mechanische belasting kan ongeveer 24-48 uur na de chirurgische ingreep worden waargenomen in onderzoeken die zich richten op vroege prognose11,13. De LAL-interventie is een populaire techniek om het functionele volume van het linker atrium (LA) te verkleinen door een hechtlus rond de atrioventriculaire opening te plaatsen. Evenzo zijn er ook microchirurgische ingrepen uitgevoerd die gericht zijn op het afbinden van het rechter atrium (RAL)17,18. Evenzo richten sommige onderzoekers zich op het linker hartoor (LAA) met behulp van microclips om het volume van de LA19,20 te verminderen. In sommige onderzoeken wordt een chirurgische nylondraad aangebracht op de atrioventriculaire knoop19,21. Een van de gebruikte interventies is LAL, dat HLHS kan nabootsen, maar ook het moeilijkste model is om uit te voeren, met zeer kleine monsteropbrengsten vanwege de extreem fijne microchirurgische ingrepen die nodig zijn. In ons laboratorium wordt LAL uitgevoerd in ovo tussen Hamburger-Hamilton (HH) stadia 20 en 21, voordat het gemeenschappelijke atrium volledig septaat 6,14,22,23 is. Rond de LA wordt een chirurgische hechting geplaatst, die de intracardiale bloedstroomstromen verandert. In LAL-modellen van HLHS worden verhoogde stijfheid van de ventrikelwand, veranderde myofiberhoeken en verminderde LV-holtegrootte waargenomen14,24.
In dit video-artikel wordt een gedetailleerd protocol en aanpak voor in ovo LAL gegeven. In het kort werden de bevruchte vogelembryo's uitgebroed voor microchirurgie, werd de eierschaal opengebroken en werden de buiten- en binnenmembranen vrijgemaakt. Het embryo werd vervolgens langzaam gedraaid zodat de LA toegankelijk was. Een 10-0 nylon chirurgische hechting werd aan de atriale knop vastgemaakt en het embryo werd teruggebracht naar zijn oorspronkelijke oriëntatie, waarmee de LAL-procedure werd voltooid25. LAL en normale ventrikels worden vergeleken voor weefselverdichting en ventrikelvolume via optische coherentietomografie en basale histologie.
Een succesvol uitgevoerde LAL-modelpijplijn, zoals hier beschreven, zal bijdragen aan basisstudies die zich richten op de embryonale ontwikkeling van cardiovasculaire componenten. Dit model kan ook worden gebruikt in combinatie met genetische manipulaties en geavanceerde beeldvormingsmodaliteiten. Evenzo is het acute LAL-model een stabiele bron van zieke vasculaire cellen voor weefselkweekexperimenten.