Перевязка левого предсердия у эмбриона птицы как модель измененной гемодинамической нагрузки при раннем развитии сосудов

Врожденные пороки сердца (ВПС) – это структурные нарушения, возникающие из-за аномального эмбрионального развития¹. Помимо генетических условий, на патогенез влияет измененная механическая нагрузка ^2,3. Синдром гипоплазии левых отделов сердца (СГЛОС), врожденный порок сердца, приводит к недоразвитию желудочка/аорты при рождении⁴ с высоким уровнем смертности ^5,6. Несмотря на недавние успехи в клиническом лечении, динамика роста и развития сосудов при СГЛОС до сих пор неясна⁷. При нормальном эмбриональном развитии эндокард и миокард левого желудочка (ЛЖ) происходят от предшественников сердца по мере прогрессирования раннего эмбрионального формирования трубки сердца. Сообщается о постепенном наличии трабекуляции миокарда, утолщения слоев и пролиферации кардиомиоцитов². При СГЛОС наблюдается измененное трабекулярное ремоделирование и уплощение левого желудочка, что в дальнейшем способствует гипоплазии миокарда из-за аномальной миграции кардиомиоцитов 2,8,9,10

Среди широко используемых модельных организмов для изучения развития сердца и понимания гемодинамических условий 11 предпочтение отдается эмбриону птицы из-за его четырехкамерного зрелого сердца и простоты культивирования^11,12,13,14. С другой стороны, расширенный доступ к визуализации эмбрионов рыбок данио и трансгенных/нокаутных мышей обеспечивает явные преимущества^11,12. На эмбрионе птицы были опробованы различные механические вмешательства, которые изменяют внутримурное давление и напряжение сдвига стенки в развивающихся сердечно-сосудистых компонентах. Эти модели включают лигирование левого вителлина, конотрункальное бандажирование¹⁵ и лигирование левого предсердия (LAL)^11,12,16. Полученный фенотип, обусловленный измененной механической нагрузкой, можно наблюдать примерно через 24-48 ч после хирургического вмешательства в исследованиях, ориентированных на ранний прогноз^11,13. Вмешательство LAL является популярным методом сужения функционального объема левого предсердия (LA) путем наложения шовной петли вокруг атриовентрикулярного отверстия. Кроме того, были выполнены микрохирургические вмешательства, нацеленные на перевязку правого предсердия (RAL)^17,18. Точно так же некоторые исследователи нацеливаются на придаток левого предсердия (LAA) с помощью микроклипсов, чтобы уменьшить объем LA^19,20. В некоторых исследованиях на атриовентрикулярный узел накладывают хирургическую капроновую нить^19,21. Одним из используемых вмешательств является LAL, который может имитировать HLHS, но также является самой сложной моделью для выполнения, с очень малым выходом образцов из-за чрезвычайно тонких микрохирургических операций. В нашей лаборатории LAL проводится in ovo между 20-й и 21-й стадиями по шкале Гамбурга-Гамильтона (HH), до того, как общее предсердие будет полностью септировано 6,14,22,23. Вокруг ЛП накладывается хирургический шов, который изменяет внутрисердечный кровоток. В моделях СГЛОС ЛАЛ наблюдается повышенная жесткость стенок желудочков, измененные углы миоволокон и уменьшение размеров полости ЛЖ^14,24.

В этой видеостатье представлен подробный протокол и подход к проведению in ovo LAL. Вкратце, оплодотворенные птичьи эмбрионы были инкубированы для микрохирургии, скорлупа яйца была вскрыта, а внешняя и внутренняя оболочки очищены. Затем эмбрион медленно вращали так, чтобы ЛП была доступна. Нейлоновый хирургический шов 10-0 был наложен на зачаток предсердий, и эмбрион был возвращен в его первоначальную ориентацию, завершив процедуру LAL²⁵. LAL и нормальные желудочки сравнивают на уплотнение тканей и объем желудочков с помощью оптической когерентной томографии и базовой гистологии.

Успешно реализованная модель LAL, описанная здесь, будет способствовать фундаментальным исследованиям, посвященным эмбриональному развитию сердечно-сосудистых компонентов. Эта модель также может быть использована вместе с генетическими манипуляциями и передовыми методами визуализации. Кроме того, острая модель LAL является стабильным источником пораженных сосудистых клеток для экспериментов с тканевыми культурами.