Venstre atriel ligering i fugleembryoet som model for ændret hæmodynamisk belastning under tidlig vaskulær udvikling

Medfødte hjertefejl (CHD’er) er strukturelle lidelser, der opstår på grund af unormal embryonal udvikling¹. Ud over genetiske tilstande påvirkes patogenesen af ændret mekanisk belastning ^2,3. Hypoplastisk venstre hjertesyndrom (HLHS), en medfødt hjertesygdom, resulterer i en underudviklet ventrikel / aorta ved fødslen⁴ med en høj dødelighed ^5,6. På trods af de seneste fremskridt i den kliniske styring er den vaskulære vækst og udviklingsdynamik i HLHS stadig uklar⁷. I normal embryonal udvikling stammer endokardiet i venstre ventrikel (LV) og myokardiet fra hjerteforfædre, efterhånden som dannelsen af det tidlige embryonale hjerte skrider frem. Den gradvise tilstedeværelse af myokardietrabekulation, fortykkelseslag og kardiomyocytproliferation rapporteres². For HLHS observeres ændret trabekulær remodellering og fladning af venstre ventrikel, hvilket yderligere bidrager til myokardiehypoplasi på grund af unormal kardiomyocytmigration 2,8,9,10

Blandt de meget anvendte modelorganismer til at studere hjerteudvikling og forstå hæmodynamiske forhold 11 foretrækkes fugleembryoet på grund af dets modne hjerte med fire kamre og dets lette dyrkning^11,12,13,14. På den anden side giver avanceret billeddannelse af zebrafiskembryoner og transgene / knockout-mus klare fordele^11,12. Forskellige mekaniske indgreb er blevet testet for fugleembryoet, der ændrer det intramurale tryk og vægforskydningsspænding ved udvikling af kardiovaskulære komponenter. Disse modeller omfatter venstre vitelline ligation, conotruncal banding¹⁵ og venstre atriel ligation (LAL) ^11,12,16. Den resulterende fænotype på grund af den ændrede mekaniske belastning kan observeres ca. 24-48 timer efter det kirurgiske indgreb i studier med fokus på tidlig prognose^11,13. LAL-interventionen er en populær teknik til at indsnævre det funktionelle volumen af venstre atrium (LA) ved at placere en sutursløjfe omkring den atrioventrikulære åbning. Ligeledes er der også udført mikrokirurgiske indgreb, der er målrettet mod højre atriel ligering (RAL)^17,18. På samme måde målretter nogle forskere det venstre atriale vedhæng (LAA) ved hjælp af mikroklip for at reducere volumenet af LA^19,20. I nogle undersøgelser påføres en kirurgisk nylontråd på den atrioventrikulære knude^19,21. Et af de anvendte indgreb er LAL, som kan efterligne HLHS, men som også er den sværeste model at udføre, med meget små prøveudbytter på grund af de ekstremt fine mikrokirurgiske operationer, der kræves. I vores laboratorium udføres LAL i ovo mellem Hamburger-Hamilton (HH) trin 20 og 21, før det fælles atrium er fuldt septat 6,14,22,23. En kirurgisk sutur er placeret omkring LA, som ændrer de intrakardiale blodgennemstrømningsstrømme. I LAL-modeller af HLHS observeres øget ventrikelvægsstivhed, ændrede myofibervinkler og nedsat LV-hulrumsstørrelse^14,24.

I denne videoartikel gives en detaljeret protokol og tilgang til in ovo LAL. Kort fortalt blev de befrugtede fugleembryoner inkuberet til mikrokirurgi, æggeskallen blev revnet åben, og de ydre og indre membraner blev ryddet. Embryoet blev derefter langsomt roteret, så LA var tilgængeligt. En 10-0 nylonkirurgisk sutur blev bundet til atrieknoppen, og embryoet blev returneret til sin oprindelige orientering og afsluttede LAL-proceduren²⁵. LAL og normale ventrikler sammenlignes for vævskomprimering og ventrikelvolumen via optisk kohærenstomografi og grundlæggende histologi.

En succesfuldt udført LAL-modelpipeline, som beskrevet her, vil bidrage til grundlæggende studier med fokus på embryonal udvikling af kardiovaskulære komponenter. Denne model kan også bruges sammen med genetiske manipulationer og avancerede billeddannelsesmetoder. Ligeledes er den akutte LAL-model en stabil kilde til syge vaskulære celler til vævskulturforsøg.