Venstre atrieligering i fugleembryoet som en modell for endret hemodynamisk belastning under tidlig vaskulær utvikling

Medfødte hjertefeil (CHD) er strukturelle lidelser som oppstår på grunn av unormal embryonal utvikling¹. I tillegg til genetiske forhold påvirkes patogenesen av endret mekanisk belastning ^2,3. Hypoplastisk venstre hjerte syndrom (HLHS), en medfødt hjertesykdom, resulterer i en underutviklet ventrikkel / aorta ved fødselen⁴ med høy dødelighet ^5,6. Til tross for de siste fremskrittene i den kliniske ledelsen, er den vaskulære veksten og utviklingsdynamikken til HLHS fortsatt uklar⁷. Ved normal embryonal utvikling stammer venstre ventrikkel (LV) endokard og myokard fra hjerteprogenitorer etter hvert som den tidlige embryonale hjerterørsdannelsen utvikler seg. Gradvis tilstedeværelse av myokardtrabekulasjon, fortykkelseslag og kardiomyocyttproliferasjon er rapportert². For hemofagocytisk lymfohistiocytose observeres endret trabekulær remodellering og venstre ventrikkelavflatning, noe som ytterligere bidrar til myokardhypoplasi på grunn av unormal kardiomyocyttmigrasjon 2,8,9,10

Blant de mye brukte modellorganismer for å studere hjerteutvikling og forstå hemodynamiske forhold 11, er fugleembryoet foretrukket på grunn av dets firekammerede modne hjerte og dets enkle kultur^11,12,13,14. På den annen side gir avansert bildetilgang av sebrafiskembryoer og transgene/knockout-mus klare fordeler^11,12. Ulike mekaniske inngrep har blitt testet for fugleembryoet som endrer det intramurale trykket og veggskjærspenningen ved utvikling av kardiovaskulære komponenter. Disse modellene inkluderer venstre vitelline ligering, conotruncal banding¹⁵ og venstre atrieligering (LAL) ^11,12,16. Den resulterende fenotypen på grunn av den endrede mekaniske belastningen kan observeres ca. 24-48 timer etter kirurgisk inngrep i studier med fokus på tidlig prognose^11,13. LAL-intervensjonen er en populær teknikk for å begrense det funksjonelle volumet av venstre atrium (LA) ved å plassere en sutursløyfe rundt den atrioventrikulære åpningen. På samme måte er det også utført mikrokirurgiske inngrep som retter seg mot høyre atrieligering (RAL)^17,18. På samme måte retter noen forskere seg mot venstre atrievedheng (LAA) ved hjelp av mikroklipp for å redusere volumet av LA^19,20. I noen studier påføres en kirurgisk nylontråd på den atrioventrikulære noden^19,21. Et av inngrepene som brukes er LAL, som kan etterligne HLHS, men som også er den vanskeligste modellen å utføre, med svært små prøveutbytter på grunn av de ekstremt fine mikrokirurgiske operasjonene som kreves. I vårt laboratorium utføres LAL i ovo mellom Hamburger-Hamilton (HH) trinn 20 og 21, før det felles atriumet er fullt septat 6,14,22,23. En kirurgisk sutur er plassert rundt LA, som endrer de intrakardiale blodstrømstrømmene. I LAL-modeller av HLHS observeres økt ventrikkelveggstivhet, endrede myofibervinkler og redusert LV-hulromsstørrelse^14,24.

I denne videoartikkelen er det gitt en detaljert protokoll og tilnærming for in ovo LAL. Kort fortalt ble de befruktede fugleembryoene inkubert for mikrokirurgi, eggeskallet ble sprukket åpent, og ytre og indre membraner ble ryddet. Embryoet ble deretter sakte rotert slik at LA var tilgjengelig. En 10-0 nylon kirurgisk sutur ble bundet til atrieknoppen, og embryoet ble returnert til sin opprinnelige orientering, og fullførte LAL-prosedyren²⁵. LAL og normale ventrikler sammenlignes for vevskomprimering og ventrikkelvolum via optisk koherenstomografi og basal histologi.

En vellykket utført LAL-modellrørledning, som beskrevet her, vil bidra til grunnleggende studier med fokus på embryonal utvikling av kardiovaskulære komponenter. Denne modellen kan også brukes sammen med genetiske manipulasjoner og avanserte avbildningsmodaliteter. På samme måte er den akutte LAL-modellen en stabil kilde til syke vaskulære celler for vevskultureksperimenter.