Studien zur Morphogenese und Visualisierung des frühen embryonalen Herzens im Hinblick auf die Entwicklung konotrunkaler Herzfehler

Summary

Most congenital cardiovascular malformations have their origins during early morphogenesis, and some forms of adult–onset cardiovascular disease also arise during embryonic development. Conotruncal heart defects comprise a major category of congenital heart disease and are found in children with a relative high frequency. These defects are associated with a high mortality risk in utero, and after postnatal surgical repair; embryologically they are linked with dextroposed aorta, which is an anomaly of the ventricular outflow tract with malalignment of the great arteries. The etiology and pathogenesis of dextroposed aorta is not known but is thought to be due to abnormal looping and/or incorrect “wedging” of the outflow tract (i.e., wedged positioning of the aorta between the atrioventricular valves) during early heart development. We have studied the morphology and visual development of the embryonic heart in an animal model of dextropsed aorta in a series of experiments to determine possible mechanisms for dextropositioning of the aorta. At this, we have employed besides established methods for analysis of anatomy and pathology (morphological studies, cardiac morphometry, histology, scanning electron microscopy and immunhistochemistry) also new imaging techniques (videocinephotography and time–lapse studies with a digital high–speed video camera, confocal and scanning electron microscopy, optical coherence tomography (OCT) and magnetic resonance microscopy (MRM) for 3D reconstruction of the heart) to achieve a better visualization of normal and pathological changes during heart development. The paper at hand summarizes the results of these studies.

Zusammenfassung.

Die meisten kongenitalen Anomalien des Herzens haben ihren Ursprung in und während der frühen Morphogenese, und selbst einige Herzerkrankungen, die erst im Erwachsenenalter auftreten, entstehen schon während der embryologischen Entwicklung des Herzens. Konotrunkale Herzfehler umfassen eine große Kategorie von angeborenen Defekten und kommen bei Kindern in relativ hoher Häufigkeit vor. Diese Herzfehler, die sowohl in utero als auch postnatal nach herzchirurgischen Eingriffen mit einem hohen Letalitätsrisiko einhergehen, sind entwicklungsgeschichtlich häufig mit Dextroposition der Aorta verbunden, welche sich in Anomalien des ventrikulären Ausflusstraktes in Form von Fehlausrichtung (Malalignment) der großen Gefäße wiederfindet. Die Ätiologie und Pathogenese der Mechanismen, die zu einer dextroponierten Aorta führen, sind nicht bekannt. Es wird aber angenommen, dass diese Fehlstellung auf eine gestörte Herzschleifenbildung und/oder fehlerhaftes „Wedging“ des Ausflusstraktes (d. h. Verkeilung der Aorta zwischen den Atrioventrikulärklappen) während der frühen Herzentwicklung zurückzuführen ist. Wir haben in einer Serie von Studien die Morphologie und visuelle Entwicklung des embryonalen Herzens in einem experimentellen Model von dextroponierter Aorta untersucht, um mögliche Mechanismen der Dextropostion der Aorta zu eruieren. Hierbei wurden neben zahlreichen etablierten Methoden zur Analyse der Anatomie und Pathologie (Morphologische Analysen, Kardiale Morphometrie, Histologie, Elektronenmikroskopie und Immunhistochemie) auch neue bildgebende Verfahren (Videocinephotographie und Zeitraffer–Studien mittels einer digitalen Hochgeschwindigkeitskamera, Konfokale und Raster–Elektronenmikroskopie, Optische Kohärenztomographie (OCT) und Magnetresonanzmikroskopie (MRM) zur 3–D–Rekonstruktion des Herzens) angewandt, um die normalen und pathologischen Veränderungen während der Herzentwicklung besser zu visualisieren. Die vorliegende Schrift fasst die Ergebnisse dieser Studien zusammen.