Strekken in Brain microvasculaire endotheelcellen (CEND) als een<em> In Vitro</em> Traumatisch Hersenletsel Model van de Blood Brain Barrier

Traumatisch hersenletsel (TBI) is een van de belangrijkste doodsoorzaken wereldwijd. Ongeveer 10 miljoen mensen worden jaarlijks getroffen door TBI waardoor het een belangrijk gezondheidsprobleem en medisch probleem ^1. Vanwege dit, verschillende in vivo en in vitro modellen van TBI zijn opgericht en ontwikkeld om de mechanismen te bestuderen ^2,3,4. Een beter begrip van TBI kan helpen bij het ​​verbeteren van de behandeling van patiënten en verminderen de bijbehorende mortaliteit, morbiditeit en kosten.

Vele modellen voor hersenletsel die zowel in vivo en in vitro methoden gebruiken bestaan. In vivo modellen kunnen de feitelijke gebeurtenis van hoofdletsel nabootsen. Vanwege de complexiteit van de in vivo situatie, toegankelijkheid van het weefsel van belang wordt beperkt ^2. Het begrijpen van de fysiologische respons van individuele cellen als gevolg van de verwonding toegebracht, is het belangrijk dat de cellen worden geïsoleerd uit de systemische effecten diekunnen remmen of te wijzigen hun individuele respons ^5. Daarom cellulaire modellen van trauma waardevolle voordelen boven dierlijke modellen omdat de mechanische omgeving van de cellen nauwkeurig kan worden geregeld ^6.

In vitro systemen die het gebruik van mechanische belasting cellen of weefsels veranderingen geïnduceerd door deze wijze van schade vast te stellen dienst ontwikkeld. Bijvoorbeeld, een methode voor het bestuderen van het effect van mechanische schade aan cellen vastgesteld voor astrocyten, neuronen, gliacellen en endotheelcellen ^7,8,9. De in vitro trauma model opgesteld voor de studie van knaagdieren en menselijke astrocyten reactiviteit ¹⁰ tewerkgesteld een drukregelinrichting identiek aan wat we gebruiken voor ons model. Dezelfde methode werd toegepast om beschadiging te induceren door rek in muizenhersenen microvaatje endotheelcellen (bEnd3) ¹¹ en corticale neuronen ^12,13 en, cerebrale endothEliel cellen van pasgeboren biggen ^14. Het apparaat vervormt de bodem van de cultuur en daardoor mechanische stretch verwondingen ¹⁰ produceren. Het kwaad doet op gekweekte cellen door de toepassing van luchtdruk boven de cellen. Deze druk kan het membraan waarop de cellen groeien buigen, waardoor het strekken van de cellen. Verschillende graden van rek (dat wil zeggen "laag" matige "of" ernstig ") kan worden bereikt door de luchtdruk pulsduur en de intensiteit daarvan. Deze methode van rek geïnduceerde schade werd gecorreleerd met ernstige verwondingen in vivo ^7. Bovendien deze wijze van schade maakt de nauwkeurige regeling van de extracellulaire omgeving en kan gemakkelijk worden gereproduceerd.

Hoewel een soortgelijke benadering is gebruikt voor vele andere celtypen waaronder hersenen bEnd3 ons model is een voordeel dat het gebruik maakt van de murine brein microvasculaire endotheelcellen (CEND) gegenereerdin ons laboratorium. Deze cellijn is een zeer geschikt model van de bloed-hersenbarrière (BBB). In vitro celculturen gebruikt als BBB modellen moeten kenmerken die hen in staat stelt om te dienen als permeabiliteit scherm bezitten. Een belangrijk criterium voor een in vitro cel model een voorspeller van BBB permeabiliteit is dat het fysiologisch realistisch cellenarchitectuur moet bezitten ^15. Ook al bEnd3 cellen weer onderscheidend spindel-achtige plaveiselcelcarcinoom morfologie in cultuur ^16, ze vertonen onregelmatige morfogenetische gedrag in vitro waarbij zij vormen cyste-achtige holtes in plaats van de reguliere buisvormige structuren in fibrine gels ^17. Bovendien, wanneer de cellen werden geïnjecteerd in embryonale en pasgeboren muizen, geïnduceerd zij snel groeiende tumoren dodelijk embryonale muizen maar niet bij pasgeboren en jonge muizen. Derhalve wordt gesuggereerd dat een of meer processen die normale endotheliale groei, migratie en differentiatie zijn veranderd of eliminated in deze cellijn ^18. Anderzijds, morfologische, immunocytochemische evaluatie van endotheliale en BBB markerexpressie, bioelectric en paracellulaire flux-metingen dat ons model CEND BBB inderdaad een geschikt model van de BBB ^19.

Brain endotheel in vivo wordt gekenmerkt door een zeer strakke permeabiliteit trans-endotheliale elektrische weerstand (TEER) variërend van 2,000-5,000 Qcm ^2. Voor studies van de hersenen microvasculatuur barrière-eigenschappen aan geneesmiddelen, moet paracellulaire restrictiviteit en dichtheid van de cellen worden beschouwd. In de meeste hersenen capillaire endotheelcellen (BCEC), is deze niet behouden als de cellen vertonen TEER variërend 50-100 Qcm ^{2 20.} De geïmmortaliseerde hersenen endotheelcellijn bEnd3 genereert TEER waarden van niet meer dan 60 Qcm ^{2 15.} Daarentegen differentiatie van CEND cellen met medium met verminderde serum schermTEER waarden variërend 300-500 Qcm ^{2 19,21.}

Tot op heden, in vitro modellen van stretch letsel in de hersenen gekweekte endotheelcellen schaars. Daarom moet een in vitro model voor trauma door letsel stretch middels hersenen gekweekte endotheelcellen die als model van de BBB kunnen nuttig blijken. In dit protocol, geven we een in vitro model van het feitelijke effect dat hersencellen, in het bijzonder hersenen microvasculaire endotheelcellen van de BBB, ontvangt gedurende TBI kan nabootsen. Het belangrijkste voordeel van dit model is dat de hoeveelheid schade aan de cellen toegediend en de extracellulaire omgeving kan gemakkelijk worden geregeld zodat een nauwkeurig gemakkelijk reproduceerbaar proefopstelling.