Stretchlimousine in Gehirn mikrovaskulären Endothelzellen (CEND) als<em> In Vitro</em> Traumatische Hirnverletzung Modell der Blut-Hirn-Schranke

Schädel-Hirn-Trauma (SHT) ist eine der häufigsten Todesursachen weltweit. Über 10 Millionen Menschen werden jährlich von TBI so dass es ein großes gesundheitliches und medizinisches Problem ¹ betroffen. Aus diesem Grund wurden verschiedene in-vivo-und in vitro-Modelle von TBI wurde gegründet und entwickelt, um ihre Mechanismen zu studieren ^2,3,4. Ein besseres Verständnis der TBI kann dazu beitragen, stationäre Behandlung und eine Verringerung der Mortalität, Morbidität und Kosten.

Viele Modelle für Hirn-Verletzungen, die sowohl in vivo und in-vitro-Methoden nutzen, existieren. In-vivo-Modellen konnte das eigentliche Ereignis von Kopfverletzungen zu imitieren. Aufgrund der Komplexität der in vivo Situation, Zugänglichkeit zum Gewebe von Interesse begrenzt wird ^2. Für das Verständnis der physiologischen Reaktion von einzelnen Zellen als Folge der Verletzung zugefügt, ist es wichtig, dass die Zellen isoliert werden aus dem systemischen Auswirkungen, welchehemmen oder verändern ihre individuelle Reaktion ^5. Aus diesem Grund bieten Zellmodellen Trauma wertvolle Vorteile gegenüber Tiermodellen da die mechanische Umgebung der Zellen genau gesteuert werden ^6.

In-vitro-Systemen, die die Verwendung der mechanischen Belastung, um Zellen oder Gewebe auf Änderungen durch ein solches Verfahren von Verletzungen induziert bestimmen beschäftigen entwickelt worden. Zum Beispiel ist ein Verfahren zur Untersuchung der Wirkung von mechanischen Schädigung Zellen Astrozyten, Neuronen, Glia-Zellen und Endothelzellen ^7,8,9 worden. Die in-vitro-Trauma Modell für die Untersuchung von Nagetieren und menschlichen Astrozyten Reaktivität ¹⁰ beschäftigte Drucksteuerungsvorrichtung identisch zu dem, was wir für unser Modell etabliert. Die gleiche Methode wurde angewandt, um Verletzungen durch Stretch induzieren in Maus Hirnkapillarendothelzellen (bEnd3) ¹¹ und kortikalen Neuronen ^12,13 sowie, zerebrale endothElial Zellen von neugeborenen Ferkeln ^14. Vorrichtung verformt den Boden der Kulturschale wodurch mechanische Dehnung Verletzung ^10. Es fügt Verletzungsgefahr kultivierten Zellen durch die Anwendung der Luftdruck über den Zellen. Dieser Druck ausweichen kann die Membran auf dem die Zellen wachsen, wodurch Dehnung der Zellen. Verschiedene Grade der Dehnung (dh "low" mäßig "oder" schweren ") kann durch Einstellen des Luftdrucks Pulsdauer und Intensität entsprechend erreicht werden. Diese Methode der Streck-induzierten Verletzung mit traumatischen Verletzung wurde in vivo ⁷ korreliert. Außerdem Dieses Verfahren Verletzungsgefahr ermöglicht die präzise Steuerung der extrazellulären Umgebung und können leicht reproduziert werden.

Obwohl ein ähnlicher Ansatz wurde bei vielen anderen Zelltypen des Gehirns, einschließlich bEnd3 verwendet wurde, ist unser Modell von Vorteil, dass es nutzt die Mausgehirn mikrovaskuläre Endothelzellen (Cend) erzeugtin unserem Labor. Diese Zelllinie ist ein gut geeignetes Modell der Blut-Hirn-Schranke (BHS). In-vitro-Zellkulturen als Modelle verwendet werden, sollten BBB Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, als Bildschirm dienen Durchlässigkeit besitzen würde. Ein wichtiges Kriterium für eine in vitro Zell-Modell um ein Prädiktor für BBB Permeabilität ist, dass es besitzen sollte physiologisch realistischen Zellarchitektur ^15. Obwohl bEnd3 Zellen zeigen charakteristische spindelförmige Morphologie Plattenepithelkarzinom in Kultur ^16, zeigen sie unregelmäßig morphogenetic Verhalten in vitro, wobei sie Zysten-Hohlräume anstatt der regulären röhrenförmige Strukturen in Fibringele ¹⁷ zu bilden. Darüber hinaus, wenn die Zellen in embryonale und neugeborenen Mäusen injiziert wurden, induziert sie schnell wachsenden Tumoren tödlich embryonalen Mäusen, aber nicht in Neugeborenen und jungen Mäusen. Es wird daher vorgeschlagen, dass ein oder mehrere Prozesse, die die normalen endothelialen Wachstumsfaktor, Migration und Differenzierung verändert wurden oder eliminierted in dieser Zelllinie ^18. Auf der anderen Seite zeigen morphologische, immunozytochemische Auswertung von Endothelzellen und BBB Markerexpression, bioelektrischen und parazellulären Flussmessungen dass unser Modell BBB Cend tatsächlich ein geeignetes Modell der BBB ^19.

Gehirn-Endothel in vivo wird durch einen extrem engen Permeabilität mit trans-endothelialen elektrischen Widerstand (TEER) im Bereich von 2.000-5.000 Qcm ² gekennzeichnet. Für Untersuchungen des Gehirns Mikrovaskulatur Barriereeigenschaften gegenüber Arzneimitteln, sollte parazellulären Restriktivität und Dichtheit der Zellen berücksichtigt werden. In den meisten Hirn-Endothelzellen (BCEC), wird dies nicht als die Zellen zeigen TEER Bereich 50-100 Qcm ^{2 20} erhalten. Sich unbegrenzt vermehrende Zelllinie Hirnendothelzellen bEnd3 erzeugt TEER-Werte von nicht mehr als 60 Qcm ^{2 15.} Im Gegensatz Differenzierung CEND Zellen mit Medium, das Serum reduziert AnzeigeTEER-Werte im Bereich von 300 bis 500 Qcm ^{2 19,21.}

Bis heute, in-vitro-Modellen der Strecke Verletzungen in kultivierten Endothelzellen des Gehirns sind rar. Daher kann ein in vitro-Modell für Trauma durch Stretch-Verletzungen mit kultivierten Endothelzellen des Gehirns, die als Modell der BBB wirken sich als nützlich erweisen. In diesem Protokoll, präsentieren wir ein in vitro-Modell, dass die tatsächlichen Auswirkungen, die Gehirnzellen, insbesondere Gehirn mikrovaskulären Endothelzellen der BBB, während TBI erhalten nachahmen könnte. Der Hauptvorteil dieses Modells ist, dass die Höhe der Schädigung der Zellen sowie die extrazelluläre Umgebung leicht in präziser Weise ermöglicht eine einfache Reproduzierbarkeit der Versuchsanordnung gesteuert werden angewendet.