Stretch in microvascolari cerebrali cellule endoteliali (CEND) come<em> In Vitro</em> Trauma cranico modello della barriera ematoencefalica

Lesione cerebrale traumatica (TBI) è una delle principali cause di morte in tutto il mondo. Circa 10 milioni di persone sono colpite ogni anno da TBI rendendolo un importante problema sanitario e medico ^1. A causa di questo, diversi in vivo e in vitro di trauma cranico sono stati stabiliti e sviluppato per studiare i meccanismi di ^2,3,4. Una migliore comprensione del trauma cranico può contribuire a migliorare il trattamento del paziente e diminuire la mortalità associata, morbilità e costi.

Molti modelli per lesioni cerebrali che utilizzano sia in vivo che in vitro esistono metodi. Modelli in vivo potrebbe imitare l'evento reale della lesione alla testa. Tuttavia, a causa della complessità della situazione in vivo, accessibilità al tessuto di interesse diventa limitato ^2. Nella comprensione della risposta fisiologica delle singole celle come conseguenza della ferita inflitta, è importante che le cellule sono isolate dagli effetti sistemici chepuò inibire o alterare la loro risposta individuale ^5. Per questo motivo, modelli cellulari di trauma forniscono utili vantaggi rispetto modelli animali poiché l'ambiente meccanico delle cellule può essere controllato con precisione ^6.

Sistemi in vitro che impiegano l'uso di carico meccanico alle cellule o tessuti di determinare alterazioni indotte da tale metodo di lesione sono stati sviluppati. Ad esempio, è stato stabilito un metodo per studiare l'effetto di danno meccanico alle cellule di astrociti, neuroni, cellule gliali e cellule endoteliali aortiche ^7,8,9. Il modello in vitro trauma stabilito per lo studio dei roditori e reattività astrociti umani ¹⁰ impiegato un dispositivo di controllo della pressione identico a quello che usiamo per il nostro modello. Lo stesso metodo è stato applicato per indurre lesioni attraverso tratto in topo cervello microvasi cellule endoteliali (bEnd3) ¹¹ e neuroni corticali ^12,13 nonché, endoth cerebralecellule Elial da suinetti neonati ^14. Il dispositivo deforma il fondo della cultura ben producendo pertanto un grave stiramento meccanico ^10. Essa infligge lesioni upon cellule coltivate mediante l'applicazione di pressione aria sopra le celle. Questa pressione può deviare la membrana su cui le cellule crescono, allungando così le celle. Vari gradi di stiramento (cioè "basso" moderato "o" grave ") può essere raggiunto impostando la durata dell'impulso di pressione dell'aria e l'intensità di conseguenza. Questo metodo di lesioni all'allungamento indotto è stato correlato con lesione traumatica in vivo ^7. Inoltre , questo metodo consente di lesioni per il preciso controllo dell'ambiente extracellulare e può essere facilmente riprodotta.

Anche se un approccio simile è stato utilizzato per molti altri tipi di cellule del cervello, comprese bEnd3, il nostro modello è di un vantaggio in quanto fa uso del cervello microvascolari cellule endoteliali murine (CEND) generatonel nostro laboratorio. Questa linea cellulare è un modello molto adatto della barriera emato-encefalica (BBB). Colture cellulari in vitro utilizzati come modelli BBB deve possedere caratteristiche tali da consentire loro di servire come schermo di permeabilità. Un criterio importante per un modello in vitro di cellule di essere un predittore di BBB permeabilità è che dovrebbe possedere un'architettura cellulare fisiologicamente realistico ^15. Anche se bEnd3 celle visualizzano distintivo mandrino-come morfologia squamose nella cultura ^16, esibiscono un comportamento irregolare morfogenetica in vitro in cui si formano cavità simili a cisti piuttosto che le normali strutture tubolari in fibrina gel ^17. Inoltre, quando le cellule sono state iniettate in topi embrionali e neonatale, hanno indotto in rapida crescita dei tumori letali per topi embrionali, ma non nei topi neonati e giovani. Si propone quindi che uno o più processi che regolano il normale crescita endoteliale, la migrazione e la differenziazione sono stati alterati o elimied in questa linea cellulare ^18. D'altra parte, morfologiche, valutazione immunocitochimica di misure di flusso endoteliali ed espressione marcatore BBB, bioelettrica, e paracellular dimostrano che il nostro modello BBB CEND è infatti un modello adatto della BBB ^19.

Endotelio cerebrale in vivo è caratterizzato da una permeabilità estremamente stretta con trans-endoteliale resistenza elettrica (TEER) compresi tra 2,000-5,000 Qcm ^2. Per gli studi di cervello microcircolo proprietà barriera ai prodotti farmaceutici, devono essere considerati restrittività paracellulare e tenuta delle cellule. Nella maggior parte dei capillari del cervello cellule endoteliali (BCEC), questo non è conservato come cellule mostra TEER vanno 50-100 Qcm ^{2 20.} Il cervello endoteliale linea bEnd3 cellulare immortalata genera valori TEER non superiori a 60 Qcm ^{2 15.} In contrasto con la differenziazione delle cellule CEND con terreno contenente siero ridotto visualizzazioneValori che vanno TEER 300-500 Qcm ^{2 19,21.}

Ad oggi, in modelli in vitro di lesioni tratto in cellule endoteliali cerebrali coltivate sono scarse. Quindi, un modello in vitro per il trauma per infortunio tratto utilizzando cellule endoteliali cerebrali che agiscono come modello della BBB potrebbe rivelarsi utile. In questo protocollo, presentiamo un modello in vitro che possono mimare l'impatto effettivo che le cellule del cervello, in particolare il cervello cellule endoteliali microvascolari del BBB, ricevono durante TBI. Il vantaggio principale di questo modello è che la quantità di lesione applicata alle celle nonché l'ambiente extracellulare può essere facilmente controllato in maniera precisa, che consenta un facile riproducibilità sperimentale di set-up.