Il<em> Ex Vivo</em> Colon Organ Culture e il suo uso in Antimicrobial Host Defense Studies

L'intestino rappresenta un sistema dinamico che agisce come una barriera per i microrganismi commensali, combatte contro patogeni, e regola la composizione microbica ^1. Le cellule epiteliali intestinali, composto da enterociti, cellule caliciformi, le cellule e le cellule Paneth enteroendocrine, sono le principali popolazioni di cellule che forniscono accoglienza risposte di difesa contro microbiota intestinale. Le cellule caliciformi producono mucine che creano una zona smilitarizzata sulla parte superiore dello strato epiteliale ^2. Le cellule Paneth e enterociti producono peptidi antimicrobici, citochine, e specie di ossigeno e di azoto reattivo che costituiscono antimicrobici risposte di difesa dell'ospite e contribuiscano a dare forma alla composizione microbica intestinale ^{3, 4.} In aggiunta alle cellule epiteliali, le cellule immunitarie compresi macrofagi, cellule dendritiche, neutrofili, cellule natural killer, linfociti e inna cellule linfoidi te nella lamina propria e sottomucosa giocano un ruolo critico nella intestinali risposte di difesa ospite antimicrobici da citochine, chemochine, che producono e altri mediatori ^{5 – 7.} Per comprendere come il sistema immunitario mucosale regola microflora e fornisce protezione contro l'infezione microbica, è importante considerare la complessa interazione delle popolazioni cellulari eterogenee dell'intestino. Tuttavia, un modello in vitro che comprende tutte le caratteristiche dell'intestino non è disponibile. Pertanto, gli studi molecolari sulla interazione ospite-patogeno a livello intestinale sono altamente impegnativo.

Nel corso degli ultimi anni, diversi sistemi modello che imitano gli aspetti della mucosa intestinale sono stati sviluppati per indagare i processi fisiopatologici coinvolti nelle malattie infiammatorie croniche intestinali (IBD) e altri disturbi gastrointestinali ^{8 –}= "xref"> 14. linee di cellule epiteliali intestinali immortalati sono spesso usati per studiare le risposte specifiche delle cellule epiteliali. Tuttavia, a causa di espressione genica differenziale e funzione in cellule immortalizzate, i dati ottenuti dal usando tali cellule non coincidono spesso con quelli osservati negli studi in vivo. Cripta intestinale organoide cultura è emerso recentemente come un potenziale strumento per valutare la risposta del epitelio intestinale a stimoli diversi ^13. In questo sistema, le cellule staminali cripta sono autorizzati a crescere e sviluppare una struttura organoide 3D. Mentre il sistema di coltura organoide è molto utile per studiare molti aspetti dell'epitelio intestinale, che non imita la complessa interazione di cellule immuni, cellule epiteliali e prodotti microbici. La cultura ex vivo del tessuto intestinale offre una migliore rappresentazione in vivo ospitanti risposte di difesa. In questo metodo, una parte dell'intestino è coltivato in un piatto bianco coltura cellulareh mezzi appropriati che offrano i diversi tipi di popolazioni cellulari nell'intestino di essere metabolicamente attivi per almeno 48 ore. Così, un ex vivo coltura dell'organo può essere usato per misurare l'espressione di geni antimicrobici e l'host risposte di difesa dell'intestino ad uno stimolo particolare.

Gli investigatori hanno utilizzato il sistema d'organo ex vivo della cultura per studiare ospitanti risposte di difesa contro l'infezione microbica nell'intestino ^15-21. Recentemente abbiamo adottato il sistema di coltura di organi per studiare il ruolo del inflammasome nelle risposte di difesa antimicrobici ospitanti in due punti di topo ^22. Il inflammasome è una piattaforma molecolare per l'attivazione della caspasi-1, che è richiesto per la produzione di IL-1β maturato e IL-18. Abbiamo dimostrato che IL-1β e IL-18 inducono peptidi antimicrobici che uccidono efficacemente pathobionts commensali come E. coli </em>. Questa osservazione è coerente con un aumento coli onere E. in due punti del mouse inflammasome-difettoso ^22. Questo sistema può quindi essere utilizzato per studiare il ruolo dei recettori pattern recognition (PRR) e di altre molecole immunitarie innate in intestinali risposte di difesa ospite antimicrobici nonché patogenesi dei disturbi intestinali come la malattia infiammatoria intestinale (IBD) e il cancro del colon-retto (CRC). Ci sono più di 200 geni di suscettibilità IBD, e mutazioni in molti di questi geni sono associati con alterata composizione microbica nell'intestino. E 'di grande importanza clinica per determinare il meccanismo preciso attraverso il quale i geni IBD-suscettibilità regolano flora intestinale. L'obiettivo generale di questo metodo è quello di introdurre un protocollo di base di ex vivo della cultura d'organo del colon e dimostrare come questo metodo di coltura può essere usato per studiare antimicrobici risposte di difesa ospite dell 'intestino.