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Die BBB ist eine spezielle Schnittstelle zwischen der peripheren Durchblutung und des zentralen Nervensystems, entscheidend für die Aufrechterhaltung der Hämostase Gehirn verantwortlich. Es umfasst verschiedene Hirnmikrovaskulären Endothelzellen (BEK), die funktional durch wenige zellulären und zellfreien Komponenten (unten) beeinflusst werden, um eine enge und dynamische Gateway in das Gehirn bilden. Unter physiologischen Bedingungen ist die BBB schränkt den Durchtritt von Blutzellen, Plasmabestandteile und Schadstoffe, alle potentiell neurotoxische, in das Gehirn. Parallel dazu wird die BBB selektiv tauscht Schlüssel-Ionen und Nährstoffe (Glukose und Aminosäuren) und Stoffwechselabfallprodukte zwischen dem Gehirn und den Kreislauf, genau die Gehirnumgebung 1,2 zu halten. In den letzten Jahren ist es immer deutlicher, dass Versagen der BBB in einer Vielzahl von chronischen Hirnerkrankungen, wie z. B. neurodegenerative oder entzündungsbedingten Krankheiten (z. B. Alzheimer-Krankheit und tritt multiple Sklerose, beziehungsweise) 3, sowie bei akuten Erkrankungen wie Schlaganfall 4.
Die einzigartigen Eigenschaften von BBB Hirnendothelzellen (BECs) sind weitgehend durch ihre Gehirnumgebung 5 induziert, insbesondere durch Astrozyten 6,7. Es gibt ein wachsendes Verständnis, dass andere Zelltypen, wie Perizyten 8, Nervenzellen und Mikroglia 1,3 sowie die Basalmembran 9, unterstützt BECs und bilden zusammen eine Funktionseinheit als der "neurovaskuläre Einheit" (NVU), die gleichzeitig Paare neuronalen Stoffwechselanforderungen, um ihre Versorgung Kapillaren 10.
Die Beteiligung des BBB in pathologischen Situationen zugrunde zahlreiche Versuche, in-vitro-Modelle zu entwickeln, um BBB in BBB-Forschung 11,12 unterstützen. Diese Modelle versuchen, so nah wie möglich in vivo nachahmen BBB Eigenschaften nach der NVU-Prinzip. In-vitro- BBB-Modelle basieren im Allgemeinen auf einer Monolage von Tight-Junction-bildenden BECs (vor allem aus Rinder 13, Menschen 14, 15 Ratte, Maus 16, 17,18 und Schweine Herkunft), auf einer porösen Membran kultiviert zusammen mit unterstützenden Astrozyten (ausführlich bis zum Jahr 2005 11 Deli et al. prüft).
Astrozyten in der berührungslosen Bedingungen auf dem Boden einer Gewebekulturvertiefung, von BECs (auf der oberen Oberfläche der Membran kultiviert) noch durch das Kulturmedium mit BECs Kommunikation über lösliche Faktoren 16 getrennt gehalten werden. In fortgeschritteneren Modelle, die besser ähneln die anatomische Struktur der BBB in vivo werden in Astrozyten Kontaktbedingungen und unmittelbar auf der gegenüberliegenden Seite der Membran in nächster Nähe zu BECs 13,15,17 (Fig. 1) kultiviert gehalten. Diese Konfiguration ermöglicht physischen Kontakt zwischen BEK und Astrozyten gegründet, als Astrozyten Projektihre Prozesse durch die poröse Membran. Wichtig ist, dass für einen echten Kontakt zu treten die Poren sollte 1 um im Durchmesser ≥ werden, da Astrozyten End-Füße können nicht durch kleinere Porengrößen (dh 0,4 um) 14,15 geben. Insbesondere werden Kontakt BBB Systeme in einigen Studien gezeigt, überlegen ihrer berührungsGegen hinsichtlich ihrer trans-endothelialen elektrische Widerstand (TEER) und endotheliale Permeabilität Werte verschiedener Tracer 13,17,18 sein. Eine zusätzliche Dimension der Medienfluss wurde kürzlich in einer Reihe von in vitro-Modellen BBB Scherkräfte am Endothel engere Simulation des Hirngefäßsystems gelten 12,19 aufgenommen.
Ein technisches Hindernis bei der Erzeugung eines Kontakt BBB Modell zu überwinden, ist das Impfen von Astrozyten gegen die Schwerkraft auf der abluminalen Oberfläche der porösen Membran. Vorherige Protokolle 13,20, wo Astrozyten wurden einfach in einem Tropfen Medien nicht auf eine in ausgesätumgewandelt Einsatz, erlaubt nur kurze Aussaatzeiten (dh 10 min 13 oder 2 Std. 20), die in unseren Händen gefunden wurden, nicht ausreichend für die ordnungsgemäße Zellhaftung zu sein. Unter Verwendung dieses Grundverfahren eine längere Periode Astrozyten Befestigung erfordert eine ständige Überwachung der Einsätze durch häufiges Öffnen des Inkubators (was Schwankungen in Temperatur, pH und Luftfeuchtigkeit) und ist auch anfällig für ungleichmäßige Zellaussaat durch Leckage von Medium durch die Poren, insbesondere Wenn Poren größer als 1 &mgr; m verwendet.
Hier beschreiben wir ein allgemeines Protokoll für die Herstellung einer Kontakt BBB Modell. Unser Verfahren schließt ein alternatives Verfahren für die Zellaussaat auf invertierte Einsätze, die die oben genannten Einschränkungen Adressen. Das Verfahren ermöglicht die Einhaltung von Astrozyten ungestört auf der abluminalen Membranoberfläche, äquilibriert in einem Inkubator, für einen längeren Zeitraum. Als Ergebnis wird eine gleichmäßige Aussaat von Astrozyten erreicht, die Barrierequalität erhöhtund minimiert die basale Durchlässigkeit Variationen zwischen den Einsätzen.
Da die Verwendung von menschlichen Zellen ist wichtig für die Mensch-relevanten Forschungs 21, zusätzlich haben wir in diesem Artikel zeigen, die spezifische Nutzung einer neuartigen Kombination von primären humanen BECs und verewigt menschlichen Astrozyten für die Einrichtung einer Kontakt menschlichen BBB-Modell mit einem Hochdurchsatz-Screening-Kapazität . Da die Anzeige von Zellen auf porösen Membranen kann schwierig wir auch ausführlich Färbetechniken, die bei der Bestimmung der Zusammenfluss und Zellmorphologie auf den porösen Membranen unterstützen kann. Schließlich veranschaulichen wir, wie unsere menschlichen BBB-Modell kann genutzt werden, um die Wirkung von Gewebe-Plasminogen-Aktivator (t-PA) zu untersuchen - ein Blutgerinnsel Zerschlagung Enzym, das als einzige Behandlungsoption für akuten ischämischen Schlaganfall dient - auf der BBB.