Hier haben wir die Anwendbarkeit des menschlichen organotypischen Bronchien und Nasengewebemodelle, die Auswirkungen der wiederholten CS Exposition beurteilen demonstriert. Als eine Alternative zu Tierversuchen, wurde eine Reihe von Belichtungssystemen für toxikologische Beurteilungen der Aerosolexposition in vitro entwickelt (z. B. VITROCELL, Cultex, ALICE, etc.). Diese Expositions Module können auch für eine toxikologische Bewertung von Luftschadstoffen, luftgetragene Partikel, Nanopartikel, etc. In dieser Studie verwendet werden können, haben wir die VITROCELL System, das bis zu 48 verschiedene Proben gleichzeitig aufnehmen kann, so dass für größere Experimente und niedriger Variabilität zwischen Behandlungen. Für jede Aerosolexposition in vitro bleibt die Gefahr von Gewebekultur Kontamination eine große Gefahr, deren Eindämmung erfordert eine sorgfältige Handhabung der Gewebekulturen während der gesamten Experimente.
Messung von Partikelabscheidung in Echtzeit auf dem Mikrowaage während der exposure Experiment erlaubt es, zu überwachen, dass die CS-Dosen aus dem Belichtungssystem generiert werden, entsprechend den Erwartungen. Um die Genauigkeit der gemessenen Partikelabscheidung zu gewährleisten, Einrichten der Online-Messung korrekt vor der Belichtung ist critial zB die Einrichtung der Skala auf 0 Darüber hinaus, da der Unterschied zwischen den Bereichen der Mikrowaage (cm 2) und die Gewebekultureinsatz (0,33 cm 2), passten wir die endgültige Berechnung der Fläche des Kultureinsatz: nur noch 33% der Ablagerung auf der Mikrowaage die tatsächliche Ablagerung in der Kultureinsatzes.
Messung des TEER zu eng Kontaktbarriere Funktionalität zu ermitteln und zu einer Störung der Epithelschicht zu bewerten ist ein relativ einfaches Verfahren zu implementieren, die wir hier berichtet wird. , Da die Bronchien und Nasengewebe Modelle enthalten Schleim-produzierenden Becherzellen durchsetzt, muss jedoch apikal Wasch vor den TEER Messdurchgeführt werdensung. Der apikale Wasch ist kritisch, da die Gegenwart der Schleimschicht und der Variabilität ihrer Dicke vorspannen kann die Messung des TEER, interferring mit den Auswirkungen der CS-Exposition. Dieser Begriff ist in Übereinstimmung mit dem, was wurde von Hilgendorf und Kollegen, in dem die Durchlässigkeit von Caco-2-Zellen wurde durch die Co-Kultivierung mit dem Schleim-produzierenden Becherzelllinie HT29 23 betroffen ausgewiesen. Der Schleim muss weg vor TEER Mess gewaschen werden, da apikal Wasch direkt vor der Exposition kann mit den Gewebereaktionen auf CS stören. Daher wird die Messung drei Tage vor der Belichtung durchgeführt wird, und nicht direkt vor Belichtung.
Wir zeigten, dass CYP1A1 / CYP1B1 Aktivität kann sich von den organotypischen Kulturmodellen folgenden CS Exposition gemessen werden, obwohl die Aktivität wurde nur geringfügig durch CS erhöht. Dieses schwache Signal kann durch eine längere Inkubation des CYP1A1 / 1B1 Substrat amplifiziert werden (dh., Luciferin-CEE), beispielsweise für24 h (Daten nicht gezeigt). Eine der Einschränkungen des CYP Aktivitätsmessung in der vorliegenden Arbeit ist das Fehlen Normierung auf die CYP Proteinebene oder auf die Zellzahl, die unter Berücksichtigung der für zukünftige Studien unternommen werden könnten, um sicherzustellen, dass die Änderung auf die Enzymaktivität nicht beeinflusst durch die Änderung entweder der Proteinebene oder der Zellzahl.
Wir berichteten, dass CS Exposition hemmte die Zilienschlag sowohl in der nasalen und bronchialen Gewebemodelle. Ähnliche Beobachtungen wurden in verschiedenen Säugetieren und Nichtsäugetiermodelle 12 getan. Für Zilienschlag Messung, so dass das Gewebe behandelt und in ähnlicher Weise behandelt werden, ist kritisch, wenn beispielsweise mittlere Änderung implementiert wird, sollte es für alle Proben angewandt werden. Sutto und Kollegen berichteten, dass pH-Wert beeinflusst die Säugetier ciliary Schlagfrequenz 24. So beim Vergleich Schlagen Frequenzen zwischen Zellen mit verschiedenen Kombinationspräparate / Mischungen, pH behandeltAnpassung sollte in Betracht gezogen, um die Variabilität der Zilienschlag Messung zu minimieren. Darüber hinaus ist die Temperatur, bei der die Messung durchgeführt wird ebenfalls kritisch, da die Frequenz des Zilienschlag sinkt mit abnehmender Temperatur. Die Variabilität aufgrund dieser Änderungen eine Tischinkubation Inkubator mit Temperatur, CO 2, und Feuchtigkeitskontrolle ausgestattet war in dieser Studie verwendet minimieren. Trotzdem wurde beobachtet, dass die Zilienschlag Frequenzen in den Bronchialgewebe nach CS Exposition sehr variabel (dh., Zunahme der Einlage und Abnahme in der anderen Einlage), was darauf hindeutet, dass die Zilienschlag stark gestörten unmittelbar nach Exposition. Im Gegensatz dazu beobachtet man die Abwesenheit von messbaren Zilienschlag Frequenzen im Nasengewebe nach CS Exposition, was darauf hindeutet, daß die Reaktion des Nasengewebe ist empfindlicher und konsistent. Dies ist in Übereinstimmung mit einer früheren Veröffentlichung zeigt, dass das Nasengewebe hat eine geringere Kapazität als entgiftenverglichen mit dem Bronchus 25.
Schließlich haben wir gezeigt, dass Genexpressions vom organotypischen Bronchien und Nasengewebe Modelle CS ausgesetzt könnte Auswirkungen von CS auf Fremdstoffmetabolismus zu demonstrieren. Interessanterweise war die beobachtete Veränderung im Fremdstoffmetabolismus im organotypischen bronchiale und nasale in vitro-Modellen zu CS ausgesetzt ähneln, dass die in vivo Situation bei Rauchern, wie detaillierter in einer früheren Veröffentlichung 15 diskutiert. Für Genexpressionsanalysen mit Hilfe der Robotic-Instrument macht ein Hochdurchsatz-Analyse möglich. Außerdem automatischen Roboterhandhabung weiter erhöht die Konsistenz und Genauigkeit der Genexpressionsergebnisse. Dennoch schnelle Sammlung der Gewebeproben war entscheidend für den RNA-Abbau während der RNA-Extraktion vermeiden. Die RNA-Prozessierung und beschriebenen transkriptomischen Ansätze können auch für in vivo Gewebeproben angewandt werden.