In vitro Modell zur Untersuchung der Differenzierung und Veränderung von Multi-Omics an murinen Atemwegsepithelzellen, die mit Zigarettenrauchextrakt stimuliert wurden

Muzhi Zhang; Liuyinuo Zhao; Kaixin Li; Ruoyang Zhang; Zhe Lv; Jie Liu; Ye Cui; Wei Wang; Sun Ying

doi:10.3791/67057

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Methodenartikel

In vitro Modell zur Untersuchung der Differenzierung und Veränderung von Multi-Omics an murinen Atemwegsepithelzellen, die mit Zigarettenrauchextrakt stimuliert wurden

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DOI:

10.3791/67057

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12. Juli 2024

Muzhi Zhang¹ , Liuyinuo Zhao¹ , Kaixin Li¹ , Ruoyang Zhang²^,³ , Zhe Lv¹ , Jie Liu¹ , Ye Cui¹ , Wei Wang¹ , Sun Ying¹

¹Department of Immunology, School of Basic Medical Sciences, Capital Medical University, ²Department of Pulmonary and Critical Care Medicine, Center of Respiratory Medicine, China-Japan Friendship Hospital, ³National Center for Respiratory Medicine

In diesem Artikel

Zusammenfassung

In dieser Arbeit beschreiben wir ein in vitro Modell zur Isolierung und Differenzierung von murinen Atemwegsepithelzellen, wobei der Schwerpunkt auf ihrer Akklimatisierung an chronischen Zigarettenrauchextrakt (CSE) liegt. Das Modell könnte verwendet werden, um die Multi-Omics-Auswirkungen von CSE umfassend zu charakterisieren, was möglicherweise Einblicke in die zellulären Reaktionen unter chronischer Rauchbelastung liefert.

Zusammenfassung

Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) wird weitgehend auf die Exposition gegenüber Tabakrauch zurückgeführt. Die Untersuchung, wie sich Epithelzellen der Atemwege funktionell an Tabakrauch anpassen, ist entscheidend für das Verständnis der Pathogenese von COPD. In der vorliegenden Studie wurde ein in vitro-Modell mit primären Epithelzellen der Maus erstellt, um die Auswirkungen von Tabakrauch in der Praxis nachzuahmen. Im Gegensatz zu etablierten Zelllinien behalten Primärzellen eher in vivo-ähnliche Eigenschaften bei, einschließlich Wachstumsmuster, Alterung und Differenzierung. Diese Zellen weisen eine empfindliche Entzündungsreaktion und eine effiziente Differenzierung auf und bilden somit die physiologischen Bedingungen genau ab. In diesem Modell wurden primäre murine Atemwegsepithelzellen 28 Tage lang unter einer Luft-Flüssig-Grenzfläche mit einer optimalen Konzentration an Zigarettenrauchextrakt (CSE) kultiviert, was zur Umwandlung einer Monoschicht undifferenzierter Zellen in ein pseudostratifiziertes Säulenepithel führte, was auf eine CSE-Akklimatisierung hinweist. Umfassende Multi-Omics-Analysen wurden dann angewendet, um die Mechanismen aufzuklären, durch die CSE die Differenzierung der basalen Atemwegszellen beeinflusst. Diese Erkenntnisse ermöglichen ein tieferes Verständnis der zellulären Prozesse, die dem Fortschreiten der COPD als Reaktion auf Tabakrauch zugrunde liegen.

Einleitung

Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine heterogene Lungenerkrankung mit komplexen Merkmalen, wobei Patienten mit COPD nach und nach jünger werden¹. Rauchen, ein primärer Risikofaktor für COPD², hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die Epithelzellen der Atemwege, die als Ausgangsbarriere gegen Tabakrauch dienen. Trotz dieses bekannten Zusammenhangs sind die detaillierten Mechanismen, durch die Tabakrauch Veränderungen in den Epithelzellen der Atemwege hervorruft, nach wie vor unzureichend erforscht. Ein gründliches Verständnis dieser molekularen Veränderungen ist unerlässlich, um frühe diagnostische Ma....