Las superficies mucosas sirven como barreras físicas e inmunológicas proporcionando protección contra las amenazas externas generalizadas en el medio ambiente1,2. Esta barrera epitelial protectora puede verse comprometida cuando los organismos patógenos invaden2. En el caso de un patógeno bacteriano, este encuentro a menudo instiga un proceso inflamatorio al activar el sistema inmune innato y desencadenar una rápida movilización de granulocitos de primer respondiente conocidos como neutrófilos2-4. Los agentes quimiotácticos que facilitan el reclutamiento de neutrófilos son producidos en parte por las células epiteliales de la mucosa que buscan librar al huésped del patógeno infractor2-4. La infiltración excesiva o no resuelta de neutrófilos en la superficie epitelial de la mucosa puede causar una patología significativa1,5. Esto es una consecuencia del daño tisular inespecífico causado por el arsenal de neutrófilosantibacterianos 5-7. En tales casos, la capacidad de la separación bacteriana de neutrófilos es eclipsada por la destrucción del tejido del anfitrión durante un insulto infeccioso. La interrupción de la función de barrera epitelial protectora puede conducir a una mayor exposición del tejido subyacente a microorganismos y/o toxinas, exacerbando aún más la patología de la enfermedad8,9. Estas consecuencias se pueden observar en múltiples sistemas de órganos, incluyendo el pulmón y el tracto digestivo1,5. Además, las condiciones inflamatorias no infecciosas tales como episodios severos de asma, enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) y enfermedad inflamatoria intestinal (EII) están marcadas por la ruptura patológica de la barrera epitelial de la mucosa por una respuesta neutrófila excesiva4,5,10-12.
El complejo proceso de reclutamiento de neutrófilos después de la infección de la mucosa implica varios pasos compartimentados1,5,13,14. En primer lugar, los neutrófilos deben salir de la circulación a través de una serie de interacciones célula a célula que faciliten la migración trans-endotelial1,13. Los neutrófilos navegan a continuación por el espacio intersticial existente que contiene la matriz extracelular1,14. Para alcanzar la luz de la mucosa infectada, los neutrófilos deben entonces migrar a través de la barrera epitelial1,4,5. Este intrincado fenómeno de varios pasos se investiga a menudo en conjunto utilizando modelos animales in vivo de infección15. Tales modelos son útiles para establecer la necesidad de factores específicos, tales como quimiocinas, moléculas de adhesión o vías de señalización que participan en el proceso general, pero son en gran medida inadecuados para resolver las contribuciones moleculares críticas para cada paso compartimentado distinto16. Los sistemas cocultivos in vitro que modelan la migración trans-endotelial, trans-matriz o transepitelial de neutrófilos han sido particularmente útiles en este sentido1,14,16,17.
Se ha desarrollado un robusto sistema de ensayo de cocultivo con el fin de descifrar los mecanismos responsables de la migración transepitelial de neutrófilos en respuesta a la infección patógena18-22. Este modelo consiste en infectar la superficie apical de las capas de células epiteliales humanas polarizadas con un patógeno bacteriano seguido de la aplicación de neutrófilos humanos recién aislados a la superficie basolateral18-22. Los neutrófilos migran a través de la barrera epitelial en respuesta a productos quimiotácticos derivados de la epitelial secretados después de una infección patógena18,21-23. Este sistema modelo se ha empleado utilizando cultivos epiteliales intestinales y pulmonares expuestos a patógenos bacterianos específicos del tejido apropiado y ha revelado nuevos mecanismos moleculares probablemente importantes para el proceso de reclutamiento de neutrófilos durante la infección de la mucosa3,8,19,24-28. La fuerza de este modelo de cocultivo in vitro es que un enfoque reduccionista permite al investigador manipular experimentalmente el patógeno, la barrera epitelial y / o neutrófilo en un sistema bien controlado, altamente reproducible y bastante barato. La información obtenida de este enfoque puede aprovecharse eficazmente para realizar análisis enfocados de eventos compartimentados durante el reclutamiento de neutrófilos utilizando modelos de infección in vivo 22,29,30.
Este artículo demuestra los pasos múltiples necesarios para el establecimiento acertado de este modelo reproducible para explorar la migración transporte-epitelial inducida patógeno del neutrófilo. Las barreras epiteliales del pulmón infectadas con el patógeno Pseudomonas aeruginosa se ofrecen en este artículo; sin embargo, otros epitelios y patógenos del tejido se pueden substituir con modificaciones de menor importancia. La siembra y el cultivo de capas polarizadas de células epiteliales pulmonares en filtros de transwell permeables recubiertos de colágeno invertido se detallan aquí, al igual que el crecimiento de P. aeruginosa patógeno y el aislamiento de neutrófilos de la sangre entera. Cómo estos componentes se combinan para observar la migración transepitelial inducida por patógenos neutrófilos se presenta junto con controles positivos y negativos apropiados para establecer un ensayo reproducible. La versatilidad de este acercamiento para examinar varios aspectos de la migración transporte-epitelial inducida patógeno del neutrófilo se discute referente a estudios específicos en la literatura.