$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
BBB האנושי הוא גבול ייחודי של רקמת המוח, המפריד את המוח מהדם. זה בהחלט מווסת את המעבר של מולקולות גדולות והידרופילית, חוסם הפרפוזיות, ושומר על הומאוסטזיס המוח. הוא גם מגן על המוח מפני תנודות פלזמה, רעלים, חיידקים, ומדריכים תאים דלקתיים כחלק ממערכת העצבים המרכזית (CN) חסינות. מאז גילויו לפני מאה שנה1, מחקרים רבים בוצעו כדי להבין את המבנה והתפקוד של bbb. האינטראקציות המורכבות של תאים, חלבונים ואותות מתוך ביקוש המוח והדם עדיין בחקירה ובמודלים נוספים.
Bbb האנושי מורכב משלושה סוגי תאים: תאי המוח מיקרוכלי דם אנדותל (bmecs), קרום הלב, ו אסטרוציטים2,3. ה-bmecs שונים מרוב תאי האנדותל בגוף בכך שהם בעלי מספר גבוה של צמתים הדוקים וצמתים מקומדים4, פעילות pinocytotic נמוכה2,5, וממברנה מרתף רציפה6,7 כדי לחסום דיפוזיה. מולקולות ליפופילית קטנות יכולות לפזר ולעבור את BBB בעקבות מעבר הריכוז שלהם; גדול יותר ומולקולות הידרופיאליות להיכנס או לעזוב את המוח רק באמצעות מקוטב הביע מערכות תעבורה סלקטיבית8. תקנה זו גורמת להתנגדות חשמלית גבוהה של טראנסנדותל (העגלון) של 1500-2000 Ω · ס מ2 שהוא בקורלציה הפיכה לחדירות9,10. למרות bmecs לבנות מכשול חזק, הם יכולים להגיב על אותות מקומיים והיקפיים11,12. יש אינטראקציה קרובה בין bmecs ו אסטרוציטים13; the אסטרוציט קצה הרגליים לבנות שכבה סביב כלי הדם ולגרום היווצרות של צמתים הדוקים13,14. הם מעורבים התבגרות bbb עם גורמים שונים, כולל שינוי מקדם צמיחה-β (tgf-β)15,16. בנוסף, ממלאים לקרום החזה תפקיד מרכזי בוויסות האנגיוגנזה17 ומניעת אפופטוזיס של האנדותל בבידול תאי18 (איור 1). הם משובצים בקרום המרתף ומספקים יציבות מבנית של קיר הספינה19.

איור 1: מבנה סכימטי של מכשול המוח בדם. המבנה הייחודי של BBB האנושי מורכב משלושה סוגי תאים שונים. לומן המיקרוכלי מוקף בתאי אנדותל, אשר מועשרים בצמתים הדוקים, ואינם מדורגים. , הם משובצים בקרום המרתף. כמו בקרום הלב תאים אלה חשובים עבור יציבות מבנית של הקיר כלי ולשחק תפקיד בפיתוח של BBB ליד האסטרוציטים. הרגליים הקצה שלהם לבנות שכבה קרובה סביב הכלי ולתמוך את הבניין של צמתים הדוקים. כל הרכיבים של BBB חשובים לפונקציונליות פיזיולוגית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
פתווגיות שונות רבות קשורות התמוטטות של BBB (למשל, ספיגה אנצפלופתיה). החולים המושפעים הגדילו את רמות החלבון בנוזל השדרה20, ואת המוח בתוך מכרסמים מושפעים מראה ספיגה מוגברת של תחמוצת הברזל המסומנים ברזל וחומצות אמינו21,22. תוצאות אלו מצביעות לקראת חדירות מוגברת של BBB המתרחשת לצד פינוציטוזה מוגברת ב-BMECs21 והפעלת אנדותל23. מחלה נוספת הקשורה ב-BBB משתנה היא דלקת קרום המוח, חירום רפואי ודלקת מורכבת המלווה בבצקת מוחית שיכולה להוביל למוות של תאים עצביים. אתר הכניסה העיקרי של חיידקים במחזור אמור להיות מיקרואוניות24; עם זאת, BBB מונע כניסת חיידקים. החדירות של BBB אינו מקושר תמיד לגידול בדלקת קרום העין המטסוגגניים25 והמנגנון יכול להיות רב עצרת. צירוף מקרים של אלח דם עם הזיות לאחר הניתוח (POD)26 ואת הקשר עם זיהומים טרום ניתוח27,28 מציין את הצורך במודל bbb המאפשר חשיפה ישירה חיידקים כדי לקבל הבנה טובה יותר בפתוגנזה חיידקית.
יש הרבה פערים בהבנת החיידקים וכביכמת העוברים דרך BBB. לכן, פיתחנו מודל המאפשר בדיקה נוחה של גורמים ותנאים שונים עם קשר ישיר בין חציית החיידקים והשפעות על החדירות של BBB. העבודה הקודמת התמקדה חדירות הפרתאי וכללה מדידה הטיר ו שטף מעקב. בנוסף, המקרומולקולה התחבורה נותחו על ידי מולקולות או נוגדנים מצובית, לפיה דגמים שונים המשתמשים רק בתאי האנדותל או בשילובים עם האסטרוציטים וקרום הלב פותחו. בשל הקושי בהשגת רקמה אנושית על בסיס קבוע, נעשה שימוש בדגמים רבים המבוססים על חיות. בתאי המוח מקור של שור ו חזירי טופס מוצא הדוק עם כייר גבוה שיוצרים היטב בצורת קוטביות apical-בסיס מתאימים לחקירות של מולקולה קטנה הובלה דרך bbb. החלבונים שונים ברצף מhomologues האנושיים שלהם29,30, ביצוע חקירה של נוגדנים טיפולית קשה. מסיבה זו, ייתכן שתהיה עדיפות למודלים של מורנה או של התרבות האנושית. עכבר או חולדות כמו מקורות לדוגמה יש את היתרון של להיות מושגת מינים מאופיין אך תשואה כמה תאים למטרות לימוד. זה יכול להיות מוקף על ידי שימוש של המוח עכבר מונצח אנדותל (סוף) קווי תא לכופף. 3, להתכופף .5 או cend31,32,33.
תאים מתורבתים ראשוניים מרקמת האדם קשים להשגה ולטיפול בקביעות. לכן, רוב הדגמים הסלולריים האנושיים המשמשים במחקר חקירת ה-BBB האנושי הם שורות תא מונצח. קו התא שפורסם הוא המוח האנושי מיקרוסקולרית קו התאים הכדורית/D3, אשר מתאים גם ללמוד ספיגת סמים והוא קל לטפל. התאים לבנות דופלקס ולבטא את החלבונים האופייניים הצומת הדוק של bbb34, ואילו רמת הביטוי של קלודין-5 מדווחת להיות נמוך יותר מאשר במיקרו מיקרואוניות35 ומובילים ספציפיים רבים זוהו ב תעתיק רמה36 כמו גם במחקרים פרוטאומית34. בעלי מנוע נמוך יחסית בטווח של 30-50 Ω · ס"מ2 הוא עדיין אתגר37. מקור נוסף לתאי המוח באנדותל הם תאי גזע בעלי עוצמה של האדם (hPSCs)38 ותאי גזע אנושיים בעלי השפעה של מחזורי מחולל שורש, ולינבטיים39,40. שני הפרוטוקולים של בידול התוצאה בתא הדוקה monolayers וערכי העגלון גבוה (g., 1,450 Ω · cm2 ב שיתוף תרבויות)38. אלה מודלים תא גזע דורשים טיפול קיצוני לטיפוח, עדיין מציעים את ההזדמנות ללמוד את ההשפעה של ויסות הורמונים41 או מחלות עם רקעים גנטיים42 על פיתוח bbb.
במחקר זה, הקמנו מוהקים המוח האנושי מיקרוכלי שורה של תא בשיטת מיקרו-דם, THBMEC43, כדי לחקות את bbb וללמוד חציית חיידקים. תאים נזרע על מסנן וגדלו ל 100% השטף במודל זה של תרבות התא. החיידק מחוסן בחלקו העליון של חדר התרבות של התא. אנו משתמשים ב- es, coli (E. coli) במחקר לדוגמה שלנו בגלל השכיחות הגבוהה של E. coli דלקת קרום השכל44. הוכח כי החדירות הנמוכות ביותר של תא מונאולייר מתרחשת בין יום 13 ליום 15 לאחר זריעת45. לכן, הטיפול במונאולייר של THBMEC מבוצע לאחר זמן זה וחיידקים מחוסנת לאחר מכן במדיום על פני השטח הרשמי של המונאולייר. לאחר זמן דגירה, חיידקים שהיו מסוגלים לחצות את המכשול הם כימות באמצעות ציפוי בינוני עם החיידקים על צלחות אגר וספירת המושבות. מספר גדל של מושבות התואם לחציית חיידקים גבוהה יותר דרך BBB. העגלון הוא על 70 Ω · ס"מ246. עם זאת, אין צורך למדוד את העגלון בשיטה המתוארת. למרות שזהו ערך מבוסס על החדירות של BBB, נראה שאין לו כל השפעה על החציית החיידקים באמצעות BBB. תאים לא מטופלות לשמש שליטה של האטימות במודל שלנו. זה הוכח בעבודה הקודמת כי התאים מסוגלים להגיב על ציטוקינים proinflammatory ו לבטא אופייניה47חלבונים הצומת הדוק. זה מאפשר הקרנה מורכבת ואימות של קבוצה גדולה יותר של מצעים טרנספורטר וקולטנים.