In onderstaande resultaten beschreven, de organotypic weefsels waren primaire menselijke epitheelcellen geïsoleerd van gezonde, niet-roken, blanke donoren en werden opgelost met behulp van fibroblasten 15.
3D bronchiale en neusweefsel modellen
In vitro bronchiale en nasale organotypische modellen lijken op celniveau de menselijke luchtwegen epitheel (figuur 2).
CS blootstelling
Organotypische bronchiale en neusweefsel modellen kunnen herhaaldelijk worden blootgesteld aan mainstream CS aan de lucht-water grensvlak. De belichting rook experimentele procedure voor de resultaten hier weergegeven is in Figuur 1.
Opname van ciliaire kloppend
Cilia slaan werd opgenomen in de weefsels lucht blootgesteld zoals in de video. CS blootstelling werd geassocieerd met een vermindering van de ciliaire slaan frequentie: hoe sterker piek rond waargenomen4 Hz in de sham blootgesteld en vóór blootstelling is niet langer na CS blootstelling (figuur 3) waargenomen. Dit verminderde frequentie zou de trilharen maken verslaan minder efficiënt om slijm en ziekteverwekkers 22 verwijderen.
Meting van TEER en CYP1A1 / 1B1 activiteit
TEER werd gemeten 48 uur na de laatste blootstelling aan ervoor te zorgen het weefsel is nog steeds functioneel. CYP1A1 / 1B1 activiteit werd gemeten 48 uur na afloop van blootstelling in figuur 1. De TEER waarden in het CS-blootgestelde weefsels waren niet significant verschillend in vergelijking met de lucht blootgestelde weefsels bevestigd dat er geen grote cytotoxisch effect van rook bij deze concentratie. Op 48 uur na blootstelling werd CYP1A1 / 1B1 activiteit van de weefsels iets toegenomen, hetgeen een bescheiden toename van weefsel afweermechanisme na belichting (figuur 4).
Genexpressie profielen en netwerk-gebaseerde systemen biologie aanpak om de impact van CS blootstelling op de wijziging van xenobiotisch metabolisme
Weefsels werden verzameld op 48 uur na blootstelling tijdstippen. Vervolgens werd microarray analyse om gen-expressie profielen van de CS- en weefsels lucht blootgestelde genereren. Impact van de CS blootstelling aan lichaamsvreemde metabolisme werd onderzocht met behulp van een netwerk-gebaseerde systeembiologische aanpak leveraged van het gen-expressie profielen en zoals eerder 15 gemeld. Met een netwerkgebaseerde Systeembiologische analyse blijkt dat CS blootstelling effecten op het niveau van backbone knooppunten in het xenobiotisch metabolisme netwerkmodel goed gecorreleerd tussen de in vitro en in vivo datasets (figuur 5). Daarentegen, op het niveau van elke afzonderlijke veranderingen genexpressie, slechte correlatie waargenomen tussen de in vitro (CS-blootgestelde versus lucht blootgesteld) en in vivo (rokers versus niet-rokers).

Figuur 1. Schematische voorstelling van de herhaalde blootstelling van CS naar de organotypische bronchiale weefsel modellen Afkortingen:. CYP, cytochroom P450; CS, sigarettenrook; TEER, transepithele elektrische weerstand.

Figuur 2. Organotypische bronchiale en nasale epitheelweefsel cultuur modellen. Cartoon illustratie van de bronchiale (A) en nasale (B) weefselkweek insert in de lucht-water grensvlak. De in vitro modellen die haarcellen in de apicale laag van de hematoxyline & eosine gekleurde cellen (C bronchiale, D voor nasale) zoals eerder 15 beschreven. De modellen werden samen gekweekt met fibroblasten die belangrijk zijn voor de groei en differentiatie van epitheelcellen (aangegeven door pijlen). Kleuring van de luchtwegen lineage markers: P63 (E voor bronchiale, F voor nasale) en MUC5AC (G voor bronchiale, H voor nasale) getoond zoals eerder 15 gemeld. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 3. Cilia slaan frequentie. Cilia kloppende frequentie (CBF) werd gemeten in lucht blootgesteld en in de kweek vóór en na blootstelling. Verminderde CBF werd gezien na CS blootstelling (representatieve resultaten van twee insert worden getoond als herhaalde 1 (R1) en repliceren 2 (R2)).
ad / 52.325 / 52325fig4.jpg "/>
Figuur 4. Meting van CYP1A1 / CYP1B1 activiteit en TEER. Left panelen geven de CYP1A1 / CYP1B1-activiteit in de bronchiale (A) en nasale (B) weefselmodellen. Rechts panelen geven de TEER meting in het bronchiale (C) en nasale (D) weefselmodellen. Gemiddelden ± SD worden getoond. Afkortingen: CS, sigarettenrook; CYP, cytochroom P450; TEER, transepithele elektrische weerstand; RLU relatieve luminescense unit.

Figuur 5. Netwerkgebaseerde Systeembiologische analyse van de effectbeoordeling van CS blootstelling in de context van xenobiotische metabolisme. De veranderingen van gen expressie niveaus werden gebruikt om de activering van ruggengraatknooppunt van de lichaamsvreemde Metabolisme netwerkmodel (A) berekenen strong> zoals gerapporteerd in een eerdere publicatie 15. De figuur rechts illustreert het concept van de kwantificering van de backbone knooppunten, ook wel bekend als "differentiële netwerk backbone waarde," met behulp van de NPA aanpak. De blauwe ovalen geven de activiteit van de backbone knooppunten (bijv., De functionele laag) en de groene ballen vertegenwoordigen de expressie van genen (bijv., De transcriptionele laag). Effecten van CS blootstelling in organotypische bronchiale weefsels (in vitro, CS belichte versus lucht blootgesteld) en 48 h postexposure werden vergeleken met die van roken op humane bronchiale epitheel van bronchoscopie en nasale epitheelcellen verzameld door burshing de inferieure turbinate (GSE16008 ) (in vivo, rokers versus niet-rokers) (B). Bijvoegsels, correlatie van de genexpressie verandert tussen de in vitro en in vivo datasets. Afkortingen: CS, sigarettenrook; NPA, netwerk verstoring amplitude.ove.com/files/ftp_upload/52325/52325fig5large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.