$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Bariera krew-płyn mózgowo-rdzeniowy (BCSFB) jest jednym z trzech miejsc barierowych między krwią a mózgiem1. Jego morfologicznym korelatem są komórki nabłonkowe splotu naczyniówkowego (CP)2,3, spirali śródbłonkowo-nabłonkowej, która jest silnie unaczyniona i zlokalizowana w komorach mózgu. CP służy do produkcji płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF), a także do oddzielenia tego ostatniego od krwi. Aby osiągnąć funkcję barierową, komórki nabłonkowe CP wykazują niską aktywność pinocytotyczną, wyrażają specyficzne transportery i są gęsto połączone ciągłą siecią połączeń ścisłych (TJ)2,3.
Ludzkie komórki brodawczaka splotu naczyniówkowego (HIBCPP), pochodzące ze złośliwego brodawczaka splotu naczyniówkowegoJaponki 4, zostały użyte do skonstruowania funkcjonalnego modelu BCSFB in vitro. Komórki HIBCPP wykazują kilka cech funkcjonalnego BCSFB, takich jak tworzenie nici TJ, rozwój wysokiego potencjału błony przeznabłonkowej, który można określić jako transnabłonkowy opór elektryczny (TEER) oraz niewielka przepuszczalność makrocząsteczek. Ponadto komórki HIBCPP wykazują ekspresję charakterystycznych transporterów, które mogą służyć do regulacji mikrośrodowiska jonowego i wykazują polaryzację wierzchołkową/podstawno-boczną5,6,7.
Wykazano, że BCSFB funkcjonuje jako miejsce wejścia patogenów (bakterii, wirusów i grzybów) do ośrodkowego układu nerwowego (OUN)8. Inwazja patogenów, w tym Neisseria meningitidis (N. meningitidis), bakterii Gram-ujemnej, może powodować poważne choroby, takie jak zapalenie opon mózgowych. Dowody na to, że pokonuje ochronną barierę nabłonkową CP, są poparte obserwacjami histopatologicznymi u pacjentów z chorobą meningokokową wykazujących zwiększoną ilość meningokoków w naczyniach i komórkach nabłonka CP9,10. Aby dostać się do komórek gospodarza, bakterie często przejmują mechanizmy endocytotyczne, w których pośredniczą lub wyzwalają określone receptory powierzchniowe znajdujące się na komórkach gospodarza. Ponieważ interakcje patogenów z tymi receptorami mogą być specyficzne dla danego gatunku11, z modeli zwierzęcych można korzystać tylko w ograniczonym zakresie. Linia komórkowa HIBCPP daje możliwość zbadania procesu inwazji, a także mechanizmów molekularnych leżących u podstaw ludzkiego systemu modelowego. Zastosowanie wkładek do hodowli komórkowych umożliwia nam analizę interakcji patogenów z komórkami gospodarza z dwóch różnych stron komórek. Wiele bakterii, w tym N. meningitidis, jest silnie narażonych na wpływ grawitacji podczas testów infekcji. W celu optymalnej interakcji patogenów z komórkami HIBCPP podczas testów, bakterie są początkowo dodawane do górnej komory systemu wkładów filtracyjnych do hodowli komórkowych. Aby umożliwić infekcję odpowiednio od strony komórki wierzchołkowej lub podstawno-bocznej, ustalono dwie wersje systemu in vitro: W standardowym systemie komórki HIBCPP są wysiewane do górnej komory wkładu filtrującego, naśladując sytuację, w której mikroorganizmy znajdują się po stronie płynu mózgowo-rdzeniowego i wchodzą w kontakt ze stroną wierzchołkową komórek (Figura 1A, W przeciwieństwie do tego, użycie komórek HIBCPP w systemie wkładek filtrujących do odwróconych kultur komórkowych odzwierciedla warunki, w których bakterie dostały się do krwiobiegu. Mikroorganizmy rozprzestrzeniają się we krwi i napotykają komórki nabłonka CP od strony podstawno-bocznej (ryc. 1B, D). Warto zauważyć, że w tym układzie modelowym wykazano, że bakterie atakują komórki HIBCPP w sposób polarny, szczególnie od strony komórki podstawno-bocznej5,7.
Po zakażeniu CP, zaatakowane patogeny mogą być rozpoznane przez wrodzony układ odpornościowy poprzez ligację do receptorów rozpoznawania wzorców (PRR). Dobrze opisani członkowie receptorów Toll-like (TLR) należą do rodziny receptorów Toll-like (TLR). TLR mogą wiązać się z charakterystycznymi strukturami zakaźnych mikroorganizmów, które są nazywane wzorcami molekularnymi związanymi z patogenami (PAMP). Ligacja receptorów prowadzi do aktywacji kaskad sygnalizacyjnych komórek gospodarza, które wyzwalają ekspresję cytokin i chemokin12, które z kolei stymulują transmigrację komórek odpornościowych przez BCSFB13,14. Wykazano, że komórki HIBCPP wyrażają kilka TLR na poziomie mRNA i że zakażenie N. meningitidis powoduje wydzielanie kilku cytokin i chemokin, w tym CXCL1-3, IL6, IL8 i TNFα15,16.
Tutaj opisujemy hodowlę i infekcję ludzkiej linii komórkowej HIBCPP w systemie wstawiania odwróconej hodowli komórkowej, który naśladuje BCSFB. Ten modelowy system umożliwia badanie interakcji patogenów z istotną in vivo stroną komórkową podstawno-boczną, a także późniejszą odpowiedź komórkową.