Po wdychaniu bodźców prozapalnych, takich jak lipopolisacharyd (LPS), następuje skoordynowany ruch komórek odpornościowych do, wewnątrz i z płuc. Na przykład neutrofile są szybko rekrutowane do miąższu płuc i dróg oddechowych. Ponadto niektóre profesjonalne komórki prezentujące antygen, znane jako konwencjonalne komórki dendrytyczne (cDC), przechodzą stosunkowo złożony wzorzec migracji1,2. cDC można zidentyfikować za pomocą cytometrii przepływowej, częściowo na podstawie wyświetlania znacznika powierzchniowego, CD11c. Odrębne podzbiory DC można rozróżnić na podstawie różnicowego wyrażenia powierzchni CD103 i CD11b3. Po nabyciu wziewnego antygenu niektóre cDC opuszczają płuca i migrują przez naczynia limfatyczne do węzłów chłonnych drenujących płuca (LN), gdzie prezentują peptydy limfocytom T specyficznym dla antygenu4. Jest to krytyczne wczesne zdarzenie w inicjacji adaptacyjnych odpowiedzi immunologicznych. Jednak z nieznanych przyczyn nie wszystkie cDC, które nabywają wdychane antygeny, opuszczają płuca, a wiele z tych komórek pozostaje w tym narządzie przez kilka miesięcy5,6. Obserwację tę można częściowo wyjaśnić pochodzeniem rozwojowym tych komórek, ponieważ komórki CD11c+ pochodzące z monocytów pozbawione receptora chemokiny, CCR7, nie są w stanie migrować do regionalnych LNs7,8. Wydaje się prawdopodobne, że potencjał migracyjny cDC jest również zdeterminowany, przynajmniej częściowo, przez ich anatomiczne położenie w płucach. Jednak dokładna lokalizacja tych różnych populacji cDC w płucach nie jest w pełni scharakteryzowana. Lepsza wiedza na temat lokalizacji komórek odpornościowych w płucach i cząsteczek, które nimi kierują, jest potrzebna do lepszego zrozumienia, w jaki sposób układ odpornościowy płuc zostaje aktywowany.
PCLS są coraz częściej używane jako podejście ex vivo do wizualizacji pozycjonowania komórkowego i interakcji komórka-komórka, przy jednoczesnym zachowaniu integralności strukturalnej architektury płuc9,10. PCLS były używane do badania płuc wielu gatunków, w tym myszy, bydła, małp, owiec, koni i ludzi11. Główną zaletą tej techniki jest to, że z jednego płata płuca myszy można przygotować około 20 plastrów, zmniejszając w ten sposób liczbę zwierząt potrzebnych do indywidualnych eksperymentów. Praktycznie wszystkie typy komórek odpornościowych, w tym DC, makrofagi, neutrofile i limfocyty T, są obecne w PCLS i utrzymują swoje normalne struktury.
PCLS może być również używany do badania sygnalizacji wapniowej i kurczliwości komórek dróg oddechowych i mięśni gładkich po leczeniu acetylocholiną12 lub metacholina13. W tym podejściu tylko niewielka część płuc jest analizowana mikroskopowo, ale jedno z badań wykazało, że pomiary skurczu dróg oddechowych w PCLS różnią się tylko o około 10% w zależności od plasterka, a wariancja ta jest porównywalna z tą obserwowaną przy użyciu testów czynnościowych płuc u nienaruszonych zwierząt14. Inni badacze wykorzystali PCLS jako podejście ex vivo do badania zmian w ekspresji cytokin i markerach powierzchni komórek po inkubacji z LPS15. PCLS stosowano również w modelu ex vivo niedotlenienia naczyń płucnych w małych tętnicach wewnątrzgroniastych. Naczynia te znajdują się w części płuca, do której nie można dotrzeć za pomocą innych procedur, w tym nagrań z wypreparowanych odcinków tętnic lub analizy naczyń podopłucnowych16. Nasze laboratorium wykorzystało przede wszystkim PCLS do wizualizacji lokalizacji komórek odpornościowych w żywej tkance płucnej w stanie stacjonarnym i po bodźcu zapalnym in vivo. Procedury, które opracowaliśmy w tym celu, są następujące.