Po urazie, zapaleniu lub infekcji, leukocyty szybko reagują na wzorce molekularne związane z patogenami lub uszkodzeniami (PAMPs, DAMPs), przechodzą w stan aktywowany i przemieszczają się z krwiobiegu do miejsc stanu zapalnego i uszkodzenia tkanek. Zdolność leukocytów do interakcji ze środowiskiem komórkowym i molekularnym jest niezbędna do ich prawidłowego funkcjonowania jako komórek odpornościowych, co podkreślają zaburzenia genetyczne, takie jak niedobór adhezji leukocytów1. Adhezja leukocytów była przedmiotem intensywnych badań w ciągu ostatnich dziesięcioleci, co zaowocowało koncepcją kaskady adhezji leukocytów na początku lat 90. XX wieku2,3. Adhezja leukocytów jest inicjowana przez wychwytywanie leukocytów do śródbłonka za pośrednictwem selektoryny, powodując przetaczanie się komórek po powierzchni naczynia. To zwijanie umożliwia leukocytom skanowanie w poszukiwaniu sygnałów migracyjnych związanych ze śródbłonkiem, np. chemokin, które indukują aktywację integryn. Następnie aktywowane integryny pośredniczą w wiązaniu się z ligandami śródbłonka, co powoduje mocne zatrzymanie leukocytów. Leukocyty mogą następnie przygotowywać się do wynaczynienia, pełzając i rozprzestrzeniając się, zanim przenikną do monowarstwy śródbłonka i przejdą do leżącej poniżej tkanki. Podstawowa koncepcja kanonicznej kaskady leukocytów pozostała w dużej mierze niezmieniona od czasu jej wprowadzenia, z kilkoma dodanymi etapami pośrednimi4. Niemniej jednak dokładne mechanizmy molekularne i role wielu graczy zaangażowanych w rekrutację leukocytów nie zostały do tej pory wyjaśnione, a rekrutacja leukocytów pozostaje ważnym tematem w dziedzinie badań nad infekcjami, stanami zapalnymi i (auto)odpornością.
Na przykład, podczas chorób zapalnych naczyń krwionośnych, takich jak miażdżyca, zwiększona rekrutacja leukocytów do ściany naczynia napędza rozwój blaszki miażdżycowej. Niestabilne blaszki miażdżycowe mogą pękać, prowadząc do masywnej aktywacji płytek krwi i układu krzepnięcia, a następnie do niedrożności naczynia5. Może to spowodować poważne skutki sercowo-naczyniowe, takie jak zawał mięśnia sercowego lub udar mózgu. Ponadto obnażenie śródbłonka w postaci, w jakiej występuje klinicznie, np. po stentowaniu tętnicy wieńcowej, prowadzi do wielości oddziaływań leukocytów i płytek krwi z odsłoniętym wnętrzem ściany naczynia (np. składników macierzy i komórek mięśni gładkich) oraz leukocytów z płytkami krwi pokrywającymi uszkodzenie naczyniowe. Interakcje te są ważne dla dalszego rozwoju choroby, ponieważ interakcje monocyta-płytka krwi mogą napędzać powstawanie neointima6,7. Ponadto interakcje płytk-leukocyty, w których pośredniczy integryna leukocytów Mac-1 (αMβ2) i płytki krwi GPIbα, zostały niedawno zidentyfikowane jako nowe czynniki powodujące zakrzepicę u myszy8.
Biorąc pod uwagę szeroką dostępność krwi ludzkiej i zwierzęcej jako źródła leukocytów i płytek krwi do badań, a także szerokie spektrum izolowanych cząsteczek matrycy i unieśmiertelnionych linii komórkowych pochodzenia leukocytowego i naczyniowego, możliwe jest symulowanie interakcji leukocytów pod przepływem w warunkach laboratoryjnych, przy użyciu specjalnie zaprojektowanych komór perfuzyjnych. W ciągu ostatnich dziesięcioleci zaprojektowano wiele wariantów, od napędzanych podciśnieniem po samoprzylepne komory perfuzyjne. Wszystkie warianty mają wspólną cechę polegającą na tym, że część nieruchoma (np. hodowane komórki naczyniowe lub białka macierzy) jest montowana w większej, szczelnej komorze wyposażonej w predefiniowany kanał umożliwiający perfuzję płynów przez część nieruchomą. Ponadto postęp w technologii formowania umożliwił opracowanie niestandardowych rozwiązań opartych na polimerach krzemionkowych9. Lepkość i natężenie przepływu perfundowanych płynów oraz wysokość kanału decydują głównie o charakterystyce naprężeń ścinających urządzenia do perfuzji przepływu10. W artykule przedstawiono metodę in vitro do badania mechanizmów leżących u podstaw adhezji, deadhezji i transmigracji leukocytów w reżimie przepływu żylnego i tętniczego. Zaletą przedstawionych tu metod jest to, że można je wykonywać przy użyciu zwykłego mikroskopu fluorescencyjnego podłączonego do kamery i nie wymagają od eksperymentatora wysokiej biegłości technicznej. Test in vitro może być manipulowany na wiele sposobów (np. poprzez dodawanie inhibitorów lub blokowanie przeciwciał), a zatem ma zastosowanie w różnych modelach zapalenia naczyń krwionośnych i umożliwia badanie funkcji białek adhezyjnych lub ocenę określonych związków.