Reakcja na ciało obce (FBR) to przewlekła reakcja gospodarza, która może negatywnie wpłynąć na działanie wszczepionego materiału lub urządzenia (np. urządzeń do dostarczania leków, biosensorów), poprzez ciągłe uwalnianie mediatorów stanu zapalnego i utrudnianie integracji między wszczepionym materiałem a otaczającą tkanką1. Ta wrodzona odpowiedź immunologiczna jest inicjowana przez procedurę implantacji i charakteryzuje się długotrwałą obecnością wrodzonych komórek odpornościowych i tworzeniem się włóknistych torebek wokół implantu1. W kontekście istotnych odpowiedzi gospodarza, interakcje makrofag-materiał mają znaczący wpływ na postęp odpowiedzi gospodarza i rozwój klasy FBR1. Makrofagi to zróżnicowana wrodzona populacja komórek odpornościowych, rekrutowana do miejsca implantacji z populacji makrofagów rezydujących w tkankach lub z krwi jako makrofagi pochodzące z monocytów. Zaczynają się one gromadzić w miejscu implantacji wkrótce po implantacji, a w ciągu kilku dni stają się dominującą populacją komórek w mikrośrodowisku implantu. Makrofagi przylegające do materiału, wraz z gigantycznymi komórkami ciała obcego (FBGC) powstałymi w wyniku fuzji makrofagów, mogą utrzymywać się na powierzchni materiału przez cały okres użytkowania implantu2,3. W związku z tym makrofagi są uważane za kluczowych graczy w odpowiedzi na ciało obce ze względu na ich role w koordynowaniu charakterystycznych etapów FBR: ostrej odpowiedzi zapalnej, przebudowy tkanek i tworzenia tkanki zwłóknieniowej1.
Receptory toll-podobne (TLR) to rodzina receptorów rozpoznawania wzorców, które są wyrażane przez wiele komórek odpornościowych, w tym makrofagi, i wykazano, że odgrywają znaczącą rolę w stanach zapalnych i gojeniu się ran. Oprócz ligandów pochodzących od patogenów, TLR są w stanie wiązać endogenne cząsteczki, znane jako wzorce molekularne związane z uszkodzeniem (DAMP), które są uwalniane podczas martwicy komórek i aktywują zapalne szlaki sygnałowe, powodując produkcję cytokin prozapalnych4. My i inni zasugerowaliśmy, że uszkodzenia powstałe podczas procedur implantacji biomateriału tkanek miękkich uwalniają DAMPs, które następnie adsorbują się na powierzchniach biomateriału oprócz białek krwi i modulują kolejne interakcje komórka-materiał5,6. Kiedy makrofagi oddziałują z zaadsorbowaną warstwą białka na implancie, ich powierzchniowe TLR mogą rozpoznawać zaadsorbowane DAMP i aktywować prozapalne kaskady sygnalizacyjne, prowadząc do aktywacji czynników transkrypcyjnych NF-κB i AP-1 oraz produkcji cytokin prozapalnych. Wcześniej wykazaliśmy, że mysie makrofagi znacznie zwiększyły aktywność NF-κB / AP-1 i wydzielanie czynnika martwicy nowotworu α (TNF-α, cytokiny prozapalne) w odpowiedzi na zaadsorbowane warstwy białka zawierające DAMP na różnych powierzchniach polimerowych w porównaniu z powierzchniami z zaadsorbowaną surowicą lub osoczem (tj. Brak obecnych DAMP), i że odpowiedź ta jest w dużej mierze pośredniczona przez TLR2, podczas gdy TLR4 odgrywa mniejszą rolę5.
Linia komórkowa reporterowa makrofagów NF-κB/AP-1 (Tabela materiałów) używana w tym protokole jest wygodną metodą pomiaru względnej aktywności NF-κB i AP-1 w makrofagach5,7,8. W połączeniu z inhibitorami szlaku TLR, ta linia komórkowa jest użytecznym narzędziem do badania aktywacji TLR i jej roli w stanie zapalnym w odpowiedzi na różne bodźce5,7,8. Komórki reporterowe są zmodyfikowaną mysią linią komórkową podobną do makrofagów, która może stabilnie wytwarzać wydzielaną embrionalną fosfatazę alkaliczną (SEAP) po aktywacji czynnika transkrypcyjnego NF-κB i AP-19. Kolorymetryczny enzymatyczny test fosfatazy alkalicznej (tabela materiałów) może być następnie wykorzystany do ilościowego określenia względnych ilości ekspresji SEAP jako pośredniej miary aktywności NF-κB / AP-1. Ponieważ NF-κB i AP-1 znajdują się za wieloma szlakami sygnalizacji komórkowej, przeciwciała neutralizujące i inhibitory ukierunkowane na określone TLR (np. TLR2) lub cząsteczki adaptorowe TLR (np. MyD88) można wykorzystać do weryfikacji roli określonego szlaku. Metodologia opisana w tym artykule zapewnia proste i szybkie podejście do oceny udziału sygnalizacji TLR w odpowiedziach mysich makrofagów na różne powierzchnie polimerowe z zaadsorbowanymi warstwami białkowymi zawierającymi zarówno białka krwi, jak i DAMP jako model in vitro wszczepionych biomateriałów.