Escherichia coli jest najczęstszą przyczyną wczesnej sepsy u noworodków1,2,3. Śmiertelność noworodków z powodu bakteriemii E. coli może sięgać 40%, a zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych jest możliwym powikłaniem, które jest związane z poważnymi zaburzeniami neurorozwojowymi2. Spożycie matczynych szczepów E. coli przez noworodka może wywołać bakteriemię noworodków; Proces ten został powtórzony w modelach zwierzęcych2,4. Po spożyciu bakterie chorobotwórcze przemieszczają się ze światła jelita noworodka przez barierę jelitową i dostają się do krwiobiegu, powodując posocznicę. Inwazyjne szczepy E. coli u noworodków, które wywołują bakteriemię, różnią się zdolnością do atakowania komórek nabłonka jelitowego1,5. Jednak ich zdolność do transcytozy nabłonka jelitowego po inwazji nie została w pełni scharakteryzowana.
Ten model transcytozy jelitowej jest użyteczną metodą in vitro do naśladowania przejścia bakterii przez nabłonek jelitowy. Ogólnym celem metod przedstawionych w tym artykule jest porównanie zdolności noworodków izolatów E. coli do transcytozy nabłonka jelitowego. Opisany tutaj model wykorzystuje komórki T84, które są unieśmiertelnionymi komórkami ludzkiego gruczolakoraka jelita6,7. Komórki T84 są hodowane do zbiegu na półprzepuszczalnej membranie z dwoma oddzielnymi przedziałami. Uzasadnieniem dla stosowania tej techniki jest to, że podobnie jak w przypadku in vivo, te komórki jelitowe polaryzują się i rozwijają dojrzałe połączenia ścisłe6,8. Strona stykająca się z membraną staje się stroną podstawną. Przeciwna strona komórek staje się stroną wierzchołkową, przypominającą światło jelita, do którego przylegają i atakują połknięte patogeny. Błona transwell jest przepuszczalna dla bakterii, ale spolaryzowane komórki jelitowe tworzą ścisłe połączenia, które upośledzają ruch parakomórkowy bakterii9. W związku z tym metoda ta zapewnia przewagę w postaci kontrolowanego środowiska in vitro wykorzystującego ludzką linię komórkową do badania procesu transcytozy bakteryjnej, w tym drogi transkomórkowej. Chociaż istnieją inne metody badania transcytozy bakterii w nabłonku jelitowym, przedstawiona tutaj metoda transwell zapewnia większą łatwość i dostępność. Dostępne są techniki alternatywne, takie jak te wykorzystujące próbki ex vivo umieszczane w systemach komór using. Wykorzystują jednak próbki tkanek, które mogą nie być łatwo dostępne, szczególnie jeśli badania mają na celu zbadanie fizjologii człowieka10. Organoidy jelitowe stanowią kolejny przykład alternatywy in vitro do badania interakcji gospodarz-bakteria11. Podczas gdy monowarstwy organoidów mogą być również używane w systemie transwell do badania transcytozy bakteryjnej, wymagają one izolacji i wzrostu komórek macierzystych oraz użycia określonych czynników wzrostu w celu wywołania różnicowania12. Tym samym ich stosowanie jest bardziej czasochłonne i wiąże się z większymi kosztami w porównaniu z metodą transwell opisaną w tym manuskrypcie.
Ocena przejścia bakterii przez nabłonek jelitowy za pomocą tego systemu transwell in vitro została pomyślnie przeprowadzona dla różnych patogenów. Badania te wykazały użyteczność systemu transwell wykorzystującego komórki T84 do scharakteryzowania transcytozy bakterii w spolaryzowanym nabłonku jelitowym13,14,15. Jednak zastosowanie tej metody transwell do porównania zdolności transcytozy noworodków E. coli wytwarzających bakteriemię nie zostało szczegółowo opisane. Ten manuskrypt dostarcza innym badaczom standardowy protokół transwell, który jest niezawodny i łatwy w użyciu oraz nie wymaga zbyt drogich zasobów.
Aby porównać zdolność inwazyjnych szczepów E. coli noworodków do transcytozy nabłonka jelitowego, wierzchołkowa strona monowarstwy nabłonka jelitowego może być zainfekowana znaną liczbą komórek bakteryjnych. Po inkubacji można pobrać pożywkę po podstawowej stronie nabłonka i określić ilościowo bakterie w celu określenia ilości transcytozy bakteryjnej w czasie. W niniejszym manuskrypcie przedstawione metody są wykorzystywane do badania zdolności transcytozy noworodków szczepów klinicznych E. coli odzyskanych od noworodków hospitalizowanych z powodu bakteriemii. Kryteria włączenia do wyboru tych izolatów klinicznych noworodków do badań transcytozy zostały opublikowane wcześniej1,2,16. Gdy ta metoda jest wykonywana przy użyciu różnych szczepów E. coli, można porównać ich zdolności transcytozy. Dzięki temu procesowi model transcytozy jelitowej dostarcza cennych danych do scharakteryzowania czynników wirulencji E. coli, które przyczyniają się do wieloetapowego procesu, którego kulminacją jest rozwój bakteriemii noworodków.