Слизистые поверхности служат физическими и иммунологическими барьерами, обеспечивающими защиту от внешних угроз, широко распространенных вокружающей среде 1,2. Этот защитный эпителиальный барьер может быть скомпрометирован, когда патогенные организмы вторгаются2. В случае бактериального патогена, эта встреча часто провоцирует воспалительный процесс, активируя врожденную иммунную систему и вызывая быструю мобилизацию гранулоцитов первого реагирования, известных какнейтрофилов 2-4. Химиотатические агенты, облегчающие набор нейтрофилов, частично вырабатываются слизистыми эпителиальными клетками, стремящихся избавить хозяина отпатогена-нарушителя 2-4. Чрезмерное или неразрешеное нейтрофиловое проникновение слизистой оболочки эпителиальной поверхности может вызватьзначительную патологию 1,5. Это следствие неспецифического повреждения тканей, вызванного антибактериальным нейтрофиловым арсеналом5-7. В таких случаях бактериальная клиренсная способность нейтрофилов омрачается разрушением тканей хозяина во время инфекционного оскорбления. Нарушение функции защитного эпителиального барьера может привести к усилению воздействия основных тканей на микроорганизмы и/или токсины, еще больше усугубивпатологию заболевания 8,9. Эти последствия можно наблюдать в нескольких системах органов, включая легкие и пищеварительныйтракт 1,5. Кроме того, неинфекционные воспалительные заболевания, такие как тяжелые приступы астмы, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), острый респираторный дистресс-синдром (ARDS) и воспалительные заболевания кишечника (IBD) отмечены патологическим нарушением слизистой эпителиального барьера чрезмерным нейтрофилическимответом 4,5,10-12.
Сложный процесс набора нейтрофилов после слизистой инфекции включает в себя несколько разрозненныхшагов 1,5,13,14. Во-первых, нейтрофиловы должны отойти от циркуляции через ряд взаимодействия клетки с клеткой к клетке, которые облегчают транс-эндотелиальноймиграции 1,13. Нейтрофилов далее перемещаться существующих интерстициального пространства, содержащего внеклеточнойматрицы 1,14. Чтобы достичь люмена инфицированной слизистой оболочки, нейтрофилов должны затем мигрировать черезэпителиальный барьер 1,4,5. Это сложное многоступенчатое явление часто расследуется в совокупности с использованием in vivo животных моделейинфекции 15. Такие модели полезны для установления необходимости конкретных факторов, таких как хемокины, молекулы адгезии, или сигнальные пути, которые участвуют в общем процессе, но в значительной степени недостаточны для решения молекулярных взносов, критически важных для каждого отдельного разобщеногошага 16. Кокультурные системы in vitro, моделируемые транс-эндотелиальные, транс-матрицы, или трансэпителиальной миграции нейтрофилов были особеннополезны в этом отношении 1,14,16,17.
Для расшифровки механизмов, ответственных за нейтрофиловую трансэпителиаловую миграцию в ответ на патогеннуюинфекцию 18-22, разработананадежная система анализа кокультуры. Эта модель включает в себя заражение апической поверхности поляризованных слоев эпителиальных клеток человека бактериальным патогеном с последующим применением свежеиспеченные человеческие нейтрофилы на базолатеральнойповерхности 18-22. Нейтрофилов мигрировать через эпителиальный барьер в ответ на эпителиальные производные химиотатические продукты, выделяется послепатогенной инфекции 18,21-23. Эта модельная система была использована с использованием кишечных и легких эпителиальных культур, подверженных соответствующим тканей конкретных бактериальных патогенов и обнародовал новые молекулярные механизмы, вероятно, важное значение для процесса набора нейтрофиловво время слизистой инфекции 3,8,19,24-28. Сила этой модели совместной культуры in vitro заключается в том, что дрениционистский подход позволяет исследователю экспериментально манипулировать патогеном, эпителиальным барьером и/или нейтрофилом в хорошо контролируемой, высокоразвумной, довольно недорогой системе. Insight, собранные из этого подхода могут быть эффективно использованы для проведения целенаправленного анализа разрозненных событий во время набора нейтрофилов с использованием in vivo инфекции модели 22,29,30.
Эта статья демонстрирует многочисленные шаги, необходимые для успешного создания этой воспроизводимой модели для изучения патогена индуцированной нейтрофиловой трансэпителиальной миграции. Эпителиальные барьеры легких, инфицированные патогеном Pseudomonas aeruginosa, представлены в данной статье; однако, другие эпителии тканей и патогенных микроорганизмов могут быть заменены незначительными изменениями. Посев и культивирование поляризованных слоев эпителиальных клеток легких на перевернутых коллагеновых проницаемых трансуэлловых фильтрах подробно описано в настоящем, как и рост патогенных P. aeruginosa и изоляция нейтрофилов от всей крови. Как эти компоненты объединяются для наблюдения патогена индуцированной нейтрофиловой трансэпителиальной миграции представлен вместе с соответствующими положительными и отрицательными контроля для создания воспроизводимых анализ. Универсальность этого подхода для изучения различных аспектов патогенной индуцированной нейтрофиловой трансэпителиальной миграции обсуждается со ссылкой на конкретные исследования в литературе.