$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
İnsan BBB beyin dokusunun benzersiz bir sınır, kan dan beyin ayıran. Kesinlikle büyük ve hidrofilik moleküllerin geçişini düzenler, bloklar parasellüler difüzyon, ve beyin homeostaz korur. Aynı zamanda plazma dalgalanmaları, toksinler, mikroplar, ve merkezi sinir sistemi (CNS) bağışıklık bir parçası olarak inflamatuar hücrelere rehberlik beyni korur. Bir yüzyıl önce keşfinden bu yana1,BBB'nin yapısını ve işlevini anlamak için birçok çalışma yapılmıştır. Hücrelerin karmaşık etkileşimleri, proteinler, ve beyin ve kan dan sinyalleri hala daha fazla araştırma ve modelleri talep.
İnsan BBB üç hücre tipioluşur: beyin mikrovasküler endotel hücreleri (BMECs), perisitler, ve astrositler2,3. BMECs onlar sıkı kavşaklar ve yapışık kavşaklar4,düşük pinositotik aktivite2,5,ve sürekli bir bazal membran6,7 parasellüler difüzyon engellemek için yüksek sayıda sahip olduğu vücuttaki endotel hücrelerinin çoğunluğu farklıdır. Küçük lipophilic molekülleri diffüz ve konsantrasyon gradyanı aşağıdaki BBB geçebilir; daha büyük ve hidrofilik moleküller girin veya sadece polarize ifade seçici taşıma sistemleri ile beyin bırakın8. Bu düzenleme, geçirgenlik9,10ile ters orantılı olan 1.500-2.000 Ω·cm2 transentelyal elektrik direnci (TEER) ile sonuçlanır. BMECs sıkı bir bariyer inşa rağmen, onlar yerel ve çevresel sinyalleri tepki verebilir11,12. BMEC'ler ve astrositler arasında yakın bir etkileşim vardır13; astrosit end-feet damarların etrafında bir tabaka oluşturmak ve sıkı kavşakoluşumunu neden13,14. BBB olgunlaşmasında büyüme faktörü-β (TGF-β)15,16gibi farklı faktörlerle katılırlar. Buna ek olarak, perisitler anjiyogenez17 düzenlenmesinde ve hücresel farklılaşma da endotel apoptozunun önlenmesinde önemli bir rol oynamaktadır18 (Şekil 1). Onlar bodrum membran gömülü ve damar duvarının yapısal istikrar sağlamak19.

Şekil 1: Kan-beyin bariyerinin şematik yapısı. İnsan BBB'nin eşsiz yapısı üç farklı hücre tipinden oluşur. Mikro damar lümeni, sıkı kavşaklarda zenginleştirilmiş endotel hücreleri ile çevrilidir ve fenestrated değildir. Perisitler gibi bodrum zarına gömülüler. Bu hücreler damar duvarının yapısal stabilitesi için önemlidir ve astrositlerin yanında BBB'nin gelişiminde rol oynarlar. Onların end-feet geminin etrafında yakın bir tabaka inşa ve sıkı kavşaklar bina destek. BBB'nin tüm bileşenleri fizyolojik işlevsellik açısından önemlidir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Birçok farklı patoloji BBB'nin çöküşüile ilişkilidir (örn. septik ensefalopati). Etkilenen hastalar beyin omurilik sıvısı protein düzeyleri artmıştır20, ve etkilenen kemirgenlerde beyin parankim işaretli kolloidal demir oksit ve aminoasitlerinartan bir alımı gösterir 21,22. Bu sonuçlar BBB'ninBMEC21'de artmış pinositoz ve endotel aktivasyonu23ile birlikte oluşan geçirgenliğinin arttığına işaret eder. Bir başka ilişkili patoloji değişmiş BBB ile ilgili menenjit, tıbbi bir acil durum ve nöronal hücre ölümüne yol açabilir serebral ödem ile birlikte karmaşık bir inflamasyon. Dolaşan bakterilerin birincil giriş sitesi mikrogemiler olması gerekiyordu24; ancak, BBB bakteri girişini engeller. BBB geçirgenliği her zaman deneysel hematojen menenjit25 artış ile bağlantılı değildir ve mekanizmalar multifaktöriyel olabilir. Postoperatif deliryum (POD)26 ile sepsis inklüsi ve ameliyat öncesi enfeksiyonlarla ilişki27,28 bakteri patogenezi içine daha iyi bir anlayış elde etmek için bakterilere doğrudan maruz kalma sağlayan bir BBB modeli ihtiyacını gösterir.
BBB'de mikrobiyal geçişi anlama ve ölçmede birçok boşluk vardır. Bu nedenle, bakteriyel traversal ve BBB geçirgenliği üzerindeki etkileri arasında doğrudan bir korelasyon ile farklı faktörler ve koşulların uygun bir test sağlayan bir model geliştirdik. Daha önceki çalışmalarda parasellüler geçirgenlik üzerinde duruldu ve TEER ölçümü ve tracer fluc dahil. Buna ek olarak, makromolekül taşıma konjuge moleküller veya antikorlar tarafından analiz edildi, bu şekilde sadece endotel hücreleri veya astrosit ve perisitler ile kombinasyonları kullanılarak farklı modeller geliştirilmiştir. Düzenli olarak insan dokusu elde etmede güçlük nedeniyle birçok hayvan bazlı model kullanılmaktadır. Sığır ve domuz kökenli beyin endotel hücreleri iyi şekilli apikal-bazal polarite oluşturan ve BBB ile küçük molekül taşıma araştırmalar için uygundur yüksek TEER ile sıkı monolayers oluştururlar. Proteinler insan homologlarından sırayla farklılıkgösterir29,30, terapötik antikorların araştırılmasını zorlaştırır. Bu nedenle, murine veya insan kültürü modelleri tercih edilebilir. Örnek kaynaklar olarak fare veya sıçanlar iyi karakterize edilen türlerden elde edilme avantajına sahiptirler ancak çalışma amacıyla az sayıda hücre verim ilerlerler. Bu ölümsüzleştirilmiş fare beyin endotelyoma (END) hücre hatları bEND.3, bEND.5 veya cEND31,32,33kullanımı ile atlatılabilir.
İnsan dokusundan birincil kültürlü hücrelerin elde edilmesi ve düzenli olarak ele alınması zordur. Bu nedenle, insan BBB araştırmalarında kullanılan çoğu insan hücresel modelleri ölümsüzleştirilmiş endotel hücre hatları vardır. Yayınlanan bir hücre hattı insan serebral mikrovasküler endotel hücre hattı hCMEC / D3, iyi ilaç alımı eğitimi için uygundur ve kullanımı kolaydır. Hücreler bir monolayer oluşturmak ve BBB34karakteristik sıkı kavşak proteinleri ifade , claudin-5 ifade düzeyi bozulmamış mikrokaplar daha düşük olduğu bildirilmiştir35 ve birçok özel taşıyıcılar transkript düzeyinde tespit edilmiştir36 yanı sıra proteomik çalışmalarda34. 30-50 Ω·cm2 aralığında nispeten düşük BIR TEER hala bir meydan okuma37. Beyin endotel hücreleri için başka bir kaynak insan pluripotent kök hücreleri (hPSCs)38 ve insan kordon kanı kaynaklı kök hücreleri dolaşan endotel döl ve hematopoetik soy39,40. Diferansiyasyonun her iki protokolü de sıkı hücre monokatmanları ve yüksek TEER değerleri (örneğin, ortak kültürlerde 1.450 Ω·cm2) ile sonuçlanır38. Bu kök hücre modelleri ekimi için aşırı bakım gerektirir, henüz hormonlar düzenleyen etkisini incelemek için fırsat sunuyoruz41 veya genetik geçmişe sahip hastalıklarınhastalıkları 42 BBB gelişimi.
Bu çalışmada, bbb'yi taklit etmek ve bakteriyel traversal'i incelemek için ölümsüzleştirilmiş transfecize edilmiş insan beyni mikrovasküler endotel hücre hattı THBMEC43'ükurduk. Hücreler bir filtreüzerinde tohumlanır ve bu hücre kültürü modelinde 0 biraraya kadar büyür. Bakteriler hücre kültür odasının üst kısmına aşılanır. Escherichia coli (E. coli)çalışmamızda E. coli menenjitinin yüksek insidansı nedeniyle44. Hücre tek katmanlı en düşük geçirgenlik gün 13 ve gün 15arasında 45tohumlama sonra oluşur gösterilmiştir. Bu nedenle, THBMEC monolayer tedavisi bu süre sonra yapılır ve bakteriler daha sonra monolayer apikal yüzeyinde orta aşılanır. Kuluçka süresinden sonra, bariyeri geçebilen bakteriler, agar plakaları üzerindeki bakterilerle kaplama ve koloniler sayma yoluyla ölçülür. Kolonilerin artan sayıda BBB ile yüksek bakteriyel geçiş ile ilişkilidir. TEER yaklaşık 70 Ω·cm246'dır. Ancak, belirtilen yöntemde TEER'in ölçülmesi gerekli değildir. BBB geçirgenliği için iyi kurulmuş bir değer olmasına rağmen, BBB ile bakterilerin geçiş üzerinde hiçbir etkisi var gibi görünüyor. Tedavi edilmeyen hücreler modelimizde sıkılığın kontrolü nde dir. Önceki çalışmalarda hücrelerin proinflamatuar sitokinlere tepki ve tipik sıkı kavşak proteinleri ifade edebiliyoruz gösterilmiştir47. Bu bileşik tarama ve taşıyıcı yüzeyler ve reseptörleri daha büyük bir dizi doğrulama sağlar.