인간의 혈액 - 뇌척수액 장벽의 맥락총 상피 세포 기반 모델은 기저 측면에서 세균 감염을 연구하는
Summary
The epithelial cells of the choroid plexus (CP) form the blood-cerebrospinal fluid barrier (BCSFB). An in vitro model of the BCSFB employs human choroid plexus papilloma (HIBCPP) cells. This article describes culturing and basolateral infection of HIBCPP cells using a cell culture filter insert system.
Abstract
The epithelial cells of the choroid plexus (CP), located in the ventricular system of the brain, form the blood-cerebrospinal fluid barrier (BCSFB). The BCSFB functions in separating the cerebrospinal fluid (CSF) from the blood and restricting the molecular exchange to a minimum extent. An in vitro model of the BCSFB is based on cells derived from a human choroid plexus papilloma (HIBCPP). HIBCPP cells display typical barrier functions including formation of tight junctions (TJs), development of a transepithelial electrical resistance (TEER), as well as minor permeabilities for macromolecules. There are several pathogens that can enter the central nervous system (CNS) via the BCSFB and subsequently cause severe disease like meningitis. One of these pathogens is Neisseria meningitidis (N. meningitidis), a human-specific bacterium. Employing the HIBCPP cells in an inverted cell culture filter insert system enables to study interactions of pathogens with cells of the BCSFB from the basolateral cell side, which is relevant in vivo. In this article, we describe seeding and culturing of HIBCPP cells on cell culture inserts. Further, infection of the cells with N. meningitidis along with analysis of invaded and adhered bacteria via double immunofluorescence is demonstrated. As the cells of the CP are also involved in other diseases, including neurodegenerative disorders like Alzheimer`s disease and Multiple Sclerosis, as well as during the brain metastasis of tumor cells, the model system can also be applied in other fields of research. It provides the potential to decipher molecular mechanisms and to identify novel therapeutic targets.
Introduction
혈액 – 뇌척수액 장벽 (BCSFB)은 혈액과 뇌 (1) 사이의 세 가지 장벽 사이트 중 하나입니다. 그것의 형태 학적 상관 관계가 맥락막 신경총 (CP) 2,3의 상피 세포이며, 강력하게 혈관과 뇌의 뇌실에 위치하고있는 내피 – 상피 컨볼. 제어 포인트는 뇌척수액 (CSF)를 생산뿐만 아니라 혈액에서 후자를 분리하는 역할을한다. 장벽 기능을 달성하기 위해, CP 상피 세포는 낮은 pinocytotic 활성을 나타내는 특정 전송기를 표현하고 조밀 기밀 접합 (TJS) 2,3-의 연속적인 네트워크에 의해 접속되어있다.
일본인 여성 4 악성 맥락막 신경총 유두종 유래의 인간 맥락막 신경총 유두종 (HIBCPP) 세포의 BCSFB의 시험 관내 모델의 기능을 구성하는 데 사용 하였다. HIBCPP 세포는 TJ의 형성 등의 기능 BCSFB의 특성 몇 가지를 보여스트랜드 transepithelial 전기 저항 (티이)로 판정 할 수있는 높은 transepithelial 막전위의 개발 및 거대 분자를위한 작은 투과성. 또한, HIBCPP 세포는 이온 성 미세 환경을 조절하는 역할을하고, 기저 / 혀끝 극성 5,6,7를 표시 할 수 있습니다 특성 수송을 표현한다.
BCSFB는 중추 신경계 (CNS)에 8 병원균 (박테리아, 바이러스, 진균)에 대한 엔트리 사이트로서 기능하는 것으로 나타났다. 나이 세리아 뇌수막염 (N. 뇌수막염), 그람 음성 박테리아를 포함하여 병원균의 침입은 뇌막염과 같은 심각한 질병을 일으킬 수 있습니다. 는 CP의 보호 상피 장벽을 극복 증거가 수막 구균 성 질환은 혈관과 CP 상피 세포 9, 10에서 수막 구균의 증가 금액을 나타내는 환자에서 조직 병리학 적 관찰에 의해 지원됩니다. 숙주 세포 바로 항목을 얻으려면cteria들은 중재 또는 숙주 세포에있는 특정 표면 수용체에 의해 트리거되는 endocytotic 메커니즘을 하이재킹. 이들 수용체와 병원체의 상호 작용이 종 수 있기 때문에 특정 (11) 동물 모델은 제한된 범위로 참고 될 수있다. HIBCPP 세포주 침입 프로세스뿐만 아니라 인간의 모델 시스템에서 기본이되는 분자 기전을 연구 할 수있는 기회를 제공한다. 세포 배양 삽입을 사용하는 두 가지 세포 측면에서 숙주 세포로 병원균의 상호 작용을 분석하기 위해 우리가 할 수 있습니다. 많은 박테리아를 포함 N. 뇌수막염은 감염 분석하는 동안 중력의 영향을 강하게 될 수 있습니다. 분석법 중 HIBCPP 세포와 병원체의 최적의 상호 작용의 경우, 초기 박테리아는 세포 배양 필터 삽입 시스템의 상부 구획에 첨가 하였다. 각각 체외 시스템의 두 가지 변화가 있었다 ESTA 꼭대기 또는 기저 세포 측에서 감염을 사용하려면blished : 표준 시스템에서 HIBCPP 세포 미생물이 CSF 측에 위치하며 셀 (도 1a, C)의 꼭대기면 접촉에 들어갈 때의 상황을 모방 필터 인서트의 상부 구획으로 시딩 하였다. 반면, 반전 된 세포 배양 필터 인서트 시스템에서 HIBCPP 세포를 사용하여 세균이 혈류를 입력 한 상황을 반영한다. 미생물은 기저 측 (그림 1B, D)에서 혈액과 만남 CP 상피 세포에 전파. 주목할이 모델 시스템에서 세균이 기저 세포 측면에서 특히 5,7- 극성 방식 HIBCPP 세포에 침입하는 것이 밝혀졌다.
이어서 CP의 감염의 병원체가 침입 패턴 – 인식 수용체를 통해 결찰 선천 면역 (PRRS)에 의해 인식 될 수있다. PRRS의 잘 설명 된 회원은 수신자 같은 수용체 (TLR) 가족에 속한다. TLR들 수 빈라고 병원체 관련 분자 패턴 (PAMPs가) 있습니다 감염성 미생물의 특성 구조에 라. 수용체의 결찰 차례로 BCSFB 13,14 걸쳐 윤회 면역 세포를 자극 사이토 카인 및 케모카인 (12)의 발현을 유발 숙주 세포의 활성화 시그널링 캐스케이드로 이끈다. HIBCPP 세포가 여러 가지의 mRNA 수준에서 TLR들과 N.와 그 감염을 표현하는 것으로 밝혀졌다 뇌수막염은 CXCL1-3, IL6, IL8 및 TNFα (15, 16)를 포함한 여러 사이토 카인과 케모카인의 분비를 초래한다.
여기에서는 BCSFB 모방 반전 세포 배양 삽입 시스템에서 배양하고, 인간 세포주 HIBCPP 감염을 설명한다. 이 모델 시스템은 생체 관련 기저 세포 측면뿐만 아니라, 이후 세포 반응과 병원균의 상호 작용을 연구 할 수있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
제어 포인트의 상피 세포는 혈액 2,3-에서 CSF를 분리 BCSFB을 형성한다. 우리는 최근 BCSFB의 기능적 인간 모델로 HIBCPP 세포주를 확립. 세포는 높은 막 전위의 개발 고분자에 대해 낮은 투과성뿐만 아니라 TJS 5 연속 스트랜드의 존재를 포함하여 시험 관내 BCSFB 중요한 장벽 기능을 표시. TJ 단백질은 세포의 기저 / 혀끝 극성에 기여한다. 극성 표면 수용체에 관한 지역화 높은 중요…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors would like to thank Prof. Hartwig Wolburg for performing the electron microscopy.
Materials
| 0.25% Trypsin-EDTA | Gibco | 25200-056 | |
| 4´,6 diamidino-2-phenylindole (DAPI) | Life Technologies | D1306 | |
| 12-well plates | Starlab | CC7682-7512 | |
| 24-well plates | Starlab | CC7682-7524 | |
| Anti Neisseria meningitidis α-OMP | This antibody was a gift from Drs. H. Claus and U. Vogel (University of Würzburg, Germany) | ||
| Alexa Fluor 488 (chicken anti rabbit) | Invitrogen | A21441 | |
| Alexa Fluor 594 (chicken anti rabbit) | Invitrogen | A21442 | |
| Alexa Fluor 660 Phalloidin | Invitrogen | A22285 | |
| Bovine serum albumine (BSA) | Calbiochem | 12659 | |
| Chocolate agar plates | Biomerieux | 43109 | |
| Cytochalasin D | Sigma | C8273 | |
| DMEM/F12 + L-Glut + 15 mM HEPES | Gibco | 31330-095 | |
| DMEM/F12 + L-Glut + 15 mM HEPES w/o Phenolred | Gibco | 11039-047 | |
| Dimethyl sulfoxide | Sigma | D2650 | |
| Fetal calf serum (FCS) | Life Technologies | 10270106 | |
| FITC-Inulin | Sigma | F3272 | |
| Insulin | Sigma | 19278 | |
| MgCl2 | Sigma | 2393 | |
| NaHCO3 | Sigma | 55761 | |
| PBS + Mg +Ca | Gibco | 14040-174 | |
| Penicillin/Streptomycin | MP Biomedicals | 1670049 | |
| Polyvitex | Biomerieux | 55651 | |
| Proteose peptone | BD | 211684 | |
| Serum-free medium | Gibco | 10902-096 | |
| Thincert cell culture inserts for 24-well plates, pore size 3 µm | Greiner | 662630 | |
| Tissue culture flask 75 cm² red cap sterile | Greiner | 658175 | |
| Triton X-100 | Sigma | T8787 | |
| Volt-Ohm Meter Millicell-ERS2 with MERSSTX01 electrode | Millipore | MERSSTX00 |
Referências
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