Etablierung einer humanen Blut-Luft Schranke in vitro: „24-Well-Screening“ der Barriere-Eigenschaften

Einleitung: In vitro-Modelle der distalen respiratorischen Einheit sind für das Verständnis der Pathogenese von Lungenschäden von großem Interesse. Daher sollte ein in vivo nahes Ko-Kultur-System basierend auf humanen Zelllinien mit Charakteristika von Typ II Pneumozyten und Clarazellen (A549 und NCI H441) zusammen mit primär isolierten Humanen Pulmonalen Mikrovaskulären Endothelzellen (HPMEC) etabliert werden.

Methodik: A549 bzw. NCI H441 in Ko-Kultur mit HPMEC auf gegenüber liegenden Seiten einer permeablen Filtermembran bilden das in vitro Bilayer-Modell. Um ein geeignetes Testsystem für Mehrfachbestimmungen zu erhalten, wurde die Ko-Kultur auf ein 24-Well-Filtersystem adaptiert. Der Einfluss des Glukocorticoids Dexamethason (Dex) auf die Etablierung einer funktionellen Barriere wurde mittels „Transbilayer-Electrical-Resistance“ (TER), Immunfluoreszenz, Elektronenmikroskopie und Transport-Experimenten untersucht.

Ergebnisse: Dex-stimulierte NCI H441 bildeten in Ko-Kultur mit HPMEC kontaktinhibierte Monolayer mit einer kontinuierlichen, peripheren Immunmarkierung des Zonula-Occludens-Proteins, ZO-1 sowie des Zonula-Adherens-Proteins, E-Cadherin. Unter Dex-Zugabe wurde ein polarisierter epithelialer Monolayer mit TER-Werten um 500 Ohm*cm² nach 11 Tagen in Ko-Kultur erreicht. A549 zeigten im Hinblick auf den Aufbau einer dichten epithelialen Barriere keine ausreichende Differenzierung.

Schlussfolgerung: Unser Ko-Kultur-System von NCI H441 mit HPMEC ermöglicht die Interaktion von pulmonalem Epithel mit mikrovaskulärem Endothel und stellt somit ein geeignetes in vitro-Modell zur Untersuchung der Regulation von Barriere-Eigenschaften im Bereich der distalen Lunge dar.