Bedeutung der Messung des transepithelialen/transeendothelialen elektrischen Widerstands (TEER) in Lungen-In-vitro-Modellen
Epithel- und Endothelzellen sind bekannt für ihre Barrierefunktion wie selektive Permeabilität. Lungengewebe besteht aus epithelialen Zellschichten, die an endotheliale Schichten angrenzen und den Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen Lunge und Blut ermöglichen. Derzeit liegt der Schwerpunkt der biomedizinischen Forschung darauf, die Details der Infektion durch dieses neuartige Coronavirus (2019-nCoV) oder ähnliche Viren zu verstehen. Dieses neue Virus kann die normale Reinigungsfunktion der Lunge zur Beseitigung von Fremdpartikeln stören, und die selektive Permeabilität oder Barrierefunktion der Lunge kann stark beeinträchtigt werden. Die negativen physiologischen Auswirkungen können anhalten, sobald die Entzündungskaskade ausgelöst wird.
Forscher arbeiten in Zusammenarbeit mit Klinikern daran, Impfstoffe und Medikamente zur Vorbeugung oder Behandlung der 2019-nCoV-Infektion zu entwickeln. Zellkulturmodelle von Säugetieren sind nützlich, um die Auswirkungen einer Virusinfektion auf die epithelialen Zellen der Lunge und die Endothelzellen der angrenzenden Blutgefäße oder Kapillaren grundlegend zu verstehen. Die Messung des TEER kann hilfreich sein, um die Zytotoxizität von Medikamenten und Impfstoffen in Modellen mit epithelialen, endothelialen und epithelial-endothelialen Doppelschichten der Lunge zu testen. Die Wirksamkeit eines therapeutischen Medikaments oder Wirkstoffs in einem Zellkulturmodell zu testen, kann ebenfalls aussagekräftige Informationen liefern. Verschiedene Lungenzellkulturmodelle (einschließlich menschlicher) wurden etabliert, um den epithelialen Transport zu untersuchen, wobei TEER-Messungen nützliche Informationen lieferten [Ren, et al. 2016, Dekali, et al. 2014 ].
In mehreren früheren Studien war die TEER-Messung eine der gängigen Methoden zur Untersuchung der Auswirkungen einer Influenza-H1N1-Virusinfektion auf in vitro Lungenepithelmodelle [Wu, et al. 2016, Short et al. 2016, Travanty, et al. 2015, Chen, et al. 2009]. Darüber hinaus entwickeln Forscher in vitro 3D-Lungengewebemodelle, um die Details der Lungeninfektion auf zellulärer Ebene zu verstehen und Medikamente zu screenen. [Reynar, et al. 2019, Chandorkar, et al. 2017, Sivars, et al. 2017, Braian, et al. 2015 (JOVE-Video ) Harrington, et al. 2014]. Die Einfachheit der Experimente mit TEER-Messung und die Möglichkeit, die TEER-Ergebnisse mit anderen Transportexperimenten zu korrelieren, machen die TEER-Bewertung zu einem nützlichen experimentellen Werkzeug zum Verständnis der zellulären Physiologie der Lunge.
World Precision Instruments (WPI) ist der globalen biomedizinischen Forschungsgemeinschaft für ihre charakteristische Produktlinie zur TEER-Messung bekannt. WPI bietet das Epithelial Voltmeter (EVOM2) zusammen mit den grundlegenden STX2-Elektroden an und hat auch Optionen für fortschrittliche Elektroden, wie EndOhm-Kammern und STX HTS-Elektroden für höhere Präzision und Genauigkeit.
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Warum sollte ich die TEER-Messung mit dem EVOM2-System von WPI wählen?
- Das EVOM2-Gerät verwendet winzige Mikroampere-Ströme mit kontinuierlichem Polwechsel (negativ und positiv), um die Entstehung elektrischer Ladungsansammlungen auf der Zellschicht zu verhindern. Daher verursacht das Gerät oder die Technik minimale bis keine physiologischen Effekte.
- Es handelt sich um einen nicht-destruktiven/nicht-invasiven Test. Sie können dieselbe Probe für ein anderes Experiment verwenden.
- Die TEER-Messung ist sehr schnell (< 1 Minute) und einfach durchzuführen.
Was kann ich mit der TEER-Messung in der Forschung zu Lungenepithel- und Endothelzellen tun?
- Verwenden Sie die TEER-Messung, um die Konfluenz der Zellmonolage zu überprüfen.
- Bewerten Sie die Barrierefunktion der Zellmonolage (epithelial, endothelial oder dual), um deren Integrität zu überprüfen. Veränderungen könnten darauf hinweisen, dass die Expression oder Lokalisation von Tight-Junction-Proteinen beeinträchtigt ist (Short 2016 et al., Ren, et al. 2016, Wu, et al. 2016, Derk, et al. 2015, Rewaee, et al. 2013).
- TEER ist ein Indikator für die Permeabilität von Zellmonolagen, und die TEER-Messung validiert die Ergebnisse von Permeabilitätsexperimenten mit Tracermolekülen (wie FITC-Dextran, Lucifer Yellow usw.) [Wu, et al. 2016, Min, et al. 2016].
- TEER-Werte können als vorläufiges und schnelles Screening-Werkzeug verwendet werden, um die Zytotoxizität von Medikamenten oder Viren in in vitro Lungenmodellen zu testen (Short, et al. 2016).
- Mit dem automatisierten Hochdurchsatz-REMS-System von WPI können Widerstandswerte von 96 Proben in 10 Minuten oder weniger gemessen werden.
Zusätzlich zur TEER-Messung bietet das EVOM2-System die Möglichkeit, die trans-epitheliale Potentialdifferenz (TEPD) zu messen.
Was kann ich mit der TEPD-Messung in der Lungenepithelforschung tun?
- Die Messung der Potentialdifferenz ist sehr einfach durchzuführen [Ren, et al. 2016]. Im Millivolt-Modus ist kein elektrischer Input beteiligt. Daher beeinflusst die EVOM2-Messmethode die Millivolt-Werte nicht. Sie können den Stromfluss [Zhao, et al. 2019] durch Zellmonolagen mit dem Ohmschen Gesetz I= V/R berechnen, wobei I= Strom, V= Spannung und R= Widerstand ist.
- Bewerten Sie die aktiven Transportwege anhand der TEPD. Wählen und verwenden Sie Kanalblocker oder Inhibitoren, wie den epithelialen Natriumkanal (ENaC)-Blocker (Amilorid) [Zhao et al. 2019, Ren, et al. 2016] und den Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR)-Inhibitor (Sulfinpyrazon), um die Beiträge spezifischer Kanäle und Transporter zum aktiven Ionentransport der Monolagen zu untersuchen. Infektionen durch das Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus (SARS-CoV) [Ji, et al. 2008] und Influenza-Viren [Londino, et al. 2017, Chen, et al. 2004, Fang, et al. 2002] wurden berichtet, die ENaC-Aktivität zu reduzieren. Durch den Vergleich der TEPD oder des berechneten äquivalenten Stroms von Lungenepithelmonolagen in Anwesenheit oder Abwesenheit von Amilorid können nützliche ENaC-Aktivitätsdaten im Kontext einer Virusinfektion gewonnen werden.
Das bewährte EVOM2-TEER-Messgerät und das automatisierte REMS-TEER-Messsystem von WPI sind gut dokumentierte Forschungsinstrumente, auf die Forscher vertrauen, während unsere Welt weiterhin gegen Viren wie das SARS-Coronavirus kämpft. Basierend auf derselben Technologie und Messmethode vereinfachen die neueren Versionen EVOM™ Manual und EVOM™ Auto die TEER-Messung.
