Come calcolare i valori TEER dalle misurazioni della resistenza
Questa guida illustra passo dopo passo la formula TEER, la correzione del valore di fondo, la normalizzazione per area superficiale e gli errori più comuni da evitare.
Risposta rapida: TEER (ohm·cm²) = (Rcampione − Rbianco) × area superficiale (cm²). Sottrarre dalla misurazione del campione la resistenza di fondo dell’inserto e del terreno, quindi moltiplicare per l’area superficiale della membrana in cm².
La resistenza elettrica trans-epiteliale/endoteliale (TEER) è uno dei metodi più utilizzati per valutare l’integrità della barriera cellulare, la confluenza e la permeabilità paracellulare nei modelli in vitro. Sebbene le misurazioni TEER vengano raccolte come valori grezzi di resistenza in ohm (Ω), per confrontarle in modo significativo tra esperimenti, formati di inserto e laboratori è necessario convertirle in unità TEER standardizzate (Ω·cm²).
Questa guida spiega come calcolare con precisione i valori TEER a partire dalle misurazioni della resistenza, illustrando la formula, un esempio svolto e come evitare gli errori più comuni.
Qual è la differenza tra resistenza e TEER?
Quando si misura con uno strumento per TEER, il dispositivo indica la resistenza elettrica (Ω) attraverso lo strato cellulare. Tuttavia, i valori di resistenza grezzi non sono direttamente confrontabili tra gli esperimenti, perché dipendono da due fattori fisici:
- La dimensione della membrana (area superficiale)
- Il formato dell’inserto o del pozzetto utilizzato
Ciò significa che una membrana più grande presenterà sempre una resistenza maggiore, anche se le proprietà biologiche della barriera sono identiche a quelle di una membrana più piccola. Il TEER risolve questo problema normalizzando la resistenza in base all’area superficiale e producendo un valore che riflette la qualità intrinseca della barriera dello strato cellulare, indipendentemente dal formato dell’inserto utilizzato.
Qual è la formula per calcolare il TEER?
La formula standard per il calcolo del TEER è: TEER (Ω·cm²) = (Rsample − Rblank) × A
Dove:
- Rcampione = resistenza misurata in presenza di cellule (Ω)
- Rbianco = resistenza dell’inserto + membrana + terreno senza cellule (Ω)
- A = area superficiale della membrana (cm²)
Il risultato è il TEER, espresso in ohm-centimetri quadrati (Ω·cm²), l’unità standard per riportare e confrontare l’integrità della barriera tra gli esperimenti.
Come calcolare i valori TEER a partire dalla resistenza misurata
Calcolo TEER passo dopo passo
Passaggio 1: misurare la resistenza di fondo
Prima di seminare le cellule, misurare la resistenza elettrica dell’inserto, della membrana e del solo terreno di coltura. Questo valore di riferimento è chiamato Rblank. Registrare correttamente il valore di fondo è fondamentale: saltare questo passaggio porta a valori TEER artificialmente elevati.
Passaggio 2: misurare la resistenza del campione
Dopo che le cellule hanno formato un monostrato confluente, misura la resistenza dell’inserto ricoperto di cellule nelle stesse condizioni usate per il valore in bianco. Otterrai così Rsample.
Passaggio 3: sottrarre il valore in bianco
Sottrai Rblank da Rsample per isolare il contributo della resistenza del solo strato cellulare: Resistenza corretta = Rsample − Rblank
Passaggio 4: moltiplicare per la superficie
Moltiplica la resistenza corretta per la superficie della membrana (in cm²) per normalizzare in base alle dimensioni dell’inserto. Questo passaggio finale converte la differenza di resistenza grezza in un valore TEER standardizzato.
Esempio di calcolo TEER
Utilizzando un inserto a 12 pozzetti con una superficie di 1.12 cm²:
- Rcampione = 1200 Ω
- Rbianco = 200 Ω
- Superficie = 1.12 cm²
TEER = (1200 − 200) × 1.12 = 1000 × 1.12 = 1120 Ω·cm²
Una TEER di 1120 Ω·cm² è compatibile con un monostrato epiteliale ben formato in molti modelli di barriera in vitro. Confronta sempre i tuoi valori con gli intervalli di riferimento stabiliti per il tipo di cellula specifico.
Perché normalizzare la TEER in base alla superficie?
I diversi formati di inserto hanno aree di crescita diverse. Senza normalizzazione, i valori di resistenza ottenuti con inserti di dimensioni diverse non sono confrontabili. Una membrana più grande oppone fisicamente una resistenza maggiore semplicemente per via delle sue dimensioni, non perché la funzione di barriera sia più efficace.
Di seguito sono riportate le superfici comuni degli inserti in stile Transwell®:
| Formato dell’inserto | Superficie approssimativa (cm²) | Uso tipico |
| Inserto a 6 pozzetti | 4.67 cm² | Saggi su larga scala, Western blot |
| Inserto a 12 pozzetti | 1.12 cm² | Misurazione TEER standard |
| Inserto a 24 pozzetti | 0.33 cm² | Screening ad alta produttività |
| Inserto a 96 pozzetti | 0.07 cm² | Automatizzato / ad alta produttività |
Verifica sempre la superficie specificata dal produttore per il tuo specifico inserto. Anche gli inserti dello stesso formato di pozzetto possono variare a seconda del fornitore.
Come interpretare i risultati TEER
I valori TEER variano notevolmente in base al tipo di cellula, alle condizioni di coltura e al modello in vitro utilizzato. Non esiste una soglia universale applicabile a tutti i sistemi. Detto questo, in letteratura sono ampiamente citati alcuni intervalli di riferimento generali:
| Modello di barriera | TEER tipica (Ω·cm²) | Note |
| In vivo BBB (ratto) | ~5900 | Valore di riferimento fisiologico superiore1 |
| Modello BBB standard in vitro | ~100–300 | Strati endoteliali primari o immortalizzati2-3 |
| Modello BBB avanzato derivato da iPSC | fino a ~4000 | Co-coltura potenziata con acido retinoico4 |
| Epitelio intestinale permeabile | 50–100 | Permeabilità simile a quella dell’intestino tenue5 |
| Monostrato Caco-2 (GI) | 150–400 | Modello di trasporto dei farmaci ampiamente utilizzato6 |
| Coltura bronchiale ALI | 700–1200 | La corrispondenza più vicina alla barriera delle vie aeree in vivo7 |
| Monostrato epiteliale Calu-3 | ~300–600 | Modello polmonare in vitro comune8 |
| Cellule epiteliali alveolari di tipo II | 1000–2000+ | Modello di barriera alveolare serrata9 |
Questi sono alcuni valori TEER rappresentativi per i modelli di barriera più usati. Dati raccolti da Srinivasan et al. (2015); le misurazioni vengono comunemente effettuate con i sistemi WPI EVOM™ dotati di elettrodi STX e/o camere EndOhm. Altri valori sono riportati nella Nota applicativa sugli intervalli TEER attesi.
Nell’interpretare il TEER, è opportuno monitorare i valori nel tempo dopo la semina, anziché affidarsi a una singola misurazione. Una curva TEER crescente che raggiunge un plateau è spesso più informativa di un singolo valore finale.
Riferimenti
- Hudson N, Baker FE, Stewart CP, et al. Misurazione della resistenza elettrica transcapillare nella microvascolatura cerebrale di ratto in vivo. Microvasc Res. 1992. (Rif. 49 di Srinivasan)
- Weksler B, Romero IA, Couraud PO. Il modello della BBB umana hCMEC/D3. Fluids Barriers CNS. 2013. (Rif. 54 di Srinivasan)
- Raub TJ. Modelli di resistenza endoteliale della BBB in vitro. In: Applicazioni farmaceutiche delle colture cellulari e tissutali per il trasporto dei farmaci. Springer. 1990. (Intervallo rappresentativo in vitro della BBB)
- Lippmann ES et al. Modello della BBB derivato da iPSC con acido retinoico; TEER fino a 4000 Ω·cm². Fluids Barriers CNS. 2012. (Rif. 53 di Srinivasan)
- Anderson JM, Van Itallie CM. Permeabilità delle giunzioni serrate negli epiteli gastrointestinali. Am J Physiol. 1995. (Rif. 74 di Srinivasan)
- Hidalgo IJ, Raub TJ, Borchardt RT. Caco-2 come riferimento per la permeabilità intestinale. Gastroenterology. 1989. (Rif. 32 di Srinivasan)
- Ehrhardt C et al. TEER dell’epitelio tracheale/bronchiale umano in ALI pari a 700–1200, misurato con EVOM/STX2. Cell Tissue Res. 2002. (Rif. 83 di Srinivasan)
- Mathias NR et al. TEER delle cellule Calu-3 pari a 300–600, misurato con EVOM/STX2. Pharm Res. 2002. (Rif. 96 di Srinivasan)
- Horie M et al. TEER dell’epitelio alveolare umano di tipo II pari a 1000– 2000, misurato con EVOM. J Toxicol Sci. 2012. (Rif. 106 di Srinivasan)
Quali sono gli errori più comuni nel calcolo del TEER?
❌ Omissione della misurazione del bianco
Non misurare Rblank prima di seminare le cellule è l’errore più comune nei protocolli TEER. Senza sottrarre la resistenza di fondo della membrana e del mezzo, il TEER calcolato risulterà artificialmente elevato e non sarà confrontabile con quello di altri esperimenti in cui è stata applicata la correzione del bianco.
❌ Uso dell’area superficiale errata
Verifica sempre l’area superficiale della membrana nella documentazione del produttore dell’inserto. Non basarti su valori ricordati a memoria o sul prodotto di un altro fornitore. Anche piccole differenze nell’area superficiale si ripercuotono sul calcolo finale del TEER.
❌ Confrontare la resistenza grezza tra esperimenti
I valori di resistenza grezzi (Ω) sono validi solo nell’ambito di un singolo contesto sperimentale. Non confrontare mai i valori di resistenza tra inserti di formati diversi, laboratori o sistemi di misurazione senza prima convertirli in valori TEER normalizzati (Ω·cm²).
❌ Condizioni di misurazione incoerenti
Le letture TEER sono sensibili alla temperatura, alla composizione del terreno di coltura, al posizionamento degli elettrodi e al tempo di equilibratura. Le misurazioni effettuate con terreno freddo appena tolto dal frigorifero o con elettrodi posizionati in modo non uniforme introducono variabilità non correlata alla biologia della barriera. Standardizza il protocollo e lascia che il terreno raggiunga i 37°C prima della misurazione.
❌ Non equilibrare il terreno di coltura prima della misurazione
Oltre alla temperatura, la composizione ionica del terreno di coltura influisce sulla conducibilità. L’uso di terreno fresco proveniente da un lotto diverso o equilibrato con CO₂ per periodi diversi può spostare i valori di resistenza di base e compromettere i risultati. Usa lo stesso lotto di terreno e lo stesso protocollo di equilibratura sia per i bianchi sia per i campioni.
Come i sistemi TEER moderni migliorano l’affidabilità dei dati
La precisione di qualsiasi calcolo TEER dipende direttamente dalla qualità delle misurazioni di resistenza sottostanti. La strumentazione TEER moderna è progettata per ridurre le fonti di variabilità descritte sopra.
Strumenti come EVOM™ Manual forniscono letture di resistenza stabili e a basso rumore e favoriscono un posizionamento uniforme degli elettrodi, contribuendo a garantire che il valore Rcampione e Rbianco le misurazioni sono un punto di partenza affidabile per il calcolo.
Per i flussi di lavoro ad alta produttività, come lo screening di composti o gli studi longitudinali sull’integrità della barriera, i sistemi automatizzati come EVOM™ Auto possono semplificare ulteriormente la raccolta dei dati TEER, eliminando la variabilità dovuta alla manipolazione manuale degli elettrodi e consentendo misurazioni parallele in più pozzetti.
Domande frequenti sul TEER
Qual è un buon valore TEER per un monostrato cellulare?
Dipende dal tipo di cellula. Le cellule intestinali Caco-2 raggiungono in genere 200–400 Ω·cm² quando sono confluenti, mentre i modelli di barriera emato-encefalica come hCMEC/D3 possono registrare valori anche di soli 20–40 Ω·cm². Confronta sempre i risultati con gli intervalli di riferimento pubblicati per la tua linea cellulare e il tuo modello sperimentale.
È possibile calcolare il TEER senza una misurazione del bianco?
Tecnicamente sì, ma nella pratica non si dovrebbe mai fare. Senza sottrarre il valore del bianco, il valore TEER include la resistenza della membrana e del terreno di coltura, anziché quella del solo strato cellulare. Questo fa aumentare i risultati e rende impossibili confronti significativi. Misurare sempre Rblank prima di seminare le cellule.
In quali unità si esprime il TEER?
Il TEER si esprime in ohm-centimetri quadrati (Ω·cm²). Le letture grezze dello strumento sono espresse in ohm (Ω). La conversione in Ω·cm² consente di confrontare diversi formati di inserto e sistemi sperimentali.
Qual è la differenza tra TEER e resistenza?
La resistenza (Ω) è la misurazione elettrica grezza fornita dallo strumento e dipende sia dalla qualità della barriera sia dalle dimensioni fisiche della membrana. Il TEER (Ω·cm²) normalizza la resistenza rispetto all'area della membrana, fornendo una misura dell'integrità della barriera indipendente dalle dimensioni e confrontabile tra formati e laboratori diversi.
Quali strumenti si usano per misurare il TEER?
Gli strumenti più comuni per misurare il TEER nelle colture cellulari in vitro sono i sistemi basati su volt-ohmmetri, come la serie EVOM™ (World Precision Instruments), gli elettrodi a bacchetta per le misurazioni manuali e le piattaforme TEER automatizzate progettate per i formati multi-pozzetto. La scelta dello strumento influisce sulla coerenza del posizionamento degli elettrodi e sulla riproducibilità delle misurazioni.
Con quale frequenza si dovrebbe misurare il TEER?
La frequenza delle misurazioni dipende dal disegno sperimentale. Negli studi sulla formazione della barriera, sono comuni misurazioni quotidiane dalla semina fino alla confluenza. Per i saggi con misurazione al punto finale, può essere sufficiente una sola misurazione prima e dopo il trattamento. Il monitoraggio longitudinale fornisce in genere dati più interpretabili rispetto a una singola misurazione in un dato momento.
Riepilogo
Per calcolare correttamente il TEER servono tre elementi: una misurazione del bianco affidabile, l'area superficiale corretta della membrana e condizioni di misurazione uniformi. La formula è semplice, ma la qualità del risultato dipende interamente dalla precisione con cui si esegue ogni passaggio.
- Il TEER normalizza la resistenza rispetto all'area superficiale della membrana (Ω·cm²)
- Sottrarre sempre Rbianco prima di applicare la formula
- Usare l'area superficiale confermata dal produttore per il proprio inserto specifico
- Standardizzare la temperatura, il terreno di coltura e il posizionamento degli elettrodi per tutte le misurazioni
- Riportare i risultati in Ω·cm² per confronti significativi tra esperimenti
Il calcolo accurato del TEER è fondamentale per interpretare i dati sulla funzione di barriera e ottenere risultati affidabili, riproducibili e pubblicabili con sicurezza.
