在生物医学研究的前沿领域,血脑屏障(Blood-Brain Barrier, BBB)的特性研究一直是一个备受关注的挑战。BBB的独特解剖学和功能特性使其能够精确地控制神经微环境的成分,保护大脑免受有害物质的侵害,但同时也限制了大多数药物进入中枢神经系统,为神经疾病的药物治疗带来了诸多障碍。
近期,德国NanoAnalytics公司研发的cellZscope全自动细胞跨膜电阻测量仪(实时无标记细胞动态分析仪)在BBB研究中发挥了关键作用,特别是在检测跨膜电阻(TEER)值方面,展现了卓越的性能。以下将分享三篇利用cellZscope检测血脑屏障TEER值的经典研究文章。
1. Nature Medicine:TREK1钾通道对BBB通透性影响的研究
刊登于《Nature Medicine》的一篇论文“Endothelial TWIK-related potassium channel-1 (TREK1) regulates immune-cell trafficking into the CNS”中,研究者采用小鼠脑微血管内皮细胞(MBMECs)和人脑微血管内皮细胞(HBMECs)培养,构建了体外BBB模型。本文通过cellZscope对内皮细胞单层的TEER进行长期监测,并考察炎症条件(如使用IFN-γ和TNF-α处理)对TEER的影响。结果显示,在正常条件下,MBMECs与HBMECs形成的单层具有较高的TEER值,表明BBB的完整性良好。然而,当细胞受到炎症因子的刺激时,TEER值下降,反映出BBB的通透性增加。通过比较野生型(WT)与Kcnk2敲除(Kcnk2−/−)小鼠的MBMECs在炎症条件下的TEER变化,进一步揭示了TREK1钾通道对BBB通透性的调控作用。
2. Autophagy:自噬对缺氧诱导的BBB损伤影响
来自广东医科大学附属医院的研究文章“Autophagy Alleviates Hypoxia-Induced Blood-Brain Barrier Injury via Regulation of CLDN5 (Claudin5)”探讨了自噬在缺氧诱导BBB损伤中的作用,特别是通过调节紧密连接蛋白CLDN5以维持BBB完整性的机制。研究发现,在卒中患者的脑微血管内皮细胞(BMECs)中,CLDN5的异常聚集伴随自噬的激活。进一步研究表明,自噬通过调节CLDN5的重新分布来保护BBB的完整性,为BBB障碍相关的脑血管疾病提供了潜在治疗策略。在该研究中,TEER被用作评估bEnd3细胞(一种脑微血管内皮细胞系)形成的屏障功能的指标。研究显示,在CoCl2诱导的缺氧条件下,TEER值降低,bEnd3细胞单层的屏障功能险些受损。更深入的探究表明,抑制自噬会导致TEER值进一步下降,显示自噬的缺失加剧了缺氧对BBB功能的损害,而增强自噬后TEER则部分回升,进而显示出自噬活化有助于保持BBB功能。
3. PNAS:cARLA对BBB屏障紧密性的影响
在《PNAS》期刊发表的热门文章“Synergistic induction of blood-brain barrier properties”中,研究证实高精度且可靠的cellZscope已成为BBB研究领域的金标准。该研究利用cellZscope等技术深入探讨BBB的复杂特性,成功诱导并培养出具有BBB特性的脑血管内皮细胞,展示了cellZscope在推动BBB研究发展中的关键能力。研究团队引入一种名为cARLA的小分子鸡尾酒以协同增强BBB的屏障紧密性。cARLA能够同时激活环磷酸腺苷(cAMP)与Wnt/β-catenin的信号通路,同时抑制TGF-β通路,显著提高多个BBB模型中的屏障紧密性。研究者利用cellZscope实时监测cARLA处理后BBB模型的TEER值变动,验证了其增强效果。
为了测量屏障完整性,研究者采用了TEER以及通透性测定的多种方法。尤其在探讨论证cARLA对屏障紧密度影响的过程中指出,cARLA处理细胞中的TEER值有所上升,表明该小分子能够增强屏障的完整性。此外,研究还通过cellZscope自动测量了脑内皮细胞在处理cARLA或其成分后的TEER值。
cellZscope简介
cellZscope作为一款由计算机控制的全自动、长时间实时监测细胞层生理学参数的仪器,可实时输出TEER等重要指标,并支持同时监测多达96个样本。该仪器特别适用于细胞屏障(如消化道、呼吸道、血脑屏障)特性、药物转运、纳米药物研发、中枢神经系统疾病、肿瘤等领域的研究。其既不干扰细胞的正常生长环境,又能确保测量数据的真实性。同时,cellZscope的超长时间自动实时分析功能提供了更为完整的数据。
cellZscope在BBB研究中的重要作用
首先,cellZscope能够实时监测血脑屏障的跨膜阻抗(TEER),这一参数是评估BBB功能紧密连接的重要指标。 TEER值的变化可以直观反映BBB的通透性及其屏障功能的强弱,对于研究BBB在疾病状态下的表现、药物对BBB的影响及其在药物转运中的角色至关重要。其次,cellZscope还能够提供电容值(Ccl)等参数,这能够更深入地揭示细胞层的融合度和分化状态,进而探索BBB的形成和调控机制。而高度的自动化及良好的兼容性使得cellZscope可以与多种品牌的细胞培养皿兼容使用,提高了实验效率与准确性。
综上所述,cellZscope在BBB研究中发挥着重要作用,提供了精准、便捷的实验数据,其高效的实验流程无疑将促进神经疾病药物研发的进展。同时,通过尊龙凯时-人生就是博的支持,cellZscope助力用户在众多期刊中发表多篇学术论文,显示出其在科研合作与学术交流中的重要性,将推动不同研究团队的合作与共赢发展。