Bronchiale und alveoläre Schleimhaut der Lunge (Luft-Blut-Schranke)

Bronchiale und alveoläre Schleimhaut der Lunge (Luft-Blut-Schranke)

Mit auf permeablen Inserts kultivierten alveolären oder bronchialen Epithelzellmonolayern werden zahlreiche 2D- und 3D-Modellvariationen der Blut-Luft-Schranke implementiert.

  • a) Bronchiale Epithelzellen (Obere Atemwege): Calu-3 (ATCC ATB-55)
  • b) Alveolare Epithelzellen (Untere Atemwege): hAEpCs, hAELVi (humane primäre bzw. immortalisierte Epithelzellen, INS-CI-1015)
  • c) Macrophagen (Mɸ): aus BALF (alveoläre Macrophagen), aus Lungengewebe (interstitielle und alveolare Makrophagen), THP1 Zelllinie (PMA differenziert Mɸ-artig, ATCC TIB-202)
  • d) Nicht zelluläre Barrieren: Mucus, Lungensurfactant
  • e) Entzündungsreize: LPS, TNFα+ INFγ

Als Zelltypen (a, b) werden entweder bronchiale (a) oder alveoläre Epithelien (b) mit Makrophagen (c) kombiniert, um deren Interaktion mit Arzneistoff-Aerosolen zu untersuchen.

Je nach Fragestellung können die Epithelien zusätzlich mit nicht-zellulären Barrieren (Mucus und Surfactant) kombiniert (d) und Entzündungsreize gesetzt werden (e).

Publikationen
  • Elbert KJ, Schäfer UF, Schäfers HJ, Kim KJ, Lee VHL, Lehr CM. Monolayers of Human Alveolar Epithelial Cells in Primary Culture for Pulmonary Absorption and Transport Studies. Pharm Res. 1999;16(5):601-608. doi:10.1023/A:1018887501927
  • Fuchs S, Hollins A, Laue M, Schaefer U, Roemer K, Gumbleton M, Lehr CM. Differentiation of human alveolar epithelial cells in primary culture: morphological characterization and synthesis of caveolin-1 and surfactant protein-C. Cell Tiss Res. 2003;311(1):31-45. doi:10.1007/s00441-002-0653-5
  • Ehrhardt C, Fiegel J, Fuchs S, Abu-Dahab R, Schaefer UF, Hanes J, Lehr CM. Drug absorption by the respiratory mucosa: cell culture models and particulate drug carriers. J Aerosol Med. 2002;15(2):131-139. doi:10.1089/089426802320282257
  • Daum N, Kuehn A, Hein S, Schaefer UF, Huwer H, Lehr CM. Isolation, cultivation, and application of human alveolar epithelial cells. In: Mitry RR, Hughes RD, eds. Human Cell Culture Protocols. Vol 806. Humana Press; 2012:31-42. doi:10.1007/978-1-61779-367-7_3
  • Hittinger M, Janke J, Huwer H, Scherließ R, Schneider-Daum N, Lehr CM. Autologous co-culture of primary human alveolar macrophages and epithelial cells for investigating aerosol medicines. Part i: model characterisation. Altern Lab Anim. 2016;44(4):337-347. doi:10.1177/026119291604400404
  • Hittinger M, Mell NA, Huwer H, Loretz B, Schneider-Daum N, Lehr CM. Autologous co-culture of primary human alveolar macrophages and epithelial cells for investigating aerosol medicines. Part ii: evaluation of il-10-loaded microparticles for the treatment of lung inflammation. Altern Lab Anim. 2016;44(4):349-360. doi:10.1177/026119291604400405
  • Kuehn A, Kletting S, de Souza Carvalho-Wodarz C, Repnik U, Griffiths G, Fischer U, Meese E, Huwer H, Wirth D, May T, Schneider-Daum N, Lehr CM. Human alveolar epithelial cells expressing tight junctions to model the air-blood barrier. ALTEX. 2016;33(3):251-260. doi:10.14573/altex.1511131
  • Carius P, Dubois A, Ajdarirad M, Artzy-Schnirman A, Sznitman J, Schneider-Daum N, Lehr CM. Perfupul—a versatile perfusable platform to assess permeability and barrier function of air exposed pulmonary epithelia. Front Bioeng Biotechnol. 2021;9:743236. doi:10.3389/fbioe.2021.743236

    Costa A, de Souza Carvalho-Wodarz C, Seabra V, Sarmento B, Lehr CM. Triple co-culture of human alveolar epithelium, endothelium and macrophages for studying the interaction of nanocarriers with the air-blood barrier. Acta Biomaterialia. 2019;91:235-247. doi:10.1016/j.actbio.2019.04.037
  • Horstmann JC, Thorn CR, Carius P, Graef F, Murgia X, de Souza Carvalho-Wodarz C, Lehr CM. A custom-made device for reproducibly depositing pre-metered doses of nebulized drugs on pulmonary cells in vitro. Front Bioeng Biotechnol. 2021;9:643491. doi:10.3389/fbioe.2021.643491
Ansprechpartner/innen

Prof. Claus-Michael Lehr: claus-michael.lehr@helmholtz-hips.de
Dr. Nicole Schneider-Daum: nicole.daum@helmholtz-hips.de
Dr. Lorenz Latta: lorenz.latta@helmholtz-hips.de

Helmholtz Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS)
Abt. Wirkstofftransport und Biologische Barrieren

Themenbezogene Förderungen
  • EUROSTARS (AIM4DOC)
  • BMBF (Covid Protect)
  • German-Israeli Foundation (Microfluidic chip)
  • IMI (Compact)
Erläuterungen zu den 3Rs

Ersatzmethode für Tierexperimente zum Testen von pulmonalen Arzneistoffapplikationen

Quellennachweis Abbildung

Abbildung von Kuehn A, Kletting S, de Souza Carvalho-Wodarz C, Repnik U, Griffiths G, Fischer U, Meese E, Huwer H, Wirth D, May T, Schneider-Daum N, Lehr CM.. Lizenz: (CC BY 4.0). / Kollage

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