Neu entwickeltes 3D-In-vitro-Modell erlaubt Untersuchungen zur Auswirkung eines beeinträchtigten Liquorflusses

NEUROOPHTHA Basel – mechentel news – Ein veränderter Fluss des Liquor cerebrospinalis (CSF) im Subarachnoidalraum (SAS) hängt mit dem Gehirn zusammen, kann aber auch mit degenerativen Erkrankungen des Sehnerven verbunden sein. Am Universitätsspital Basel entwickelten Kollegen aus unterschiedlichen Disziplinen um Albert Neutzer aus dem Departement Biomedizin ein 3D-In-vitro-Modell auf der Basis eines Perfusionsbioreaktors unter Verwendung primärer menschlicher Meningothelzellen (MECs) zur Erzeugung meningealen Gewebes. Ziel war es, damit das Fehlen geeigneter In-vitro-Modelle, die die komplizierte dreidimensionale Architektur, die komplexen zellulären Wechselwirkungen und die Fluiddynamik innerhalb des SAS originalgetreu wiedergeben, zu überwinden. Letztendlich wurde das Modell dazu verwendet, die Auswirkung eines beeinträchtigten Liquorflusses, wie er während des Kompartmentsyndroms des Sehnerven nachgewiesen wurde, auf die transkriptomische Landschaft von MECs zu bewerten. Primäre humane Meningothelzellen (phMECs) wurden ausgesät und auf Kollagengerüsten in einem Perfusionsbioreaktor kultiviert, um künstliche meningeale Gewebekonstrukte zu erzeugen. Die erzeugten Gewebe wurden mit dem humanen SAS verglichen und auf spezifische Zelle-zu-Zelle-Interaktionsmarker sowie auf in humanen Meningen vorkommende extrazelluläre Matrixproteine ​​untersucht. Unter Verwendung des etablierten Modells wurden meningeale Gewebekonstrukte physiologischen und pathophysiologischen Flussbedingungen ausgesetzt, wobei der beeinträchtigte CSF-Fluss im Zusammenhang mit dem Kompartmentsyndrom des Sehnerven simuliert und eine RNA-Sequenzierung durchgeführt wurde. Die künstlichen Konstrukte zeigten im Vergleich zum humanen SAS eine ähnliche Mikroarchitektur in Bezug auf Porengrösse, Geometrie sowie Interkonnektivität. Sie färbten sich positiv auf spezifische Zelle-zu-Zelle-Interaktionsmarker, die auf ein funktionelles Hirnhautgewebe hinweisen, sowie auf extrazelluläre Matrixproteine, die in menschlichen Hirnhäuten gefunden wurden. Die Analyse mittels RNA-Sequenzierung ergab unter pathophysiologischen Strömungsbedingungen eine veränderte Expression von Genen, die mit dem Umbau der extrazellulären Matrix, der endolysosomalen Verarbeitung und dem mitochondrialen Energiestoffwechsel verbunden sind. Die Autoren halten in der Juni-Ausgabe 2019 des Fachjournals FLUIDS AND BARRIERS OF THE CNS fest, dass die Veränderungen dieser biologischen Prozesse möglicherweise nicht nur kritische MEC-Funktionen, die sich auf den Liquor und damit auf die Homöostase des Sehnervs auswirken, beeinflusen, sondern möglicherweise auch die SAS-Struktur und dadurch den zerebrospinalen Flüssigkeitsfluss beeinträchtigen. Zukünftige Studien, die auf dem etablierten 3D-Modell basieren, werden zu neuen Erkenntnissen über die Rolle von MECs bei der Pathogenese von degenerativen Erkrankungen nicht nur des Sehnerven, sondern auch des Gehirns führen. (bs)

Autoren: Neutzner A, Power L, Dürrenberger M, Scholl HPN, Meyer P, Killer HE, Wendt D, Kohler C. Korrespondenz: Corina Kohler, Department of Biomedicine, University Hospital Basel & University Basel, Hebelstr. 20, 4031, Basel, Switzerland. Studie: A perfusion bioreactor-based 3D model of the subarachnoid space based on a meningeal tissue construct. Quelle: Fluids Barriers CNS. 2019 Jun 13;16(1):17. doi: 10.1186/s12987-019-0137-6. Web: https://fluidsbarrierscns.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12987-019-0137-6