Einleitung

Die Bend.3 Zellen Die Zelllinie – auch bekannt unter den Synonymen bEND.3, b.End3, bEnd3, BEND-3, BEND3 und „brain-derived Endothelial cells.3“ – ist eine transformierte mikrovaskuläre Endothelzelllinie aus dem Mausgehirn, die sich zu einem der am häufigsten verwendeten In-vitro-Werkzeuge in der neurovaskulären Biologie entwickelt hat. Die Zelllinie wurde aus endothelialem Hirngewebe der Maus nach Transformation mit dem Middle-T-Antigen des Polyomavirus etabliert; dieser Eingriff verleiht ihr eine stabile, unbegrenzte Proliferationsfähigkeit, während wichtige endotheliale Eigenschaften erhalten bleiben. Seit ihrer Charakterisierung in den frühen 1990er Jahren dient bEnd.3 als leicht zugängliches und reproduzierbares Modell zur Untersuchung der Blut-Hirn-Schranke (BHS), der zerebralen Ischämie, des Schlaganfalls, von Reperfusionsschäden, der Angiogenese sowie der Endothelzellbiologie im weiteren Sinne. Seine Eignung zur Modellierung einer Störung der Blut-Hirn-Schranke im Zusammenhang mit ischämischem Schlaganfall, Alzheimer-Krankheit und traumatischen Hirnverletzungen hat es zu einem weit verbreiteten Werkzeug sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der translationalen Neurowissenschaft gemacht.

Das Wichtigste auf einen Blick

• bEnd.3 ist eine transformierte mikrovaskuläre Endothelzelllinie aus dem Gehirn der BALB/c-Maus, die aus Gehirngewebe dieser Maus gewonnen und mit dem Middle-T-Antigen des Polyomavirus transformiert wurde (Cellosaurus-Zugangsnummer CVCL_0170).
• Es wird häufig als In-vitro-Modell der Blut-Hirn-Schranke zur Erforschung von ischämischem Schlaganfall, Reperfusionsschäden, Alzheimer und Neuroinflammation eingesetzt.
• Die Zellen exprimieren wichtige Marker der Blut-Hirn-Schranke, darunter die Tight-Junction-Proteine Claudin-5, Occludin und ZO-1 sowie eNOS und PECAM-1.
• bEnd.3-Zellen exprimieren lymphatische Endothelmarker wie LYVE-1 und VEGFR-3, was ihre Bedeutung für die Forschung im Bereich der Gefäßbiologie erweitert.
• Die Zelllinie hat eine Verdopplungszeit von 26–30 Stunden, wodurch sie sich gut für groß angelegte Versuche eignet.
• Die Barrierefestigkeit ist begrenzt: Ein maximaler transendothelialer elektrischer Widerstand von etwa 130 Ω·cm² wurde nur in der Astrozyten-Co-Kultur erreicht, und die Linie unterscheidet nur schlecht zwischen parazellulären und transzellulären Permeabilitätsmarkern.
• Es hat sich gezeigt, dass bEnd.3-Zellen als Feederzellen die Erhaltung menschlicher pluripotenter Stammzellen unterstützen und damit deren Anwendungsmöglichkeiten in der Stammzellbiologie erweitern.

Was ist bEnd.3?

bEnd.3 wurde aus Hirngewebe einer 6 Wochen alten BALB/c-Maus unbekannten Geschlechts gewonnen (Cellosaurus-Zugangsnummer CVCL_0170). Die ursprünglichen Endotheliomzellen wurden durch Transformation von murinen Endothelzellen mit dem Middle-T-Antigen (mT) des Polyomavirus erzeugt. Eine bahnbrechende Studie von Montesano, Pepper und Kollegen aus dem Jahr 1990 zeigte, dass mT-exprimierende Endothelzellen eine deutlich erhöhte proteolytische Aktivität aufweisen – insbesondere eine erhöhte Produktion von Urokinase-Typ-Plasminogenaktivator bei gleichzeitig verminderter Produktion von Plasminogenaktivator-Inhibitoren – und bilden große, hämangiomähnliche zystische Strukturen in Fibringelen, was die tiefgreifende Störung der normalen Gefäßentwicklung durch das Onkogen erklärt [1]. Diese mechanistische Grundlage trug dazu bei, den veränderten Phänotyp zu definieren, der dem biologischen Verhalten von bEnd.3 und seinem Nutzen in experimentellen Versuchen zugrunde liegt.

Im Rahmen nachfolgender Charakterisierungsarbeiten wurde das morphologische und molekulare Profil der Zelllinie detailliert beschrieben. Omidi und Kollegen berichteten, dass bEnd.3-Zellen in Kultur eine charakteristische spindelförmige, plattensträumige Morphologie aufweisen und vesikelassoziierte Proteine wie Clathrin, Caveolin-1, Flotillin und Dynamin II exprimieren, was mit einem aktiven vesikulären Transportmechanismus im Einklang steht [2]. Dieselbe Studie bestätigte Transkripte für die Elemente der tight junctions ZO-1, JAM, Occludin, Claudin-1 und Claudin-5 sowie eine funktionelle, durch GLUT-1 vermittelte Glukoseaufnahme und einen P-Glykoprotein-Efflux. In der Kokultur mit C6-Astrozyten erreichten die Monoschichten einen maximalen transendothelialen elektrischen Widerstand von etwa 130 Ω·cm², obwohl die Autoren auch feststellten, dass die Zellen nicht sinnvoll zwischen parazellulären und transzellulären Permeabilitätssonden unterschieden. Yuen und Kollegen berichteten später, dass bEnd.3-Zellen auch die lymphatischen Endothelmarker LYVE-1 und VEGFR-3 sowie die Vorläuferzellenmarker Sca-1 und CD133 exprimieren und bei Stimulation mit TNF-alpha kapillarartige Röhren bilden – eine Entdeckung, die die biologische Bedeutung dieser Zelllinie über die klassische Blutgefäßforschung hinaus erweiterte [3].

Vorteile von bEnd.3

Einer der wichtigsten Vorteile von bEnd.3 ist ihre Verfügbarkeit und praktische Reproduzierbarkeit. Im Gegensatz zu primären mikrovaskulären Endothelzellen des Gehirns, die aufwendige Isolierungsverfahren erfordern und nur eine begrenzte Passagierfähigkeit aufweisen, handelt es sich bei bEnd.3 um eine immortalisierte Zelllinie, die laborübergreifend zuverlässig vermehrt werden kann. Mit einer Verdopplungszeit von 26–30 Stunden eignen sich die Zellen gut für Experimente, die eine große Anzahl einheitlicher Zellen erfordern. Ihre stabile Expression von Endothelmarkern – darunter die Tight-Junction-Proteine Claudin-5, Occludin und ZO-1 sowie eNOS und PECAM-1 – macht sie zu einem praktischen Ersatz für das mikrovaskuläre Endothel des Gehirns unter einer Vielzahl von Versuchsbedingungen, sofern die unten beschriebenen Einschränkungen hinsichtlich der Barrierefunktion berücksichtigt werden.

Die Vielseitigkeit von bEnd.3 erstreckt sich über zahlreiche Forschungsdisziplinen. In Studien wurde diese Zelllinie genutzt, um eine Störung der Blut-Hirn-Schranke bei ischämischem Schlaganfall und Reperfusionsschäden zu modellieren, durch Adhäsionsmoleküle ausgelöste Neuroentzündungen zu untersuchen, die Expression angiogener Gene zu charakterisieren und die durch Connexine vermittelte interzelluläre Kommunikation zu erforschen. Darüber hinaus zeigten Joubin und Kollegen, dass bEnd.3-Zellen humane pluripotente Stammzellen in einem undifferenzierten Zustand erhalten können und dabei als genetisch veränderbare Feederzellen fungieren – eine Fähigkeit, die sich mit kurzlebigen Primärkulturen nur schwer nachbilden lässt. [4]. Diese breite Anwendungsspanne unterstreicht den Nutzen dieser Zelllinie in den Bereichen Neurowissenschaften, Gefäßbiologie, Pharmakologie und Stammzellenforschung.

Einschränkungen von bEnd.3

Trotz seiner weit verbreiteten Nutzung weist bEnd.3 als BBB-Modell erhebliche Einschränkungen auf. Omidi und Kollegen maßen einen maximalen transendothelialen elektrischen Widerstand von nur etwa 130 Ω·cm², wobei dieser Wert eine Kokultur mit C6-Astrozyten erforderte; noch entscheidender ist, dass die Monoschichten kaum zwischen transzellulären und parazellulären Sonden unterscheiden konnten, wobei sich die Permeabilitätskoeffizienten für Propranolol und Saccharose nur geringfügig unterschieden [2]. Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass diese Zelllinie für die Untersuchung der transendothelialen Permeabilität ungeeignet ist, für die Erforschung der Transportmechanismen der Blut-Hirn-Schranke jedoch weiterhin wertvoll bleibt. Die in diesem System gewonnenen Permeabilitätsdaten sollten daher mit Vorsicht interpretiert und, soweit möglich, durch Kokultursysteme oder eine In-vivo-Validierung ergänzt werden.

Die Organisation der Tight Junctions selbst stellt eine damit verbundene Schwäche dar. Song und Pachter verglichen bEnd.3 mit frisch gereinigten primären mikrovaskulären Endothelzellen aus dem Mausgehirn und stellten fest, dass die Primärzellen Claudin-5, Occludin und ZO-1 entlang der Zellgrenzen konzentrierten und Occludin sowie ZO-1 vom detergensresistenten Zytoskelettgerüst trennten, zeigten bEnd.3-Zellen eine diffuse zytoplasmatische Lokalisierung von Occludin und ZO-1 und hielten diese Proteine überwiegend in der löslichen Fraktion zurück [5]. Die Expression eines Proteins der tight junctions in bEnd.3 bedeutet daher für sich genommen noch nicht, dass die Junctions korrekt aufgebaut sind.

Die durch die Expression des mT-Onkogens bedingte Veränderung von bEnd.3 kann zudem zu phänotypischen Artefakten führen, die im normalen zerebralen Endothel nicht auftreten. Erhöhte proteolytische Aktivität – ein charakteristisches Merkmal von mT-exprimierenden Endothelomzellen [1] — und die Expression von Lymphomarkern wie LYVE-1 und VEGFR-3 lässt darauf schließen, dass die Zelllinie das normale Blutgefäßendothel nicht vollständig nachbildet [3]. Zudem ist das Geschlecht des Spenders bei dieser Zelllinie nicht bekannt, was die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf geschlechtsspezifische Forschungsfragen einschränkt. Diese Überlegungen schmälern zwar nicht den Wert der Zelllinie, unterstreichen jedoch, wie wichtig es ist, ihren spezifischen biologischen Kontext zu verstehen.

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Anwendungen

Modellierung der Blut-Hirn-Schranke und ischämischer Schlaganfall

Die bedeutendste Anwendung von bEnd.3 ist die Verwendung als In-vitro-Modell der Blut-Hirn-Schranke unter ischämischen und postischämischen Bedingungen. Koto und Kollegen zeigten, dass Hypoxie (1 % O₂) die Lokalisierung und den Proteingehalt von Claudin-5 in bEnd.3-Monolayern veränderte, was zu einer messbaren Abnahme des transendothelialen elektrischen Widerstands führte, und bestätigten den entsprechenden Verlust von Claudin-5 im mikrovaskulären Endothel der Netzhaut in vivo [6]. Damit wurde ein mechanistischer Zusammenhang zwischen der Umgestaltung der Tight Junctions und dem Zusammenbruch der Barriere während einer neuronalen Hypoxie hergestellt, und bEnd.3 wurde als gut handhabbares System zur Untersuchung der molekularen Vorgänge etabliert, die dem Versagen der Blut-Hirn-Schranke bei einem Schlaganfall zugrunde liegen.

Eine häufig zitierte Studie von Kim und Kollegen nutzte die Zelllinie als in-vitro-BBB-Modell, das einer Sauerstoff-Glukose-Deprivation (OGD) ausgesetzt wurde, um eine Ischämie zu simulieren. Achtzehn Stunden OGD führten zu zellulärer Dysfunktion, erhöhter Permeabilität, Abbau von Occludin und Aktivierung von Autophagie-Signalwegen, wobei abgebautes Occludin mit ischämischen Autophagosomen kolokalisierte; sowohl der Occludin-Verlust als auch die Permeabilitätsänderung wurden durch den Autophagie-Inhibitor 3-Methyladenin deutlich reduziert. Die gleichen molekularen Veränderungen und deren Umkehrung durch 3-Methyladenin wurden anschließend in Hirnkapillaren von Ratten reproduziert, bei denen eine Okklusion der mittleren Hirnarterie herbeigeführt worden war [7]. Diese Arbeit schuf einen mechanistischen Rahmen, der den autophagischen Fluss mit dem Verlust von Tight-Junction-Proteinen verknüpft, und lieferte wichtige translationale Einblicke in die Pathologie des Schlaganfalls.

Ergänzende Untersuchungen zeigten, dass Agmatin die Expression der Matrix-Metalloproteinasen 2 und 9 in zerebralen Endothelzellen – einschließlich bEnd.3 —, die einer OGD-Reperfusionsschädigung ausgesetzt waren, wobei die Herunterregulierung von MMP-9 parallel zur Hochregulierung von eNOS und einer aufrechterhaltenen Stickstoffmonoxid-Freisetzung verlief, was einen potenziellen neuroprotektiven Mechanismus im Zusammenhang mit Hirnverletzungen und Reperfusionsschäden darstellt [8]. Studien zur Ang-II-vermittelten Apoptose zeigten ferner, dass Hyperosid bEnd.3-Zellen schützt und die Integrität einer in-vitro-BBB-Monoschicht bewahrt, indem es auf JAM-A, Claudin-5, ZO-1, Caveolin-1 und Mfsd2a einwirkt, was therapeutische Ansätze für den zerebrovaskulären Schutz nahelegt [9]. Untersuchungen zur Überexpression von circLphn3 in bEnd.3-Zellen unterstrichen zudem die Rolle nichtkodierender RNA bei der Aufrechterhaltung der Expression von Proteinen der tight junctions – darunter ZO-1, ZO-2 und Occludin – nach einem traumatischen Hirntrauma, wobei circLphn3 als molekularer Schwamm für miR-185-5p fungiert [10].

Neuroinflammation, Endotheltoxikologie und Alzheimer-Krankheit

bEnd.3-Zellen wurden intensiv zur Untersuchung entzündlicher Signalwege am zerebrovaskulären Endothel eingesetzt. Jeong und Kollegen zeigten, dass Cadmium – ein allgegenwärtiges Schwermetall, das sich außerhalb der Blut-Hirn-Schranke anreichert – die ICAM-1-Expression in bEnd.3-Zellen durch NF-κB-Aktivierung stimulierte, die durch die Tyrosinphosphorylierung von IκBα und nicht durch dessen Abbau ausgelöst wurde, und lieferten damit eine mechanistische Grundlage für die Cadmium-induzierte zerebrovaskuläre Toxizität [11]. In ähnlicher Weise berichteten Zhang und Kollegen, dass C-reaktives Protein in Konzentrationen von 1–75 mg/l die ICAM-1- und VCAM-1-Expression sowie den LDH-Verlust in bEnd.3-Zellen erhöhte, was auf eine direkte Rolle dieses Akutphasenproteins bei der Schädigung der Blut-Hirn-Schranke während eines ischämischen Schlaganfalls hindeutet [12].

Auch die durch Pestizide induzierte endotheliale Toxizität wurde an dieser Zelllinie untersucht. Jung und Kollegen zeigten, dass N-Nitrosocarbofuran, der Nitrosometabolit des Carbamat-Pestizids Carbofuran, in bEnd.3-Zellen über MAP-Kinase-Signalwege Apoptose induzierte, wobei der ERK-Signalweg eine vorherrschende Rolle beim Zelltod spielte [13]. Die durch Lysophosphatidylcholin induzierte Zytotoxizität in bEnd.3-Zellen wurde von Tsai und Kollegen untersucht, die den Zelltod auf eine zytosolische Kalziumüberladung, den Verlust des mitochondrialen Membranpotentials, p38-Aktivierung sowie der Caspase-3-Aktivierung zurückführten – insbesondere ohne Bildung reaktiver Sauerstoffspezies – und Heparin als Schutzfaktor identifizierten, der stromabwärts von p38 wirkt [14]. Neuere Arbeiten zur Behandlung mit Florfenicol dokumentierten eine ROCK/Cofilin-vermittelte Umgestaltung des F-Aktins, die zu einer verminderten Proliferation und Migration in bEnd.3-Endothelzellen beitrug [15].

Im Bereich der Alzheimer-Forschung dienen bEnd.3-Zellen als Modell für eine durch das Amyloid-beta-Peptid vermittelte Störung der Blut-Hirn-Schranke. Chan und Kollegen zeigten, dass durch Aβ-Oligomere induzierte Veränderungen der Autophagie in bEnd.3-Zellen durch RAGE-siRNA blockiert wurden, wodurch die RAGE-Signalübertragung über die CaMKKβ/AMPK/mTOR-Achse mit einer autophagieabhängigen Schädigung der Tight-Junction-Gerüstproteine ZO-1, Occludin und Claudin-5 in Verbindung gebracht wurde [16]. Unabhängig davon wurde gezeigt, dass Polyphenole aus Litschisamen die Integrität der Blut-Hirn-Schranke schützen, indem sie die durch Aβ(25–35) induzierte NLRP3-Inflammasom-Aktivierung über den AMPK/mTOR/ULK1-vermittelten Autophagie-Signalweg in bEnd.3-Zellen hemmen; diese Ergebnisse wurden an APP/PS1-transgenen Mäusen bestätigt – eine Studie, die das Verständnis der Wechselwirkung zwischen Autophagie und Inflammasom an der neurovaskulären Schnittstelle vertiefte [17]. Die Photobiomodulation wurde im gleichen Zusammenhang untersucht: Ma und Kollegen verwendeten LPS-stimulierte bEnd.3-Zellen sowie APP/PS1-Mäuse, um zu zeigen, dass eine Behandlung mit Nahinfrarotstrahlung den mitochondrialen Energiestoffwechsel verbessert, Occludin, Claudin-5 und ZO-1 hochreguliert und die Barriereintegrität auf AMPK-abhängige Weise schützt [18].

Angiogenese und vaskuläre Signalübertragung

bEnd.3 hat sich in Studien zur angiogenen Signalübertragung als äußerst aufschlussreich erwiesen. Yue und Kollegen nutzten einen cDNA-Microarray, um die angiogene Genexpression in mit basischem Fibroblasten-Wachstumsfaktor (bFGF) behandelten bEnd.3-Zellen zu profilieren, und identifizierten dabei eine Hochregulation proangiogener Gene wie ADAMTS1, MMP-9, Angiopoietin-1, PDGF-B und G-CSF, eine Herunterregulierung antiangiogener Gene wie TIMP-2 und TSP-3 sowie eine Induktion von Cyclooxygenase-2 (COX-2) sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene [19]. Dieser Hochdurchsatzansatz etablierte bEnd.3 als praktische Plattform für die Erstellung von Angiogenese-Profilen auf Genomebene.

Auch durch Hypoxie ausgelöste angiogene Reaktionen wurden mithilfe von bEnd.3-Zellen kartiert. Zhu und Kollegen zeigten, dass Hypoxie die mRNA- und Proteinexpression von Endoglin (CD105) in bEnd.3-Zellen durch Aktivierung der p38-MAPK erhöhte, wobei Inhibitoren dieses Signalwegs – sowie dominant-negatives MKK3 – die Endoglin-Induktion unterdrückten [20]. Da Endoglin bei der hereditären hämorrhagischen Teleangiektasie mutiert ist und während der aktiven Angiogenese hochreguliert wird, verbanden diese Ergebnisse die hypoxieempfindliche MAPK-Signalübertragung mit pathologischem Gefäßumbau. Li und Kollegen zeigten ferner, dass Hypoxie die CD73-Aktivität (Ecto-5'-Nukleotidase), mRNA und Protein in bEnd.3-Zellen zeitabhängig hochreguliert, während die Reoxygenierung diese Induktion zunächst umkehrte, bevor CD73 bei längerer Reoxygenierung wieder anstieg – was auf die Adenosinbildung als neuroprotektiven Mechanismus während der Ischämie-Reperfusion hindeutet [21].

Die Angiopoietin-Signalübertragung wurde unter Verwendung von bEnd.3 als Modellsystem eingehend untersucht. Shi und Kollegen etablierten ein serumfreies Apoptosemodell in bEnd.3-Zellen und zeigten, dass Angiopoietin-1 die Apoptose mikrovaskulärer Endothelzellen über einen Mechanismus hemmt, der eine verminderte Bax-Expression, eine erhöhte Bcl-2-Expression und eine reduzierte Freisetzung von Cytochrom C aus den Mitochondrien ins Zytoplasma beinhaltet [22]. Perry und Kollegen erweiterten die Angiopoietin-Biologie auf die Hämangiomforschung, wiesen eine konstitutive Aktivierung des Tie-2-Rezeptors bei humanen Hämangiomen im Säuglingsalter nach und nutzten bEnd.3-Zellen als murines Modell für Hämangiome, bei dem die pharmakologische Hemmung der Angiopoietin-2-Produktion das Tumorwachstum in vivo nahezu unterband [23].

eNOS, Connexine und Endothelfunktion

Die Biologie der endothelialen Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS) wurde in bEnd.3-Zellen mit beträchtlicher Präzision charakterisiert. Govers und Kollegen zeigten mittels Immunfluoreszenzmikroskopie, dass die Lokalisierung von eNOS an der Plasmamembran entscheidend vom Zell-Zell-Kontakt abhängt, mit einer starken Anreicherung an interzellulären Kontaktstellen, die eher dem Verteilungsmuster von PECAM-1 als dem von VE-Cadherin oder Plakoglobin ähnelt, und wobei die eNOS-Aktivität in konfluenten Monoschichten trotz unveränderter Expression höher war als in subkonfluenten [24]. Diese räumliche Kopplung zwischen eNOS-Lokalisierung und -Aktivität machte bEnd.3 zu einem Modell, in dem der physiologische Kontext von konfluentem Endothel sinnvoll untersucht werden kann.

Bevers und Kollegen untersuchten die Entkopplung von eNOS in bEnd.3-Zellen, die eNOS in Konzentrationen exprimieren, die mehr als zwei Größenordnungen über denen einer Vergleichs-Endothelzelllinie liegen, während ihnen iNOS und nNOS fehlen. Sie stellten fest, dass eine Supplementierung mit Tetrahydrobiopterin (BH4) die NO-Produktion erhöhte und die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies verringerte, während die Zugabe von zusätzlichem L-Arginin die VEGF-induzierten ROS weiter erhöhte – was darauf hindeutet, dass ein relativer BH4-Mangel und nicht die Verfügbarkeit von Arginin die Entkopplung in diesem Kontext antreibt [25]. Dieses Ergebnis hat direkte Relevanz für die vaskulären Komplikationen von Erkrankungen wie Bluthochdruck und Atherosklerose, bei denen eine anhaltende eNOS-Überexpression paradoxerweise oxidativen Stress fördern kann.

Die durch Connexine vermittelte Kommunikation über Gap Junctions wurde ebenfalls in bEnd.3-Zellen untersucht. Kwak und Kollegen verglichen die Connexin-Expression und die Zell-Zell-Kopplung vor und nach mechanischer Verwundung von bEnd.3-Monolayern und beobachteten eine verwundungsinduzierte Hochregulation von Cx43 sowie eine Herunterregulation von Cx37 an der Verletzungsstelle, während Cx40 davon unberührt blieb [26]. Eine stabile Transfektion mit dominant-negativen Connexin-Inhibitoren verlängerte die für den vollständigen Wundverschluss erforderliche Zeit um etwa 50 %, ohne die Proliferation, die Einzelzellmigration oder die proteolytische Aktivität zu verändern, was eine spezifische Rolle der Kommunikation über Gap Junctions bei der koordinierten endothelialen Wundheilung belegt.

Sekretion neurotropher Faktoren und Anwendungen mit Stammzellen

bEnd.3-Zellen scheiden neurotrophe Faktoren aus, die auf die umgebende neuronale Mikroumgebung einwirken. Wang und Kollegen zeigten, dass der aus dem Gehirn stammende neurotrophe Faktor (BDNF) von bEnd.3-Zellen exprimiert und freigesetzt wird, wobei sowohl anhaltende als auch intermittierende Hypoxie die BDNF-Sekretion stimulieren – wobei die intermittierende Hypoxie der wirksamere Stimulus ist [27]. Die hypoxieinduzierte BDNF-Freisetzung wurde durch N-Acetyl-L-Cystein und durch einen Superoxiddismutase-Mimetikum teilweise gehemmt, was auf die Beteiligung reaktiver Sauerstoffspezies an der hypoxiegesteuerten neurotrophen Signalübertragung hindeutet; zudem erforderte sie die Mobilisierung von Kalzium aus internen Speichern. Diese Erkenntnisse etablierten das mikrovaskuläre Endothel des Gehirns als aktiven Teilnehmer am Überleben der Nervenzellen und nicht lediglich als passive Barriere.

Besonders bemerkenswert ist, dass Joubin und Kollegen zeigten, dass bEnd.3-Zellen menschliche pluripotente Stammzellen in einem undifferenzierten Zustand halten, indem sie eine lösliche Substanz absondern, die die von embryonalen Fibroblasten der Maus bereitgestellte Nische nachahmt [4]. Die Autoren wiesen ferner nach, dass bEnd.3-Zellen gentechnisch so verändert werden können, dass sie fluoreszierende Reporter oder Arzneimittelresistenzgene exprimieren, wodurch maßgeschneiderte Feeder-Schichten für die Stammzellkultur entstehen – eine Anwendung, die den Nutzen der Zelllinie deutlich über die klassische Endothelforschung hinaus erweitert.

Fazit

bEnd.3 bleibt eine der vielseitigsten und produktivsten Zelllinien in der neurovaskulären Forschung und der Erforschung der Blut-Hirn-Schranke. Von der Modellierung des ischämischen Schlaganfalls und der Reperfusionsschädigung bis hin zur Untersuchung der eNOS-Signalübertragung, der Connexin-vermittelten Wundheilung, der angiogenen Genexpression und der durch Autophagie bedingten Störung der tight junctions hat diese mikrovaskuläre Endothelzelllinie aus dem Mausgehirn Erkenntnisse in zahlreichen biomedizinischen Disziplinen geliefert. Ihre Anwendbarkeit auf Fragestellungen im Zusammenhang mit der Alzheimer-Krankheit, traumatischen Hirnverletzungen und dem Screening neuroprotektiver Wirkstoffe festigt ihren Platz im Werkzeugkasten der neurowissenschaftlichen Forschung weiter – vorausgesetzt, ihre begrenzte Barrierefestigkeit und ihr transformierter Phänotyp werden im Versuchsdesign berücksichtigt. Forscher, die ein gut charakterisiertes, reproduzierbares und experimentell gut handhabbares In-vitro-Modell für Endothelzellen und den Transport über die Blut-Hirn-Schranke suchen, werden dazu ermutigt, sich mit den Bend.3-Zellen auf cytion.com zu befassen, wo vollständige Produktspezifikationen und Bestellinformationen bereitgestellt werden.

Wichtige Veröffentlichungen

1. Montesano R, Pepper MS, Möhle-Steinlein U, et al. (1990) Erhöhte proteolytische Aktivität ist für das abweichende morphogenetische Verhalten von Endothelzellen verantwortlich, die das mittlere T-Onkogen exprimieren. Cell 62:435–445. PMID: 2379237
2. Omidi Y, Campbell L, Barar J, et al. (2003) Bewertung der immortalisierten Maus-Hirnkapillarendothelzelllinie b.End3 als In-vitro-Modell der Blut-Hirn-Schranke für Untersuchungen zur Wirkstoffaufnahme und zum Wirkstofftransport. Brain Research 990:95–112. PMID: 14568334
3. Yuen D, Leu R, Tse J, et al. (2014) Neuartige Charakterisierung von bEnd.3-Zellen, die den Hyaluronsäure-Rezeptor-1 der Lymphgefäßendothelzellen exprimieren. Lymphology 47:73–81. PMID: 25282873
4. Joubin K, Richardson A, Novoa N, et al. (2012) Die Endothelzelllinie bEnd.3 erhält menschliche pluripotente Stammzellen. Stem Cells and Development 21:2312–2321. PMID: 22224974
5. Song L, Pachter JS (2003) Kultivierung von mikrovaskulären Endothelzellen des Mausgehirns, die die Expression und die Zytoskelett-Assoziation von Proteinen, die mit Tight Junctions assoziiert sind, aufrechterhalten. In Vitro Cellular & Developmental Biology. Animal 39:313–320. PMID: 14613336
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