Johdanto

Se Bend.3-solut Linja — joka tunnetaan myös synonyymeillä bEND.3, b.End3, bEnd3, BEND-3, BEND3 ja aivoista peräisin olevat endoteelisolut.3 — on transformoitu hiiren aivojen mikrovaskulaarinen endoteelisolulinja, josta on tullut yksi neurovaskulaarisen biologian laajimmin käytetyistä in vitro -työkaluista. Solulinja perustettiin hiiren aivojen endoteliomakudoksesta sen jälkeen, kun se oli transformoitu polyomaviruksen keskimmäisellä T-antigeenillä; tämä käsittely antaa soluille vakaan ja rajattoman proliferaatiokyvyn säilyttäen samalla keskeiset endoteelisolujen ominaisuudet. 1990-luvun alkupuolella tehdyn karakterisoinnin jälkeen bEnd.3 on toiminut helposti saatavana ja toistettavana mallina veriaivoesteen (BBB), aivoiskemian, aivohalvauksen, reperfuusiovaurion, angiogeneesin sekä laajemminkin endoteelisolubiologian tutkimuksessa. Sen käyttökelpoisuus aivo-verisuoniseinän häiriöiden mallintamisessa iskeemisen aivohalvauksen, Alzheimerin taudin ja traumaattisen aivovamman yhteydessä on tehnyt siitä laajalti käytetyn työkalun sekä perustutkimuksessa että translaatiotutkimuksessa neurotieteiden alalla.

Tärkeimmät johtopäätökset

• bEnd.3 on transformoitu hiiren aivojen mikrovaskulaarinen endoteelisolulinja, joka on peräisin BALB/c-hiiren aivokudoksesta ja joka on transformoitu polyomaviruksen keskimmäisellä T-antigeenillä (Cellosaurus-rekisteritunnus CVCL_0170).
• Sitä käytetään laajalti veri-aivoesteen in vitro -mallina iskeemisen aivohalvauksen, reperfuusiovaurion, Alzheimerin taudin ja neuroinflammaation tutkimuksessa.
• Solut ilmentävät keskeisiä aivoverkkokalvoon liittyviä merkkiaineita, kuten tiiviiden liitoskohtien proteiineja claudin-5:tä, okkludiinia ja ZO-1:tä sekä eNOS:ia ja PECAM-1:tä.
• bEnd.3-solut ilmentävät imusuonten endoteelimarkkereita, kuten LYVE-1:tä ja VEGFR-3:a, mikä laajentaa niiden merkitystä verisuonibiologian tutkimuksessa.
• Solulinjan kaksinkertaistumisaika on 26–30 tuntia, minkä ansiosta se soveltuu hyvin laajamittaiseen kokeelliseen työhön.
• Esteen tiiviys on rajallista: suurin transendoteelinen sähköinen vastus, noin 130 Ω·cm², saavutettiin ainoastaan astroglia-yhteisviljelmässä, ja menetelmä erottaa huonosti parasellulaariset ja transsellulaariset läpäisevyysmerkkiaineet toisistaan.
• bEnd.3-solujen on osoitettu tukevan ihmisen pluripotenttien kantasolujen ylläpitoa syöttösoluina, mikä laajentaa niiden käyttömahdollisuuksia kantasolubiologiassa.

Mikä on bEnd.3?

bEnd.3 on peräisin 6 viikon ikäisen, sukupuolta määrittelemättömän BALB/c-hiiren aivokudoksesta (Cellosaurus-kokoelmatunnus CVCL_0170). Alkuperäiset endoteliomasolut tuotettiin transformoimalla hiiren endoteelisoluja polyomaviruksen middle T (mT) -antigeenillä. Montesanon, Pepperin ja heidän kollegoidensa vuonna 1990 tekemä merkittävä tutkimus osoitti, että mT:tä ilmentävillä endoteliomasoluilla on huomattavasti lisääntynyt proteolyyttinen aktiivisuus — erityisesti kohonnut urokinasityyppisen plasminogeeniaktivaattorin tuotanto yhdessä plasminogeeniaktivaattorin estäjän tuotannon vähenemisen kanssa — ja muodostavat suuria hemangiooman kaltaisia kystisiä rakenteita fibriinigeeleissä, mikä selittää onkogeenin syvällisen vaikutuksen normaaliin verisuonten kehitykseen [1]. Tämä mekanistinen perusta auttoi määrittelemään sen muuttuneen fenotyypin, joka on bEnd.3:n biologisen käyttäytymisen ja hyödyllisyyden perustana kokeellisissa olosuhteissa.

Myöhemmissä karakterisointitutkimuksissa solulinjan morfologinen ja molekyylinen profiili on määritetty yksityiskohtaisesti. Omidi ja kollegat raportoivat, että bEnd.3-solut osoittavat viljelmässä tyypillistä, karanmuotoista levyepiteelimorfologiaa ja ilmentävät vesikkeleihin liittyviä proteiineja, kuten klatriinia, kaveoliini-1:tä, flotilliinia ja dynamiini II:ta, mikä on yhdenmukaista aktiivisen vesikkelikuljetusmekanismin kanssa. [2]. Samassa tutkimuksessa vahvistettiin tiiviiden liitoskohtien elementtien ZO-1:n, JAM:n, okkludiinin, klaudiini-1:n ja klaudiini-5:n transkriptit sekä toiminnallinen GLUT-1-välitteinen glukoosin otto ja P-glykoproteiinin ulosvirtaus. Yhteiskulttuurissa C6-astroglia-solujen kanssa monokerrokset saavuttivat suurimman transendoteelisen sähkövastuksen, joka oli noin 130 Ω·cm², vaikka kirjoittajat havaitsivat myös, että solut eivät erottaneet merkitsevästi parasellulaarisia ja transsellulaarisia läpäisevyyskoettimia. Yuen ja kollegat raportoivat myöhemmin, että bEnd.3-solut ilmentävät myös lymfaattisia endoteelimarkkereita LYVE-1 ja VEGFR-3 sekä esisolumarkkereita Sca-1 ja CD133, ja muodostavat kapillaarityyppisiä putkia TNF-alfa-stimulaation seurauksena — löytö, joka laajensi solulinjan biologista merkitystä perinteisen verisuonitutkimuksen ulkopuolelle [3].

bEnd.3:n edut

Yksi bEnd.3:n merkittävimmistä eduista on sen saatavuus ja käytännöllinen toistettavuus. Toisin kuin primaariset aivojen mikrovaskulaariset endoteelisolut, joiden eristäminen vaatii työläitä menettelyjä ja joiden viljelykertojen määrä on rajallinen, bEnd.3 on ikuistettu solulinja, jota voidaan luotettavasti monistaa eri laboratorioissa. Solujen kaksinkertaistumisaika on 26–30 tuntia, minkä ansiosta ne sopivat hyvin kokeisiin, joissa tarvitaan suuria määriä yhdenmukaisia soluja. Niiden vakaa endoteelimarkkerien ilmentyminen – mukaan lukien tiiviiden liitoskohtien proteiinit claudin-5, occludin ja ZO-1 sekä eNOS ja PECAM-1 – tekee niistä käytännöllisen korvikkeen aivojen mikrovaskulaariselle endoteelille monenlaisissa kokeellisissa olosuhteissa, edellyttäen että alla kuvatut estefunktioon liittyvät varoitukset otetaan huomioon.

bEnd.3-solulinjan monipuolisuus ulottuu useille tutkimusalueille. Tätä solulinjaa on käytetty tutkimuksissa, joissa on mallinnettu aivoverisuoniseinän (BBB) häiriöitä iskeemisen aivohalvauksen ja reperfuusiovaurion aikana, tutkittu adheesiomolekyylien laukaisemaa neuroinflammaatiota, kartoitettu angiogeenisten geenien ilmentymistä sekä selvitetty konneksiinien välittämää solujen välistä viestintää. Lisäksi Joubin ja kollegat osoittivat, että bEnd.3-solut pystyvät ylläpitämään ihmisen pluripotentteja kantasoluja erilaistumattomassa tilassa toimimalla geneettisesti muokattavina syöttösoluina — kykyä, jota ei ole helppo jäljitellä lyhytaikaisissa primaarikulttuureissa. [4]. Tämä laaja käyttöalue osoittaa solulinjan hyödyllisyyden neurotieteiden, verisuonibiologian, farmakologian ja kantasolututkimuksen aloilla.

bEnd.3:n rajoitukset

Laajasta käytöstään huolimatta bEnd.3:lla on merkittäviä rajoituksia, kun sitä käytetään aivoverkkokalvon mallina. Omidi ja kollegat mittasivat transendoteelisen sähkövastuksen enimmäisarvoksi vain noin 130 Ω·cm², ja tämän arvon saavuttaminen edellytti yhteiskultivointia C6-astroglia-solujen kanssa; vielä merkittävämpää oli, että monokerrokset eivät juurikaan erottaneet transsolu- ja parasolu-koettimia toisistaan, sillä propranololin ja sakkaroosin läpäisevyyskertoimet erosivat toisistaan vain marginaalisesti [2]. Kirjoittajat päättelivät, että kyseinen linja ei sovellu endoteelin läpäisevyyden arviointiin, mutta on edelleen arvokas aivoverikohdan kuljetusmekanismien tutkimuksessa. Tässä järjestelmässä saatuja läpäisevyystietoja tulisi siksi tulkita varovaisesti ja, mikäli mahdollista, täydentää yhteisviljelyjärjestelmillä tai in vivo -validoinnilla.

Myös tiiviiden liitosten rakenne itsessään on tähän liittyvä heikkous. Song ja Pachter vertasivat bEnd.3-soluja juuri puhdistettuihin primaarisiin hiiren aivojen mikrovaskulaarisiin endoteelisoluihin ja havaitsivat, että kun primaarisolut keskittivät claudin-5:n, okkludiinin ja ZO-1:n solujen välisille rajoille ja erottivat okkludiinin ja ZO-1:n pesuainekestävään sytoskeletaaliseen rakenteeseen, bEnd.3-soluissa okkludiini ja ZO-1 olivat hajanaisesti sytoplasmassa ja nämä proteiinit säilyivät pääasiassa liukoisessa fraktiossa [5]. Tiiviin liitoksen proteiinin ilmentyminen bEnd.3:ssa ei siis sinänsä tarkoita, että liitos olisi muodostunut oikein.

bEnd.3:n muuttunut luonne, joka johtuu mT-onkogeenin ilmentymisestä, voi myös aiheuttaa fenotyyppisiä poikkeamia, joita ei esiinny normaalissa aivojen endoteelissa. Kohonnut proteolyyttinen aktiivisuus — mT:tä ilmentävien endoteliomasolujen tunnusomainen piirre [1] — ja LYVE-1:n ja VEGFR-3:n kaltaisten lymfaattisten merkkiaineiden ilmentyminen viittaa siihen, että solulinja ei täysin vastaa normaalia verisuonten endoteelia [3]. Lisäksi tämän solulinjan luovuttajan sukupuolta ei ole määritelty, mikä rajoittaa tulosten sovellettavuutta sukupuolen mukaan jaoteltuihin tutkimuskysymyksiin. Nämä seikat eivät vähennä solulinjan arvoa, mutta ne korostavat sen erityisen biologisen kontekstin ymmärtämisen tärkeyttä.

Katso täydelliset tekniset tiedot ja tilaa

Sovellukset

Veri-aivoesteen mallintaminen ja iskeeminen aivohalvaus

bEnd.3:n merkittävin sovellus on veriaivoesteen in vitro -malli iskeemisissä ja postiskeemisissä olosuhteissa. Koto ja kollegat osoittivat, että hypoksia (1 % O₂) muutti claudin-5:n lokalisaatiota ja proteiinipitoisuutta bEnd.3-monokerroksissa, mikä aiheutti mitattavissa olevan laskun transendoteelisessä sähkövastuksessa, ja vahvistivat vastaavan claudin-5:n menetyksen verkkokalvon mikrovaskulaarisessa endoteelissä in vivo [6]. Tämä vahvisti mekanistisen yhteyden tiiviiden liitosten uudelleenmuodostumisen ja esteen rikkoutumisen välillä hermoston hypoksian aikana ja asetti bEnd.3:n käyttökelpoiseksi järjestelmäksi aivohalvauksessa tapahtuvan veriaivoesteen pettämisen taustalla olevien molekyylitapahtumien tutkimiseen.

Kim ja kollegat käyttivät tässä usein siteeratussa tutkimuksessaan kyseistä solulinjaa in vitro -aivoverkkokalvon mallina, jota altistettiin hapen ja glukoosin puutteelle (OGD) iskemian simuloimiseksi. 18 tuntia kestänyt OGD aiheutti solujen toimintahäiriöitä, lisääntynyttä läpäisevyyttä, okkludiinin hajoamista ja autofagiareittien aktivoitumista, jolloin hajoava okkludiini esiintyi samassa paikassa iskeemisten autofagosomien kanssa; sekä okkludiinin menetys että läpäisevyyden muutos vähenivät merkittävästi autofagian estäjän 3-metyyliadeniinin vaikutuksesta. Samat molekyylimuutokset ja niiden kääntyminen 3-metyyliadeniinin vaikutuksesta toistettiin myöhemmin rotien aivojen kapillaareissa, joille oli aiheutettu keskimmäisen aivovaltimon tukos [7]. Tämä tutkimus loi mekanistisen viitekehyksen, joka yhdistää autofagisen virtauksen tiiviiden liitoskohtien proteiinien menetykseen, ja tarjosi tärkeitä kliinisesti sovellettavia oivalluksia aivohalvauksen patologiasta.

Täydentävä tutkimus osoitti, että agmatiini vaimentaa matriksimetalloproteinaasi-2:n ja -9:n ilmentymistä aivojen endoteelisoluissa — mukaan lukien bEnd.3 — joille oli aiheutettu OGD-reperfuusiovaurio, jolloin MMP-9:n ilmentymisen väheneminen tapahtui samanaikaisesti eNOS:n ilmentymisen lisääntymisen ja typpioksidin vapautumisen ylläpitämisen kanssa, mikä tarjoaa potentiaalisen neuroprotektiivisen mekanismin aivovammojen ja reperfuusiovaurioiden hoidossa [8]. Ang II:n välittämää apoptoosia koskevat tutkimukset osoittivat lisäksi, että hyperosidi suojaa bEnd.3-soluja ja säilyttää in vitro -olosuhteissa aivoverkkokalvon (BBB) monokerroksen eheyden vaikuttamalla JAM-A:han, claudin-5:een, ZO-1:een, caveoliini-1:een ja Mfsd2a:han, mikä viittaa terapeuttisiin mahdollisuuksiin aivoverisuonten suojelussa [9]. Tutkimukset circLphn3:n yli-ilmentymisestä bEnd.3-soluissa korostivat myös ei-koodaavan RNA:n roolia tiiviiden liitoskohtien proteiinien ilmentymisen ylläpitämisessä — mukaan lukien ZO-1, ZO-2 ja okkludiini — aivovamman jälkeen, jolloin circLphn3 toimii miR-185-5p:n molekyylisienenä [10].

Neuroinflammaatio, endoteelinen toksikologia ja Alzheimerin tauti

bEnd.3-soluja on käytetty laajasti aivoverisuonten endoteelin tulehdussignaloinnin tutkimiseen. Jeong ja kollegat osoittivat, että kadmium – yleinen raskasmetalli, joka kertyy veri-aivoesteen ulkopuolelle – stimuloi ICAM-1:n ilmentymistä bEnd.3-soluissa NF-κB:n aktivaation kautta, jota ohjaa IκBα:n tyrosiinifosforylaatio sen hajoamisen sijaan, mikä tarjoaa mekanistisen perustan kadmiumin aiheuttamalle aivoverisuonitoksisuudelle [11]. Vastaavasti Zhang ja kollegat raportoivat, että C-reaktiivinen proteiini pitoisuuksina 1–75 mg/l lisäsi ICAM-1:n ja VCAM-1:n ilmentymistä sekä LDH:n vuotamista bEnd.3-soluissa, mikä viittaa tämän akuuttivaiheen proteiinin suoraan rooliin veri-aivoesteen vaurioitumisessa iskeemisen aivohalvauksen aikana [12].

Tässä solulinjassa on tutkittu myös torjunta-aineiden aiheuttamaa endoteelisolujen toksisuutta. Jung ja kollegat osoittivat, että N-nitrosokarbofuraani, karbamaattitorjunta-aine karbofuraanin nitrosometaboliitti, indusoi apoptoosia bEnd.3-soluissa MAP-kinaasireittien välityksellä, jolloin ERK-reitti oli hallitsevassa roolissa solukuolemassa [13]. Tsai ja kollegat tutkivat lysofosfatidylkoliinin aiheuttamaa sytotoksisuutta bEnd.3-soluissa ja jäljittivät solukuoleman johtuvan sytosolisen kalsiumin ylikuormituksesta, mitokondriaalisen kalvopotentiaalin menetyksestä, p38:n aktivoitumiseen sekä kaspaasi-3:n aktivoitumiseen – erityisesti ilman reaktiivisten happiyhdisteiden muodostumista – ja tunnistivat hepariinin p38:n alavirtaan vaikuttavaksi suojaavaksi aineeksi [14]. Tuoreemmissa tutkimuksissa florfenikolihoidon vaikutuksista dokumentoitiin, että ROCK:n ja kofiliinin välittämä F-aktinin uudelleenjärjestely vähensi bEnd.3-endoteelisolujen proliferaatiota ja migraatiota [15].

Alzheimerin taudin tutkimuksessa bEnd.3-solut ovat toimineet mallina amyloidi-beeta-peptidin välittämälle veri-aivoesteen häiriölle. Chan ja kollegat osoittivat, että Aβ-oligomeerien aiheuttamat autofagian muutokset bEnd.3-soluissa estyivät RAGE-pienellä häiritsevällä RNA:lla, mikä yhdistää RAGE-signaloinnin CaMKKβ/AMPK/mTOR-akselin kautta autofagiaan liittyvään vaurioon tiiviiden liitosten tukiproteiineissa ZO-1:ssä, okkludiinissa ja klaudiini-5:ssä [16]. Erillisessä tutkimuksessa osoitettiin, että litsi-siemenpolyphenoli suojasi veriaivoesteen eheyttä estämällä Aβ(25–35):n aiheuttamaa NLRP3-inflammasomin aktivaatiota AMPK/mTOR/ULK1-välitteisen autofagiareitin kautta bEnd.3-soluissa; tulokset vahvistettiin APP/PS1-transgeenisissä hiirissä — tutkimuksessa, joka syvensi ymmärrystä autofagian ja inflammasomin välisestä vuorovaikutuksesta neurovaskulaarisessa rajapinnassa [17]. Fotobiomodulaatiota on tutkittu samassa yhteydessä: Ma ja kollegat käyttivät LPS:llä stimuloituja bEnd.3-soluja sekä APP/PS1-hiiriä osoittaakseen, että lähi-infrapunahoito parantaa mitokondrioiden energian aineenvaihduntaa, lisää okkludiinin, klaudiini-5:n ja ZO-1:n ilmentymistä sekä suojaa esteen eheyttä AMPK:sta riippuvaisella tavalla [18].

Angiogeneesi ja verisuonien signalointi

bEnd.3-solut ovat osoittautuneet erittäin hyödyllisiksi angiogeenisen signalointitutkimuksen kohteina. Yue ja kollegat käyttivät cDNA-mikroarrayta kartoittaakseen angiogeenisten geenien ilmentymistä bEnd.3-soluissa, joita oli käsitelty emäksisellä fibroblastikasvutekijällä (bFGF), ja tunnistivat proangiogeenisten geenien, kuten ADAMTS1:n, MMP-9:n, angiopoietiini-1:n, PDGF-B:n ja G-CSF:n ilmentymisen lisääntymisen, antiangiogeenisten geenien, kuten TIMP-2:n ja TSP-3:n, ilmentymisen vähenemisen sekä syklo-oksigenaasi-2:n (COX-2) induktion sekä mRNA- että proteiinitasolla [19]. Tämä suurikapasiteettinen lähestymistapa vahvisti bEnd.3:n aseman kätevänä alustana genomitason angiogeneesiprofilointiin.

Myös hypoksian aiheuttamia angiogeenisiä vasteita on kartoitettu bEnd.3-solujen avulla. Zhu ja kollegat osoittivat, että hypoksia lisäsi endogliinin (CD105) mRNA:n ja proteiinin ilmentymistä bEnd.3-soluissa p38-MAPK:n aktivoitumisen kautta, ja tämän signaalireitin estäjät – sekä dominantti-negatiivinen MKK3 – estivät endogliinin ilmentymisen [20]. Koska endogliini on mutatoitunut perinnöllisessä hemorragisessa telangiektasiassa ja sen ilmentyminen lisääntyy aktiivisen angiogeneesin aikana, nämä havainnot yhdistivät hypoksiaherkän MAPK-signaloinnin patologiseen verisuonten uudelleenmuodostumiseen. Li ja kollegat osoittivat lisäksi, että hypoksia lisää CD73:n (ekto-5'-nukleotidaasi) aktiivisuutta, mRNA:n ja proteiinin ilmentymistä bEnd.3-soluissa ajasta riippuvaisella tavalla, kun taas reoksigenaatio kumosi aluksi tämän induktion, ennen kuin CD73 nousi jälleen pitkittyneen reoksigenaation myötä — mikä viittaa adenosiinin tuotantoon neuroprotektiivisena mekanismina iskemian ja reperfuusion aikana [21].

Angiopoietiinisignalointia on tutkittu perusteellisesti käyttäen bEnd.3-soluja mallijärjestelmänä. Shi ja kollegat loivat seerumittoman apoptoosimallin bEnd.3-soluissa ja osoittivat, että angiopoietiini-1 estää mikrovaskulaaristen endoteelisolujen apoptoosia mekanismilla, johon liittyy Bax-proteiinin väheneminen, Bcl-2-proteiinin lisääntyminen sekä sytokromi C:n vähentynyt vapautuminen mitokondrioista sytoplasmaan [22]. Perry ja kollegat laajensivat angiopoietiinin biologian hemangioomien tutkimukseen osoittamalla Tie-2-reseptorin konstitutiivisen aktivaation ihmisen imeväisiän hemangioomissa ja käyttämällä bEnd.3-soluja hiirimallina hemangioomajärjestelmässä, jossa angiopoietiini-2:n tuotannon farmakologinen estäminen lähes pysäytti kasvaimen kasvun in vivo [23].

eNOS, konneksiinit ja endoteelitoiminta

Endoteelisen typpioksidisyntaasin (eNOS) biologiaa on karakterisoitu bEnd.3-soluissa varsin tarkasti. Govers ja kollegat osoittivat immunofluoresenssimikroskopian avulla, että eNOS:n lokalisoituminen plasmamembraanissa riippuu ratkaisevasti solujen välisestä kontaktista, ja että se rikastuu voimakkaasti solujen välisissä kontaktikohdissa, mikä muistuttaa enemmän PECAM-1:n jakautumismallia kuin VE-kadheriinin tai plakoglobiinin jakautumismallia, ja eNOS-aktiivisuus on korkeampi konfluenteissa kuin subkonfluenteissa monokerroksissa, vaikka ilmentyminen pysyy muuttumattomana [24]. Tämä eNOS:n lokalisoinnin ja aktiivisuuden välinen tilallinen kytkeytyminen korosti bEnd.3:n merkitystä mallina, jossa konfluentin endoteelin fysiologista kontekstia voidaan tutkia merkityksellisellä tavalla.

Bevers ja kollegat tutkivat eNOS:n irrottumista bEnd.3-soluissa, jotka ilmentävät eNOS:aa yli kaksi suuruusluokkaa enemmän kuin vertailuendoteelilinja, mutta joissa ei esiinny iNOS:aa eikä nNOS:aa. He havaitsivat, että tetrahydrobiopteriinin (BH4) lisäys lisäsi NO:n tuotantoa ja vähensi reaktiivisten happiyhdisteiden muodostumista, kun taas ylimääräisen L-arginiinin lisääminen lisäsi VEGF:n indusoimia reaktiivisia happiyhdisteitä entisestään — mikä viittaa siihen, että suhteellinen BH4-puute, ei arginiinin saatavuus, ajaa irrottumista tässä tilanteessa [25]. Tällä tuloksella on suora merkitys sellaisten sairauksien verisuonikomplikaatioiden kannalta kuin verenpainetauti ja ateroskleroosi, joissa jatkuva eNOS:n yli-ilmentyminen voi paradoksaalisesti edistää oksidatiivista stressiä.

Myös konneksiinivälitteistä gap-liitosviestintää on tutkittu bEnd.3-soluissa. Kwak ja kollegat vertasivat konneksiinien ilmentymistä ja solujen välistä kytkentää ennen ja jälkeen bEnd.3-monokerrosten mekaanisen vaurioittamisen ja havaitsivat haavan aiheuttamaa Cx43:n ilmentymisen lisääntymistä ja Cx37:n ilmentymisen vähenemistä vauriokohdassa, kun taas Cx40:n ilmentymiseen ei tullut muutoksia [26]. Vakaa transfektio dominanttisesti negatiivisilla konneksiinin estäjillä pidensi haavan täydelliseen sulkeutumiseen kuluvaa aikaa noin 50 %:lla muuttamatta solujen lisääntymistä, yksittäisten solujen liikkumista tai proteolyyttistä aktiivisuutta, mikä osoitti aukkojunktiivisen viestinnän erityisen roolin koordinoidussa endoteelisolujen haavan korjautumisessa.

Neurotrofisten tekijöiden erittyminen ja kantasolusovellukset

bEnd.3-solut erittävät neurotrofisia tekijöitä, jotka vaikuttavat ympäröivään hermostolliseen mikroympäristöön. Wang ja kollegat osoittivat, että aivoista peräisin oleva neurotrofinen tekijä (BDNF) ilmentyy ja vapautuu bEnd.3-soluista, ja että sekä jatkuva että jaksottainen hypoksia stimuloivat BDNF:n erittymistä — jaksottaisen hypoksian ollessa voimakkaampi ärsyke [27]. N-asetyyli-L-kysteiini ja superoksididismutaasin mimeetti estivät osittain hypoksian aiheuttamaa BDNF:n vapautumista, mikä viittaa reaktiivisten happiyhdisteiden osallisuuteen hypoksian ohjaamassa neurotrofisessa signalointiprosessissa ja edellytti kalsiumin mobilisointia sisäisistä varastoista. Nämä havainnot vahvistivat, että aivojen mikrovaskulaarinen endoteeli on aktiivinen tekijä hermosolujen selviytymisessä, ei pelkästään passiivinen este.

Merkittävin havainto oli, että Joubin ja kollegat osoittivat, että bEnd.3-solut pitävät ihmisen pluripotentit kantasolut erilaistumattomassa tilassa erittäen liukoista ainetta, joka jäljittelee hiiren alkion fibroblastien tarjoamaa kasvualustaa [4]. Kirjoittajat osoittivat lisäksi, että bEnd.3-soluja voidaan muokata geneettisesti ilmentämään fluoresoivia merkkiaineita tai lääkeresistenssigeenejä, jolloin luodaan räätälöityjä syöttösolukerroksia kantasoluviljelyä varten – sovellus, joka laajentaa solulinjan käyttökelpoisuutta merkittävästi perinteisen endoteelitutkimuksen ulkopuolelle.

Johtopäätös

bEnd.3 on edelleen yksi monipuolisimmista ja tuottavimmista solulinjoista neurovaskulaarisessa ja veri-aivoesteen tutkimuksessa. Iskeemisen aivohalvauksen ja reperfuusiovaurion mallintamisesta eNOS-signaloinnin, konneksiinivälitteisen haavan paranemisen, angiogeenisen geeniekspression ja autofagian aiheuttaman tiiviiden liitosten häiriön analysointiin – tämä hiiren aivojen mikrovaskulaarinen endoteelisolulinja on tuottanut uusia oivalluksia useilla biolääketieteen aloilla. Sen sovellettavuus Alzheimerin taudin, traumaattisten aivovammojen ja neuroprotektiivisten aineiden seulonnan kysymyksiin vahvistaa entisestään sen asemaa neurotieteellisen tutkimuksen työkalupakissa – edellyttäen, että sen rajoitettu esteen tiiviys ja muuttunut fenotyyppi otetaan huomioon kokeiden suunnittelussa. Tutkijoita, jotka etsivät hyvin karakterisoitua, toistettavaa ja kokeellisesti helppokäyttöistä in vitro -endoteeli- ja veri-aivoesteen kuljetusmallia, kannustetaan tutustumaan Bend.3-soluihin, jotka ovat saatavilla osoitteessa cytion.com, josta löytyy myös tuotteen täydelliset tekniset tiedot ja tilaustiedot.

Keskeiset julkaisut

1. Montesano R, Pepper MS, Möhle-Steinlein U, ym. (1990) Lisääntynyt proteolyyttinen aktiivisuus on vastuussa keskimmäistä T-onkogeeniä ilmentävien endoteelisolujen poikkeavasta morfogeneettisestä käyttäytymisestä. Cell 62:435–445. PMID: 2379237
2. Omidi Y, Campbell L, Barar J, ym. (2003) Immortalisoidun hiiren aivojen kapillaariendoteelisolulinjan, b.End3:n, arviointi in vitro -veriaivoesteen mallina lääkeaineiden imeytymis- ja kuljetustutkimuksissa. Brain Research 990:95–112. PMID: 14568334
3. Yuen D, Leu R, Tse J, ym. (2014) Uusi karakterisointi bEnd.3-soluista, jotka ilmentävät imusuonten endoteelisolujen hyaluronaanireseptoria 1. Lymphology 47:73–81. PMID: 25282873
4. Joubin K, Richardson A, Novoa N ym. (2012) Endoteelisolulinja bEnd.3 ylläpitää ihmisen pluripotentteja kantasoluja. Stem Cells and Development 21:2312–2321. PMID: 22224974
5. Song L, Pachter JS (2003) Hiiren aivojen mikrovaskulaaristen endoteelisolujen viljely, joka säilyttää tiiviiden liitosten proteiinien ilmentymisen ja solukalvon sidoksen. In Vitro Cellular & Developmental Biology. Animal 39:313–320. PMID: 14613336
6. Koto T, Takubo K, Ishida S, ym. (2007) Hypoksia häiritsee hermoston verisuonten estefunktiota endoteelisolujen claudin-5-ilmentymisen muutosten kautta. The American Journal of Pathology 170:1389–1397. PMID: 17392177
7. Kim KA, Kim D, Kim JH, ym. (2020) Autofagian välittämä okkludiinin hajoaminen edistää veri-aivoesteen häiriintymistä iskemian aikana bEnd.3-aivoendoteelisoluissa ja rotan iskeemisen aivohalvauksen malleissa. Fluids and Barriers of the CNS 17:21. PMID: 32169114
8. Yang MZ, Mun CH, Choi YJ ym. (2007) Agmatiini estää matriksimetalloproteinaasi-9:ää endoteelisen typpioksidisyntaasin välityksellä aivojen endoteelisoluissa. Neurological Research 29:749–754. PMID: 17588309
9. Xie YY, Lu YW, Yu GR (2022) Hyperosidin suojaavat vaikutukset Ang II:n välittämään bEnd.3-solujen apoptoosiin ja veri-aivoesteen vaurioitumiseen in vitro. BMC Complementary Medicine and Therapies 22:157. PMID: 35698113
10. Cheng YQ, Wu CR, Du MR, ym. (2022) CircLphn3 suojaa veri-aivoestettä traumaattisessa aivovammassa. Neural Regeneration Research 17:812–818. PMID: 34472480
11. Jeong EM, Moon CH, Kim CS ym. (2004) Kadmium stimuloi ICAM-1:n ilmentymistä NF-kappaB:n aktivoitumisen kautta aivoverisuonten endoteelisoluissa. Biochemical and Biophysical Research Communications 320:887–892. PMID: 15240131
12. Zhang J, Rui YC, Yang PY ym. (2006) C-reaktiivisen proteiinin indusoima adheesiomolekyylien ilmentyminen viljellyissä aivojen mikrovaskulaarisissa endoteelisoluissa. Life Sciences 78:2983–2988. PMID: 16412476
13. Jung YS, Kim CS, Park HS, ym. (2003) N-nitrosokarbofuraani indusoi apoptoosia hiiren aivojen mikrovaskulaarisissa endoteelisoluissa (bEnd.3). Journal of Pharmacological Sciences 93:489–495. PMID: 14737022
14. Tsai TY, Leong IL, Cheng KS, ym. (2019) Lysofosfatidyylikoliinin aiheuttama sytotoksisuus ja hepariinin suojaava vaikutus hiiren aivojen bEND.3-endoteelisoluissa. Fundamental & Clinical Pharmacology 33:52–62. PMID: 29974515
15. Hu D, Shen Z, Hou X, ym. (2025) ROCK:n välittämä aktiinin uudelleenjärjestely vaikuttaa florfenikolilla käsiteltyjen bEnd.3-endoteelisolujen lisääntymisen ja liikkuvuuden vähenemiseen. Journal of Biochemical and Molecular Toxicology 39:e70453. PMID: 40826991
16. Chan Y, Chen W, Chen Y, ym. (2020) Yi-Zhi-Fang-Dai-valmiste suojaa tiiviiden liitoskohtien tukiproteiineja vaurioilta in vitro ja in vivo välittämällä autofagiaa RAGE/CaMKKβ/AMPK/mTOR-reitin säätelyn kautta. Biological & Pharmaceutical Bulletin 43:1847–1858. PMID: 33268702
17. Xiong R, Zhou XG, Tang Y, ym. (2021) Litsin siemenpolyfenoli suojaa veri-aivoestettä estämällä Aβ(25-35):n aiheuttamaa NLRP3-inflammasomin aktivaatiota AMPK/mTOR/ULK1-välitteisen autofagian kautta bEnd.3-soluissa ja APP/PS1-hiirissä. Phytotherapy Research 35:954–973. PMID: 32893437
18. Ma C, Ye Y, Shi X, ym. (2025) Fotobiomodulaatio lieventää veri-aivoesteen häiriöitä Alzheimerin taudin APP/PS1-hiirimallissa aktivoimalla AMPK-reitin. Alzheimer's Research & Therapy 17:141. PMID: 40551167
19. Yue F, Zhang GP, Jin HM (2006) Perusfibroblastikasvutekijän vaikutukset angiogeenisen geeniprofiilin ja syklo-oksigenaasi-2:n ilmentymiseen aivojen mikrovaskulaarisissa endoteelisoluissa. Sheng Li Xue Bao 58:124–128. PMID: 16628358
20. Zhu Y, Sun Y, Xie L, ym. (2003) Endogliinin hypoksinen induktio mitogeeniaktivoitujen proteiinikinaasien välityksellä hiiren aivojen mikrovaskulaarisissa endoteelisoluissa. Stroke 34:2483–2488. PMID: 12947156
21. Li X, Zhou T, Zhi X, ym. (2006) Hypoksian/reoksigenaation vaikutus CD73:een (ekto-5'-nukleotidaasi) hiiren mikroverisuonten endoteelisolulinjoissa. Microvascular Research 72:48–53. PMID: 16828810
22. Shi LG, Zhang GP, Jin HM (2006) Angiopoietiini-1:n estävä vaikutus mikrovaskulaaristen endoteelisolujen apoptoosiin ja sytokromi C:n osallisuus. Chinese Medical Journal 119:725–730. PMID: 16701012
23. Perry BN, Govindarajan B, Bhandarkar SS ym. (2006) Angiopoietiini-2:n farmakologinen salpaus on tehokas hiirten mallihamangioomien hoidossa. The Journal of Investigative Dermatology 126:2316–2322. PMID: 16741507
24. Govers R, Bevers L, de Bree P, ym. (2002) Endoteelisen typpioksidisyntaasin aktiivisuus liittyy sen esiintymiseen solujen välisissä kosketuspisteissä. The Biochemical Journal 361:193–201. PMID: 11772391
25. Bevers LM, Braam B, Post JA, ym. (2006) Tetrahydrobiopteriini, mutta ei L-arginiini, vähentää NO-syntaasin irtoamista soluissa, joissa endoteelinen NO-syntaasi ilmentyy runsaasti. Hypertension 47:87–94. PMID: 16344367
26. Kwak BR, Pepper MS, Gros DB, ym. (2001) Endoteelin haavojen korjautumisen estäminen dominanttisesti negatiivisilla konneksiini-inhibiittoreilla. Molecular Biology of the Cell 12:831–845. PMID: 11294890
27. Wang H, Ward N, Boswell M, ym. (2006) Aivoista peräisin olevan neurotrofisen tekijän (BDNF) eritys aivojen mikrovaskulaarisista endoteelisoluista. The European Journal of Neuroscience 23:1665–1670. PMID: 16553631