Vzhledem k odlišnostem mezi zvířecími a lidskými buňkami je nutnost vyvíjet in vitro modely lidské tkáně. Tato studie představuje plně funkční model lidské kůže s integrovanými Langerhansovými buňkami (LC) a dermálními dendritickými buňkami (DDC) odvozenými z lidských leukemických buněk (Mutz-3 a THP-1). Tyto modely umožňují podrobné studium procesů, jako je migrace buněk, zánětlivé reakce a aktivace. Migrace LC a DDC odpovídá typickým zánětlivým procesům, včetně zánětlivých odpovědí a aktivace povrchových markerů. Tento model může být užitečný pro testování senzibilizujících látek, objev nových léčiv a studium základních mechanismů dermatologických onemocnění.

LC byly diferencovány z buněk Mutz-3 pomocí cytokinů GM-CSF, TGF-β a TNF-α, zatímco DCC byly odvozeny z buněčné linie THP-1. Model byl vystaven senzibilizujícím látkám, například niklovému sulfátu (NiSO4) a 1 chlor-2,4- dinitrobenzenu (DNCB), po dobu 24 hodin, načež imunofluorescenční barvení bylo použito k detekci povrchových markerů, kvantitativní PCR analyzovala mRNA hladiny zánětlivých cytokinů a časosběrné zobrazování sledovalo migrační aktivitu buněk v reálném čase.

Při vystavení modelu senzibilizátorům, jako je NiSO4 a DNCB, došlo ke snížení mRNA markerů CD1a a CD207 v epidermis, zatímco jejich hladiny v dermis vzrostly. Tato změna potvrzuje migraci LC z epidermis do dermis, což je klíčový proces při kontaktu s alergeny nebo senzibilizátory. Navíc byla zaznamenána diferenciace LC, kterou doprovázela změna exprese markerů, jako jsou CD83 indikující zrání buněk během migrace, CD86 naznačující schopnost buněk iniciovat imunitní odpověď, HLA-DR a CCR7 svědčících o pokročilém stupni diferenciace a migrace do lymfatických uzlin. Úspěch detekce kombinace těchto markerů předurčuje model k vyššímu diagnostickému potenciálu. Také byly pozorovány rozdíly v míře migrace v závislosti na aplikované koncentraci senzibilizátorů, přičemž nižší koncentrace vyvolaly slabší, ale stále měřitelné změny nebo migrační proces jenž byl potvrzen jak pomocí imunofluorescenční analýzy, tak kvantifikací mRNA markerů.

Senzibilizátory rovněž způsobily aktivaci zánětlivých drah NF-κB a p38 MAPK, což vedlo k expresi zánětlivých cytokinů, jako jsou IL-6, IL-8, IL-1β a IL-12p40. Aktivace těchto drah demonstruje schopnost modelu simulovat reálné imunologické reakce na podněty. Dlouhodobé pozorování ukázalo, že exprese těchto cytokinů se liší v závislosti na typu senzibilizátoru, což může být užitečné při charakterizaci různých chemických látek. Cytokiny IL-8 a IL-12p40 vykazovaly specifickou odpověď na DNCB, zatímco IL-6 byl výrazněji ovlivněn NiSO4. Při analýze časových profilů bylo zjištěno, že některé cytokiny reagují rychleji na podněty, což umožňuje detailnější mapování mechanismů spouštění imunitních reakcí. Model vykazoval stabilní strukturu a schopnost reagovat na opakované stimulace bez významného snížení funkčnosti. Flexibilita modelu byla potvrzena schopností začlenit různé typy buněk a přizpůsobit parametry testování konkrétním potřebám experimentu.

Kombinace LC a DDC výrazně ovlivnila časné odpovědi. Již po osmi hodinách byla pozorována migrace a aktivace buněk, což modelu poskytlo možnost sledovat interakce mezi těmito dvěma typy buněk. Byly pozorovány jemné rozdíly v migraci a aktivaci LC a DDC v závislosti na konkrétních chemických podnětech, což rozšiřuje možnosti modelu pro aplikaci v testování specifických látek. Tento model rovněž umožňuje detailní sledování dynamiky interakce LC a DDC, včetně jejich potenciálního přenosu signálů a sdílení antigenů. Přítomnost DDC zvýšila citlivost modelu na některé senzibilizátory, což umožňuje testovat látky s nižší toxicitou. Model reagoval i na nízké koncentrace senzibilizátorů, což je důležité pro testování chemických látek a potenciálních terapeutik. Možnost testování při různých koncentracích umožňuje hlubší pochopení prahových hodnot pro aktivaci imunitní odpovědi. Nižší dávky senzibilizátorů odhalily jemné rozdíly v časových profilech odpovědi, což poskytuje možnost optimalizace protokolů pro testování nových látek. Díky vysoké citlivosti modelu lze efektivně testovat látky s minimálními vedlejšími účinky, což je klíčové pro aplikace v kosmetickém a farmaceutickém průmyslu.

ZDROJ: Hölken, J.M.; Wurz, A.L.; Friedrich, K. et al. Incorporating immune cell
surrogates into a full-thickness tissue equivalent of human skin to characterize
dendritic cell activation. Sci Rep 14, 30158 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-
024-81014-9

Dostupné z:
https://shorturl.at/4SBy9
[cit. 2024-14-12]