entholiale Zellen

Das Endothel: Eine Schnittstelle zwischen Blut, Gewebe und Lymphe

Das Endothel besteht aus einer einzelnen Schicht schuppenförmiger Endothelzellen, die die innere Auskleidung des Kreislaufsystems bilden. Die Durchlässigkeit variiert je nach Organphysiologie, da sie als Barriere zwischen Gefäßen und Gewebe fungiert. Somit spielen die Endothelzellen eine wichtige Rolle beim Flüssigkeitstransport zwischen Gefäßen und Geweben, bei der Angiogenese, der Gewebereparatur, dem Hormontransport und der Entzündungsreaktion (Michiels C, 2003). Die Vaskularisierung und die hohe Nährstoffversorgung im Inneren machen das Endothel auch zu einem idealen Standort für Tumore. Im Labor können diese Zellen problemlos in einer 2D-Monoschichtform oder in einem 3D-Kultursystem (Sphäroid oder Organoide) kultiviert werden, um eine umfassende Zellstruktur zu erhalten, die den natürlichen Zustand nachahmt.

Pathologie

Eine beeinträchtigte Endothelfunktion gilt als starker Indikator für Gefäßerkrankungen wie Arteriosklerose, Bluthochdruck und Thrombose (He et al, 2017., Gimbrone und García-Cardeña, 2016). Zusätzlich zur Koronarerkrankung stellt die endotheliale Dysfunktion ein frühes Anzeichen für Autoimmunerkrankungen wie rheumatoide Arthritis und Lupus dar. Während die Endothelauskleidung Schutz bietet, ist sie anfällig für einige eindringende Krankheitserreger wie das Kaposi-Sarkom-assoziierte Herpesvirus (KSHV), das häufig mit Tumoren wie dem Kaposi-Sarkom und dem primären Ergusslymphom in Verbindung gebracht wird (Ojala et al., 2014).

Endothelzellen sind über die Basalmembran im Gewebe verankert; eine dünne Schicht der extrazellulären Matrix. Wenn die Zellen für Monoschichtkulturen entfernt werden, verlieren sie typischerweise den Kontakt zur Basalmembran, was zu einem Verhalten der Zellen führt, das sich von dem in ihrer natürlichen Umgebung unterscheidet, was zu nicht übersetzbaren Daten für pharmakologische Studien führt. Daher wurden große Anstrengungen unternommen, um die 3D-Kultursysteme von Endothelzellen in physiologischen und pathologischen Kontexten zu optimieren (Heiss et al., 2015).

Sphäroide von Endothelzellen

Sphäroide bestehen aus selbstorganisierten Zellaggregaten, die in der Lage sind, Schlüsselkomponenten zu entwickeln, die für physiologisch relevantes räumliches Wachstum sowie Zell-Zell-Interaktionen erforderlich sind, was sie zu einer ausgezeichneten Wahl als 3D-Modellsystem macht. Zu diesem Zweck werden menschliche Nabelschnurvenen-Endothelzellen (HuVECs) in Sphäroidkulturen zur Untersuchung der Endothelzellfunktion, Angiogenese und Pathogeninteraktionen verwendet (Finkenzeller et al, 2009, Heiss et al, 2015).

Immortalisierte Endothelzellen, die aus HUVEC-Zellen (HuARLT-Zellen) stammen, werden häufig zur Untersuchung von Tumorzellzuständen beim Kaposi-Sarkom verwendet (Lipps et al, 2017). Beide Zelltypen können effektiv als Sphäroid in ultraniedrigen Anhaftungen kultiviert werden U-bottom Platten mit spezieller Polymerbeschichtung bieten ein kostengünstiges, hoch reproduzierbares System, das sowohl für physiologische Studien als auch für Hochdurchsatz-Assays geeignet ist (https://facellitate.com/wp-content/uploads/FAQs_new-2.pdf).

Bibliographie

1. Michiels C (2003) Endothelzellfunktionen. J Cell Physiol 196(3):430–443. doi:10.1002/jcp.10333

2. He L, Huang X, Kanisicak O, et al. Bereits vorhandene Endothelzellen vermitteln die Neovaskularisation des Herzens nach einer Verletzung. J Clin Invest. 2017;127(8):2968-2981. doi:10.1172/JCI93868

3. Gimbrone MA Jr, García-Cardeña G. Endothelzelldysfunktion und die Pathobiologie der Atherosklerose. Zirkelres. 2016;118(4):620-636. doi:10.1161/CIRCRESAHA.115.306301

4. Ojala PM, Schulz TF (2014) Manipulation von Endothelzellen durch KSHV: Auswirkungen auf Angiogenese und aberrante Gefäßdifferenzierung. Semin Cancer Biol. doi:10.1016/j.semcancer. 2014.01.008

5. Finkenzeller, G., Graner, S., Kirkpatrick, CJ, Fuchs, S. & Stark, GB (2009). Beeinträchtigtes vaskulogenes Potenzial endothelialer Vorläuferzellen in vivo im Vergleich zu menschlichen Endothelzellen der Nabelschnurvene in einem Sphäroid-basierten Implantationsmodell. Zellproliferation, 42(4), 498–505. https://doi.org/10.1111/j.1365-2184.2009.00610.x

6. Heiss M, Hellström M, Kalén M, May T, Weber H, Hecker M, Augustin HG, Korff T. Endothelzellsphäroide als vielseitiges Werkzeug zur Untersuchung der Angiogenese in vitro. FASEB J. 2015 Jul;29(7):3076-84. doi: 10.1096/fj.14-267633. Epub 2015. April 9. PMID: 25857554.

7. Lipps, C., Badar, M., Butueva, M. et al. Der Proliferationsstatus definiert die funktionellen Eigenschaften von Endothelzellen. Zelle. Mol. Lebenswissenschaft. 74, 1319–1333 (2017). https://doi.org/10.1007/s00018-016-2417-5

8. TriggleChris R., Samuel Samson Mathews, Ravishankar Shalini, MareiIsra, Arunachalam Gnanapragasam und Ding Hong. Das Endothel: beeinflusst die glatte Gefäßmuskulatur auf vielfältige Weise. Kanadisches Journal für Physiologie und Pharmakologie. 90(6): 713-738. (2012) https://doi.org/10.1139/y2012-073