Asthma in frischem menschlichem Lungengewebe

Asthma in frischem menschlichem Lungengewebe

Asthma zählt weltweit zu den häufigsten Lungenerkrankungen. Wesentliche Merkmale dieser Krankheit lassen sich ex vivo in frischen Lungenschnitten, sogenannten »Precision-Cut Lung Slices« (PCLS), darstellen. PCLS enthalten Epithelzellen, Fibroblasten, glatte Muskelzellen, Nervenfasern und sogar Immunzellen wie antigenpräsentierende Zellen und T-Zellen. Das Gewebe ist unvermindert vital. Die Zellen in den Gewebeschnitten interagieren miteinander und spiegeln dadurch die hochspezialisierte Funktion der Lunge wider.

Wir verwenden Lungengewebe von Versuchstieren und menschlichen Spendern. Das Gewebe wird ex vivo gegenüber Proteinen exponiert, die nachweislich in der Pathophysiologie des Asthma bronchiale eine wichtige Rolle spielen, beispielsweise IL-13. Ferner ist es möglich, das Gewebe gegenüber gängigen Allergenen wie Ovalbumin oder Hausstaubmilbenextrakt passiv zu sensibilisieren. Anschließend wird das Gewebe auf Immunreaktionen, Veränderungen im Zellphänotyp, Atemwegstoxizität sowie auf Verengungen und Erweiterungen der Atemwege und der Blutgefäße untersucht. Dadurch lassen sich Merkmale von Asthma erforschen – und zwar in unterschiedlichen Spezies einschließlich des Menschen. Nach unseren Ergebnissen sind die Reaktionen in PCLS in hohem Maße mit denen im lebenden Organismus vergleichbar. Sie können somit für prädiktive Aussagen zu Reaktionen in der Lunge herangezogen werden.

 

Untersuchungskriterien

  • Allergische Frühreaktion
  • Bronchiale Hyperreagibilität
  • Entzündungsfördernde Reaktionen

Analysen

  • Gewebevitalität: Beurteilung mittels LDH-Test, WST-1-Test, Calcein-AM-/EthD-1-Färbung  
  • Verengung der Atemwege mittels Videomikroskopie: allergische Frühreaktion (EAR) – Reaktion der Atemwege auf Allergenexposition; bronchiale Hyperreagibilität (AHR) – Reaktion der Atemwege auf Methacholinexposition
  • Entzündungsfördernde Reaktionen im Lungengewebe: Zytokinkonzentrationen mittels ELISA oder MSD; Proteinexpression mittels Western Blot
  • Histologische Untersuchungen: klassische Färbungen, Histopathologie, Immunhistochemie und Bewertung
  • Analyse von Lungengewebe: RNA-Isolierung für Genexpressionsanalysen

Publikationen

  1. Switalla S, Lauenstein L, Prenzler F, Knothe S, Förster C, Fieguth HG, Pfennig O, Schaummann F, Martin C, Guzman CA, Ebensen T, Müller M, Hohlfeld JM, Krug N, Braun A, Sewald K. Natural innate cytokine response to immunomodulators and adjuvants in human precision-cut lung slices. Toxicol Appl Pharmacol 246 (2010): 107-115.
  2. Switalla S, Knebel J, Ritter D, Krug N, Braun A, Sewald K. Effects of acute in vitro exposure of murine precision-cut lung slices to gaseous nitrogen dioxide and ozone in an air-liquid interface (ALI) culture. Toxicol Lett 196 (2010): 117-124.
  3. Seehase S, Schlepütz M, Switalla S, Mätz-Rensing K, Kaup FJ, Zöller M, Schlumbohm C, Fuchs E, Lauenstein HD, Winkler C, Kuehl AR, Uhlig S, Braun A, Sewald K, Martin C. Bronchoconstriction in nonhuman primates: a species comparison. J Appl Physiol 111 (2011): 791-798.
  4. Seehase S, Lauenstein HD, Schlumbohm C, Switalla S, Neuhaus V, Förster C, Fuchs E, Kaup FJ, Zöller M, Braun A, Sewald K, Knauf S. LPS-induced lung inflammation in marmoset monkeys – an acute model for anti-inflammatory drug testing. PLoS ONE 28. August 2012, doi: 10.1371/journal.pone.0043709.
  5. Lauenstein L, Switalla S, Prenzler F, Seehase S, Pfennig O, Förster C, Fieguth H, Braun A, Sewald K. Assessment of immunotoxicity induced by chemicals in human precision-cut lung slices (PCLS). Toxicol In Vitro 28 (2014): 588-599.
  6. Hess A, Wang-Lauenstein L, Braun A, Kolle SN, Landsiedel R, Liebsch M, Ma-Hock L, Pirow R, Schneider X, Steinfath M, Vogel S, Martin C, Sewald K. Prevalidation of the ex-vivo model PCLS for prediction of respiratory toxicity, Toxicol In Vitro 32 (2016): 347-61.