Name: an air-liquid interface bronchial epithelial model for realistic, repeated inhalation exposure to airborne particles for toxicity testing
Uploaded: 2020-05-13T14:00:00
Duration: 9 min 29 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Air-liquid Interface Bronchial Epithelial Model for Realistic, Repeated Inhalation Exposure to Airborne Particles for Toxicity Testing at JoVE.com

ويمول هذا العمل من قبل دورية مشروع الاتحاد الأوروبي (أدوات ذات أساس فسيولوجي من أجل المخاطر النانوية الواقعية) ووزارة الصحة والرفاه والرياضة الهولندية (المشروع V/050012). نود أن نشكر الدكتورة إيفون ستال والدكتور يان فان بنثم على مراجعة المخطوطة بشكل نقدي.

<ol>
	<li>Geiser, M., Jeannet, N., Fierz, M., Burtscher, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluating+Adverse+Effects+of+Inhaled+Nanoparticles+by+Realistic+In+Vitro+Technology.">Evaluating Adverse Effects of Inhaled Nanoparticles by Realistic In Vitro Technology.</a> Nanomaterials (Basel). 7 (2), 49 (2017).</li><li>Herzog, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mimicking+exposures+to+acute+and+lifetime+concentrations+of+inhaled+silver+nanoparticles+by+two+different+in+vitro+approaches.">Mimicking exposures to acute and lifetime concentrations of inhaled silver nanoparticles by two different in vitro approaches.</a> The Beilstein Journal of Nanotechnology. 5, 1357-1370 (2014).</li><li>Lenz, A. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+dose-controlled+system+for+air-liquid+interface+cell+exposure+and+application+to+zinc+oxide+nanoparticles.">A dose-controlled system for air-liquid interface cell exposure and application to zinc oxide nanoparticles.</a> Particle and Fibre Toxicology. 6, 32 (2009).</li><li>Paur, H. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-vitro+cell+exposure+studies+for+the+assessment+of+nanoparticle+toxicity+in+the+lung-A+dialog+between+aerosol+science+and+biology.">In-vitro cell exposure studies for the assessment of nanoparticle toxicity in the lung-A dialog between aerosol science and biology.</a> Journal of Aerosol Science. 42 (10), 668-692 (2011).</li><li>Lacroix, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Air-Liquid+Interface+In+Vitro+Models+for+Respiratory+Toxicology+Research:+Consensus+Workshop+and+Recommendations.">Air-Liquid Interface In Vitro Models for Respiratory Toxicology Research: Consensus Workshop and Recommendations.</a> Applied in vitro Toxicology. 4 (2), 91-106 (2018).</li><li>Loret, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Air-liquid+interface+exposure+to+aerosols+of+poorly+soluble+nanomaterials+induces+different+biological+activation+levels+compared+to+exposure+to+suspensions.">Air-liquid interface exposure to aerosols of poorly soluble nanomaterials induces different biological activation levels compared to exposure to suspensions.</a> Particle and Fibre Toxicology. 13 (1), 58 (2016).</li><li>Zhu, Y., Chidekel, A., Shaffer, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cultured+human+airway+epithelial+cells+(calu-3):+a+model+of+human+respiratory+function,+structure,+and+inflammatory+responses.">Cultured human airway epithelial cells (calu-3): a model of human respiratory function, structure, and inflammatory responses.</a> Critical Care Research and Practice. 2010, (2010).</li><li>Braakhuis, H. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progress+and+future+of+in+vitro+models+to+study+translocation+of+nanoparticles.">Progress and future of in vitro models to study translocation of nanoparticles.</a> Archives in Toxicology. 89 (9), 1469-1495 (2015).</li><li>Ren, H., Birch, N. P., Suresh, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Optimised+Human+Cell+Culture+Model+for+Alveolar+Epithelial+Transport.">An Optimised Human Cell Culture Model for Alveolar Epithelial Transport.</a> PLoS One. 11 (10), 0165225 (2016).</li><li>Srinivasan, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TEER+measurement+techniques+for+in+vitro+barrier+model+systems.">TEER measurement techniques for in vitro barrier model systems.</a> Journal of Laboratory Automation. 20 (2), 107-126 (2015).</li><li>Papazian, D., Wurtzen, P. A., Hansen, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarized+Airway+Epithelial+Models+for+Immunological+Co-Culture+Studies.">Polarized Airway Epithelial Models for Immunological Co-Culture Studies.</a> International Archives of Allergy and Immunology. 170 (1), 1-21 (2016).</li><li>Jeong, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+model+for+predicting+acute+inhalation+toxicity+by+using+a+Calu-3+epithelium+cytotoxicity+assay.">In vitro model for predicting acute inhalation toxicity by using a Calu-3 epithelium cytotoxicity assay.</a> Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 98, 106576 (2019).</li><li>Grainger, C. I., Greenwell, L. L., Lockley, D. J., Martin, G. P., Forbes, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Culture+of+Calu-3+cells+at+the+air+interface+provides+a+representative+model+of+the+airway+epithelial+barrier.">Culture of Calu-3 cells at the air interface provides a representative model of the airway epithelial barrier.</a> Pharmacology Research. 23 (7), 1482-1490 (2006).</li><li>Harcourt, J. L., Caidi, H., Anderson, L. J., Haynes, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+the+Calu-3+cell+line+as+a+model+of+in+vitro+respiratory+syncytial+virus+infection.">Evaluation of the Calu-3 cell line as a model of in vitro respiratory syncytial virus infection.</a> Journal of Virological Methods. 174 (1-2), 144-149 (2011).</li><li>. Vitrocell&#174; Automated Exposure Station Available from: <a target="_blank" href="https://www.vitrocell.com/inhalation-toxicology/exposure-systems/automated-exposure-station1">https://www.vitrocell.com/inhalation-toxicology/exposure-systems/automated-exposure-station1</a> (2019)</li><li>M&#252;lhopt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toxicity+testing+of+combustion+aerosols+at+the+air-liquid+interface+with+a+self-contained+and+easy-to-use+exposure+system.">Toxicity testing of combustion aerosols at the air-liquid interface with a self-contained and easy-to-use exposure system.</a> Journal of Aerosol Science. 96, 38-55 (2016).</li><li>. VITROCELL&#174; Cloud for the exposure to liquid aerosols Available from: <a target="_blank" href="https://www.vitrocell.com/inhalation-toxicology/exposure-systems/vitrocell-cloud-system">https://www.vitrocell.com/inhalation-toxicology/exposure-systems/vitrocell-cloud-system</a> (2019)</li><li>Endes, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+in+vitro+testing+strategy+towards+mimicking+the+inhalation+of+high+aspect+ratio+nanoparticles.">An in vitro testing strategy towards mimicking the inhalation of high aspect ratio nanoparticles.</a> Particle and Fibre Toxicology. 11 (1), 40 (2014).</li><li>Lenz, A. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+bioactive+delivery+of+aerosolized+drugs+to+human+pulmonary+epithelial+cells+cultured+in+air-liquid+interface+conditions.">Efficient bioactive delivery of aerosolized drugs to human pulmonary epithelial cells cultured in air-liquid interface conditions.</a> Am J Respir Cell Mol Biol. 51 (4), 526-535 (2014).</li><li>Borm, P. J., Tran, L., Donaldson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+carcinogenic+action+of+crystalline+silica:+a+review+of+the+evidence+supporting+secondary+inflammation-driven+genotoxicity+as+a+principal+mechanism.">The carcinogenic action of crystalline silica: a review of the evidence supporting secondary inflammation-driven genotoxicity as a principal mechanism.</a> Critical Reviews in Toxicology. 41 (9), 756-770 (2011).</li><li>Borm, P. J. A., Fowler, P., Kirkland, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+updated+review+of+the+genotoxicity+of+respirable+crystalline+silica.">An updated review of the genotoxicity of respirable crystalline silica.</a> Particle and Fibre Toxicology. 15 (1), 23 (2018).</li><li>Kawasaki, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mechanistic+review+of+silica-induced+inhalation+toxicity.">A mechanistic review of silica-induced inhalation toxicity.</a> Inhalation Toxicology. 27 (8), 363-377 (2015).</li><li>Sayes, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changing+the+dose+metric+for+inhalation+toxicity+studies:+short-term+study+in+rats+with+engineered+aerosolized+amorphous+silica+nanoparticles.">Changing the dose metric for inhalation toxicity studies: short-term study in rats with engineered aerosolized amorphous silica nanoparticles.</a> Inhalation Toxicology. 22 (4), 348-354 (2010).</li><li>Driscoll, K. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+response+to+inhaled+silica+or+titanium+dioxide.">Pulmonary response to inhaled silica or titanium dioxide.</a> Toxicology and Applied Pharmacology. 111 (2), 201-210 (1991).</li><li>Muhle, H., Kittel, B., Ernst, H., Mohr, U., Mermelstein, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neoplastic+lung+lesions+in+rat+after+chronic+exposure+to+crystalline+silica.">Neoplastic lung lesions in rat after chronic exposure to crystalline silica.</a> Scandinavian Journal of Work, Environment and Health. 21, 27-29 (1995).</li><li>Peeters, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silica-induced+NLRP3+inflammasome+activation+in+vitro+and+in+rat+lungs.">Silica-induced NLRP3 inflammasome activation in vitro and in rat lungs.</a> Particle and Fibre Toxicology. 11, 58 (2014).</li><li>Reuzel, P. G., Bruijntjes, J. P., Feron, V. J., Woutersen, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subchronic+inhalation+toxicity+of+amorphous+silicas+and+quartz+dust+in+rats.">Subchronic inhalation toxicity of amorphous silicas and quartz dust in rats.</a> Food and Chemical Toxicology. 29 (5), 341-354 (1991).</li><li>Arts, J. H., Muijser, H., Duistermaat, E., Junker, K., Kuper, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Five-day+inhalation+toxicity+study+of+three+types+of+synthetic+amorphous+silicas+in+Wistar+rats+and+post-exposure+evaluations+for+up+to+3+months.">Five-day inhalation toxicity study of three types of synthetic amorphous silicas in Wistar rats and post-exposure evaluations for up to 3 months.</a> Food and Chemical Toxicology. 45 (10), 1856-1867 (2007).</li><li>Cho, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammatory+mediators+induced+by+intratracheal+instillation+of+ultrafine+amorphous+silica+particles.">Inflammatory mediators induced by intratracheal instillation of ultrafine amorphous silica particles.</a> Toxicology Letters. 175 (1-3), 24-33 (2007).</li><li>Herzog, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exposure+of+silver-nanoparticles+and+silver-ions+to+lung+cells+in+vitro+at+the+air-liquid+interface.">Exposure of silver-nanoparticles and silver-ions to lung cells in vitro at the air-liquid interface.</a> Particle and Fibre Toxicology. 10 (1), 11 (2013).</li><li>M&#252;lhopt, S., Diabate, S., Krebs, T., Weiss, C., Paur, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lung+toxicity+determination+by+in+vitro+exposure+at+the+air+liquid+interface+with+an+integrated+online+dose+measurement.">Lung toxicity determination by in vitro exposure at the air liquid interface with an integrated online dose measurement.</a> Journal of Physics: Conference Series. 170, 012008 (2009).</li><li>van Ravenzwaay, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+fate+and+effects+of+three+particles+of+different+surface+properties:+nano-TiO(2),+pigmentary+TiO(2)+and+quartz.">Comparing fate and effects of three particles of different surface properties: nano-TiO(2), pigmentary TiO(2) and quartz.</a> Toxicology Letters. 186 (2), 152-159 (2009).</li><li>Henderson, R. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+the+inflammatory+response+of+the+lung+to+inhaled+versus+instilled+particles+in+F344+rats.">A comparison of the inflammatory response of the lung to inhaled versus instilled particles in F344 rats.</a> Fundamental and Applied Toxicology. 24 (2), 183-197 (1995).</li></ol>

ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

هذه الورقة تصف طريقة استزراع الخلايا الظهارية القصبية البشرية تحت ALI وتعريض هذا النموذج الشعب الهوائية للهباء الجوي أو الغازات. وميزة استخدام الخلايا Calu-3 هي أنها تشكل تقاطعات ضيقة، وتظل أحادية الطبقة، وقادرة على تحمل تدفق الهواء، ويمكن أن تكون مثقفة لأسابيع في ALI، على عكس العديد من أنواع الخلايا الأخرى (على سبيل المثال، 16HBE، H292، و BEAS-2B). باستخدام محطة التعرض الآلي® VITROCELL (AES) لديه ميزة أن الخلايا يمكن أن تتعرض في ظروف واقعية و ذات صلة حيث يمكن تطبيق تركيزات منخفضة باستخدام تدفق الهواء المستمر.
نظم التدفق المستمر، مثل AES، لها مزايا مقارنة باستخدام أنظمة السحابة3،32، والتي تستخدم حجب واحد من تعليق. التدفق المستمر هو أكثر واقعية ويتم التحكم في العديد من المتغيرات مثل معدل التدفق والرطوبة ودرجة الحرارة. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تعزيز ترسب باستخدام حقل كهربائي. وأخيراً، يتم رصد خصائص الهباء الجوي مثل الحجم وتركيز العدد والكتلة عبر الإنترنت. ومن المساوئ أن نظم التدفق المستمرة أكثر تعقيدا مقارنة بالنظم السحابية. ولذلك، من المهم إجراء تجارب تحضيرية تركز على خصائص الجسيمات في الهباء الجوي والجرعة التي يتم تسليمها في الإدراج. ويمكن بعد ذلك ضبط التركيز الأولي للجسيمات و AES من أجل تحقيق الجرعة المطلوبة على الخلايا33. اعتمادا على نوع الجسيمات التي يجري اختبارها، يمكن أن تختلف طريقة توليد الهباء الجوي. يعتمد استخدام الترسيب الكهربائي على نوع الجسيمات ويعمل بشكل أفضل للجسيمات المعدنية. بالنسبة للجسيمات ذات الشحنة السطحية الموجبة، ينبغي تطبيق حقل كهرباءً سالبًا والعكس بالعكس.
قد يكون اختيار تركيزات التعرض صعبًا لأي تجربة تعرض للهواء والسائل. وبالنسبة للتعرض للضّرّ، كان الهدف هو تحقيق جرعة تراكمية إجماليّة قدرها 1 ميكروغرام/سم2 بعد التعرّض لمدة 3 أسابيع، و5 أيام في الأسبوع، و4 ساعات في اليوم. هذه الجرعة هي مماثلة للجرعات التي تسبب تأثير في الجسم الحي21,25,27,32,33. وعند تنفيذ التعرض، كان هناك بعض التباين بين أيام التعرض المختلفة. ورغم أن الجرعة المودعة الفعلية التي تبلغ 1.6 ميكروغرام/سم2 أعلى من الجرعة التي كانت موجهة إلى 1 ميكروغرام/سم2، فإن الجرعة ربما كانت منخفضة جداً بحيث لا تسمح بملاحظة الآثار في نموذج Calu-3. ولم تلاحظ سوى اختلافات طفيفة في استجابة الـ تير، والقابلية للبقاء، والسيتوكين بين التعرض للهواء النظيف والتعرض لـ DQ12، ولم تكن هذه الاختلافات ذات دلالة إحصائية. تفسير الملاحظة التي تعرض DQ12 لمدة 3 أسابيع لم تستحث آثار كبيرة في الخلايا Calu-3 هو أن الضامة كانت تفتقر إلى نموذج Calu-3. ربما, بعد DQ12 امتصاص الضامة إنتاج السيتوكينات proinflammatory التي قد تؤثر على الخلايا Calu-3. تفسير آخر هو أن الدفعة DQ12 التي استخدمت للتجارب لم تكن رد الفعل كما هو متوقع. عند استخدام LPS كمادة مراقبة إيجابية، لا تظهر استجابة Calu-3، كما تقاس بزيادة في إطلاق LDH وزيادة في إطلاق TNF-α. وهذا يشير إلى أن النموذج يمكن الكشف عن سمية.
نموذج الخلية Calu-3 لديه العديد من المزايا، كما نوقش في قسم النتائج. وعلاوة على ذلك، عندما مثقف لفترة أطول في ALI، يمكن أن تنمو الخلايا Calu-3 أهداب / أهداب تشبه الهياكل13 وإنتاج المخاط11،12،13. على الرغم من هذه المزايا ، فإن النموذج له قيود فيما يتعلق بأهميته الفسيولوجية. تنشأ خطوط الخلايا Calu-3 من غدية، في حين أن 16HBE و BEAS-2B ينشأان من الأنسجة السليمة. لسوء الحظ، فإن الأخيرين ليست مناسبة للتعرض ALI المتكرر لأنها لا تبقى أحادية مستقرة مع مرور الوقت. وثمة قيد آخر من نموذج Calu-3 هو أنه يمثل فقط نوع خلية واحدة. في الرئة البشرية، توجد أنواع خلايا متعددة تتفاعل وتستجيب بشكل مختلف للتعرض. سوف تترسب الجسيمات المستنشقة في مناطق مختلفة من الرئتين اعتمادا على حجمها الأيرودينامية. هذا هو المكان الذي تتصل الجسيمات حاجز الخلية الظهارية، كما تحاكيها نموذج Calu-3. في الرئة البشرية، تنجذب الضامة السنخية إلى الجسيمات، وتغمرها، وتمسحها من الرئتين. كما تلعب الضامة دورًا أساسيًا في استجابة الالتهابات للتعرض للجسيمات. ولذلك، تبذل جهود لتوسيع نموذج Calu-3 عن طريق إضافة الضامة الأولية لتقليد حاجز الرئة عن كثب. وعيب الضامة هو أنها تبقى قابلة للحياة فقط لمدة 7 أيام فقط عندما مثقف على رأس الخلايا Calu-3 في ALI. لذلك، يجب قراءة الضامة أسبوعياً لتحويل نموذج Calu-3 الحالي إلى نموذج لزراعة تعايشية. ويجري حاليا تحسين بروتوكول الزراعة التكُنّية.
وبالنظر إلى ما سبق، فإن نموذج الشعب الهوائية Calu-3 هو نموذج مناسب للتعرض المتكرر للهباء الجوي من المواد القابلة للذوبان جزئيا مثل المواد الكيميائية من دخان السجائر و LPS. هذه المواد القابلة للذوبان تحفز زيادات كبيرة في ردود السيتوكين في الخلايا Calu-3. لاختبار الجسيمات غير القابلة للذوبان مثل عادم الديزل وDQ12، هناك حاجة إلى نموذج الزراعة المشتركة، لأن الضامة تلعب دورا حاسما في تحريض الآثار عن طريق التعرض للجسيمات.
وبالنسبة للتعرض الموصوف، تم استخدام أغشية إدخال بمسام 3.0 ميكرومتر. والسبب الرئيسي لاختيار هذا النوع من إدراج هو أنه من الممكن لاختبار نقل المواد النانوية. عند استخدام أصغر حجم المسام 0.4 μm، agglomerates الجسيمات لن تكون قادرة على عبور غشاء إدراج. عيب استخدام حجم المسام الكبيرة هو أن الخلايا تحتاج إلى وقت أطول لتنمو التقاء وأنه من الصعب أكثر تصور مورفولوجيا الخلايا باستخدام المجهر الخفيف. للتحقق من أن الخلايا تشكل طبقة أحادية التقاء، يجب أن يكون TEER > 1000 Ω × سم2 قبل بدء التعرض.
معا، ونموذج الشعب الهوائية Calu-3 المعروضة هنا هو مناسبة للاستخدام للتعرض المتكرر للهباء الجوي، على الأقل تصل إلى 3 أسابيع. النموذج يمكن أن تصمد أمام كونها مثقفة وتتعرض عبر تدفق الهواء المستمر وقادرة على الكشف عن سمية ظهارة الشعب الهوائية.

الرئتان عرضة للتعرض للاستنشاق للجسيمات المحمولة جواً. لتقييم السمية المحتملة للجسيمات المحمولة جوا، وقد أحرز تقدم لتطوير واجهة الهواء والسائل (ALI) نظم التعرض1،2،3،4،5. وتتيح نظم التعرض لـ ALI نماذج تعرض أكثر صلة وواقعية مقارنة بالتعرض المغمور التقليدي عبر الوسط الثقافي الذي يغير خصائص وحركيات الجسيمات6. تضع أنظمة التعرض لـ ALI مطالب محددة على نماذج ثقافة الخلية ، حيث تفتقر النماذج إلى الثقافة المتوسطة وبالتالي العناصر الغذائية في الجانب المحمول. تتأثر العديد من نماذج الخلايا سلبًا بزرعها وفضحها في الهواء (على سبيل المثال، الجفاف) وتظل قابلة للحياة لبضعة أيام فقط. وهذا يحد من ظروف التعرض التي يمكن استخدامها في هذه النماذج: وعادة ما يتم تطبيق تركيزات عالية نسبيا في غضون فترة قصيرة من الزمن كسحابة (أي قطرات تحتوي على جسيمات، والتي تستقر بسرعة). ولا تعكس هذه الظروف التجريبية التعرض الواقعي الطويل الأجل لتركيزات منخفضة من الجسيمات؛ وبالتالي، يمكن أن تكون مسألة أهمية النتائج موضع تساؤل. للتغلب على هذه القيود، تم تحسين الثقافة والتعرض بروتوكول لنموذج الشعب الهوائية التي تتكون من خط الخلية الظهارية الشعب الهوائية الإنسان Calu-37.
معظم نماذج الرئة في المختبر المستخدمة في التعرض ALI تحتوي على خطوط الخلية الأخرى مثل A549، BEAS-2B، و 16HBE14o-(16HBE) أو الخلايا الأولية كأساس8. هذه الخطوط الخلوية لها عيب أنها تبقى قابلة للحياة لبضعة أيام فقط عندما مثقف في ALI. بالإضافة إلى ذلك، بعض هذه خطوط الخلية فوق النمو عند مثقف لفترة أطول من 5 أيام. وأخيرا، الخلايا A549 يغيب عن تقاطعات ضيقة وظيفية، وبالتالي لا يمكن أن تشكل حاجز ضيق اللازمة لتقليد الرئتين9،10. الخلايا الظهارية الأولية قد يكون خيارا جيدا للتعرض ALI كما أنها يمكن أن تكون مثقفة في ALI لأسابيع. ومع ذلك، تختلف الخلايا الأولية من دفعة إلى أخرى، وأكثر صعوبة للحفاظ عليها، وأكثر تكلفة مقارنة بخطوط الخلايا، مما يجعلها أقل ملاءمة لاختبار السمية والفرز. عند مقارنة مختلف خطوط الخلايا الظهارية القصبية البشرية (16HBE، Calu-3، H292، وPIAS-2B)، فقط الخلايا Calu-3 تلبية جميع المعايير اللازمة للتعرض واقعية، ALI المتكررة: أنها تبقى قابلة للحياة لأسابيع في حين مثقف في ALI، وتوفير سلامة حاجز عال، لا الإفراط في النمو، وسهلة الثقافة والحفاظ عليها. الخلايا Calu-3 تنشأ من غدية و هي قادرة على إنتاج المخاط11,12. هناك تناقضات حول ما إذا كان يمكن تطوير الخلايا أهداب11,13. Calu-3 الخلايا هي أيضا نموذج مناسب لدراسة التهابات فيروس متزامن الجهاز التنفسي (RSV) التي تصيب الخلايا الظهارية مجرى الهواءciliated 14.
وإلى جانب نموذج الخلية، يتم استخدام نظام التعرض الآلي (AES) للتعرض للهواء السائل للهباء الجوي15،16. لدى AES ميزة أنه يستخدم تدفق الهواء المستمر لتعرض نموذج الخلية للهباء الجوي. وهذا على النقيض من غيرها من أنظمة التعرض للهواء والسائلة التي عادة ما تستخدم تركيزات عالية نسبيا في غضون فترة قصيرة من الزمن كسحابة (أي، قطرات تحتوي على الجسيمات التي تستقر بسرعة)17،18،19. ولا تعكس هذه النظم السحابية التعرض الواقعي على المدى الطويل لتركيزات منخفضة من الجسيمات. من خلال تطبيق تدفق الهواء المستمر باستخدام AES، يمكن أن يتعرض نموذج الخلية لتركيز منخفض من الجسيمات على مدى فترة زمنية أطول، مما يعكس ظروف التعرض واقعية. ميزة أخرى على أنظمة السحب هو أن AES لديه الخيار لربط أجهزة توصيف الجسيمات، مما يسمح بقياس حجم الجسيمات، وتركيز العدد، والكتلة مع مرور الوقت. وهناك قيد من AES هو أنه يستخدم تدفق الهواء عالية نسبيا بين 10 مل / دقيقة و 100 مل / دقيقة.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.01 M NaOH</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S5881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.1M (x10) PBS</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14200-059</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2&#8217;,7&#8217;-dichlorodihydrofluoresin diacetate (DCFH2-DA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D6883</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-Morpholinosydnonimine hydrochloride (SIN-1 hydrochloride)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab141525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amphotericin B</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>15290</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automated exposure station</td>
			<td>Vitrocell</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell proliferation reagent WST-1</td>
			<td>Roche</td>
			<td>11644807001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CPC</td>
			<td>TSI inc., St Paul MN, USA</td>
			<td>3022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cytotoxicity detection kit LDH</td>
			<td>Roche</td>
			<td>11644793001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DQ12</td>
			<td>IOM</td>
			<td></td>
			<td>nanomaterials</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ELISA Ready-SET-Go</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>88-8086-86, 88-7399-88</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EVOM2</td>
			<td>World Precision Instruments Inc., FL, USA</td>
			<td>EVOM2-STX2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>Greiner bio-one</td>
			<td>758093</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow splitter</td>
			<td>TSI inc., St Paul MN, USA</td>
			<td>model 3708</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescein diacetate (F-DA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F7378</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HBSS</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>14175</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>CKX41</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass flow controllers</td>
			<td>MFC, Bronkhorst, the Netherlands</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol (analytical grade)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>34860</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microbalance</td>
			<td>Sartorius, Goettingen, Germany</td>
			<td>ME-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Minimum essential medium (MEM) + GlutaMAX</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>41090</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NEAA</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>11140</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OPS</td>
			<td>TSI inc., St Paul MN, USA</td>
			<td>3339</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pen/Strep</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>15140</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phenol red free MEM</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10500-064</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pure water</td>
			<td>Merck</td>
			<td>MilliQ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SMPS</td>
			<td>TSI inc., St Paul MN, USA</td>
			<td>3936</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spray nozzle</td>
			<td>Schlick, Coburg, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon filters</td>
			<td>Pall</td>
			<td>R2PJ46</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEOM</td>
			<td>Rupprecht &#38; Patashnick NY, USA</td>
			<td>series 1400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue culture flask</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>690175, 658175, 660175</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transwell inserts</td>
			<td>Corning</td>
			<td>3460, 3462</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin-EDTA</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Inc.</td>
			<td>25300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptan Blue</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T8154</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an air-liquid interface bronchial epithelial model for realistic, repeated inhalation exposure to airborne particles for toxicity testing

وفيما يتعلق باختبار السمية للجسيمات المحمولة جوا، تم تطوير نظم للتعرض للواجهة البينية الهوائية السائلة (ALI) من أجل الاختبارات المختبرية من أجل محاكاة ظروف التعرض الواقعية. وهذا يضع مطالب محددة على نماذج ثقافة الخلية. تتأثر أنواع كثيرة من الخلايا سلباً بالتعرض للهواء (على سبيل المثال، الجفاف) ولا تبقى قابلة للحياة إلا لبضعة أيام. وهذا يحد من حالات التعرض التي يمكن استخدامها في هذه النماذج: وعادة ما يتم تطبيق تركيزات عالية نسبيا كسحابة (أي قطرات تحتوي على جسيمات، والتي تستقر بسرعة) في غضون فترة قصيرة من الزمن. ولا تعكس هذه الظروف التجريبية التعرض الواقعي الطويل الأجل لتركيزات منخفضة من الجسيمات. للتغلب على هذه القيود استخدام خط الخلايا الظهارية القصبية بشرية، تم التحقيق في Calu-3. هذه الخلايا يمكن أن تكون مثقفة في ظروف ALI لعدة أسابيع مع الاحتفاظ مورفولوجيا صحية و أحادية مستقرة مع تقاطعات ضيقة. وبالإضافة إلى ذلك، هذا النموذج الشعب الهوائية هو مناسبة لاختبار آثار التعرض المتكرر لتركيزات منخفضة وواقعية من الجسيمات المحمولة جوا باستخدام نظام التعرض ALI. يستخدم هذا النظام تدفق الهواء المستمر على عكس أنظمة التعرض ALI الأخرى التي تستخدم البخاخة واحدة تنتج سحابة. ولذلك، فإن نظام التدفق المستمر مناسب للتعرض المتكرر والمطول للجسيمات المحمولة جواً مع الرصد المستمر لخصائص الجسيمات وتركيز التعرض والجرعة التي يتم تسليمها. معا, هذا النموذج الشعب الهوائية, في تركيبة مع نظام التعرض للتدفق المستمر, قادر على محاكاة واقعية, ظروف التعرض للاستنشاق المتكررة التي يمكن استخدامها لاختبار السمية.

توفر هذه المقالة طريقة استزراع وفضح الخلايا الظهارية القصبية البشرية في ALI التي تحاكي ظروف التعرض للاستنشاق الواقعية المتكررة التي يمكن استخدامها لاختبار السمية. 10- إن خصائص كل من نموذج الخلية ونظام التعرض لها ضرورية لتحقيق نموذج واقعي للتعرض للاستنشاق يمكن استخدامه في حالات التعرض المتكررة. وترد أدناه النتائج المتعلقة بهذه الخصائص.
متطلبات نموذج الخلية والتحديد
عند اختيار نموذج خلية مناسب، يجب أن تؤخذ الخصائص التالية في الاعتبار:
<ol><li>يجب أن يكون نموذج الخلية قادرًا على تشكيل أحادية الالتقاء مع تقاطعات ضيقة تعمل لمحاكاة حاجز الرئة.</li>
<li>يجب أن يظهر نموذج الخلية الأداء الأمثل عندما يتعرض بشكل متكرر للهواء مكيف (درجة الحرارة والرطوبة).</li>
<li>يجب أن يستجيب نموذج الخلية إلى التعرض.</li>
</ol>بدأت هذه الدراسة مع أربعة خطوط الخلايا الظهارية القصبية البشرية المختلفة: 16HBE، Calu-3، H292، وPIAS-2B. وتستخدم جميع هذه على نطاق واسع لاختبار سمية المواد النانوية والمواد الكيميائية. ومن بين خطوط الخلايا الأربعة، لم تفِ إلا خلايا Calu-3 بجميع المتطلبات المذكورة أعلاه. شكلت الخلايا أحادية الطبقات مع تقاطعات ضيقة (الشكل 3) التي ظلت حاجزًا ثابتًا بمرور الوقت كما تم قياسه بواسطة TEER ، في حين أن خطوط الخلايا الأخرى إما لم تشكل حاجزًا أو أظهرت انخفاضًا في وظيفة الحاجز عند استزراعها في ALI (الشكل 4). وبالإضافة إلى ذلك، يميل H292 و BEAS-2B إلى النمو المفرط في طبقات خلايا متعددة عندما تكون مثقفة لفترة زمنية أطول. اختلف زراعة الخلايا المغمورة التقليدية واستزراع ALI بشكل كبير ، لأنه في المغذيات ALI كانت متوفرة فقط من الجانب القاعدي وتتعرض الخلايا لظروف جافة في الجانب apical. يمكن أن تسبب هذه الحالات الإجهاد لنماذج الخلية، والتي يمكن ملاحظتها من خلال قياس صلاحية الخلية بمرور الوقت. خطوط الخلية 16HBE، H292، و BEAS-2B أظهرت جميع الافراج عن زيادة LDH عندما مثقف في ALI، في حين أظهرت الخلايا Calu-3 فقط طفيف LDH الإفراج(الشكل 5).
وبعد ذلك، تم اختبار استجابة نموذج Calu-3 للمواد. كمادة مراقبة إيجابية، تم إعطاء LPS عن طريق البخ إلى الجانب apical من النموذج. وكانت الجرعة المودعة 0.25 ميكروغرام/سم2. وأظهرت الخلايا Calu-3 رد فعل على lipopolysaccharide (LPS) عن طريق زيادة في الافراج عن LDH وفي عامل نخر الورم ألفا (TNF-α) الإفراج(الشكل 6).
وأخيراً، تعرضت الطبقة الأحادية Calu-3 للمواد النانوية الكوارتز (DQ12) (IOM, Edinburgh). السيليكا البلورية يمكن أن تحفز السيلكوسية وقد تسبب أيضا أورام الرئة. ولذلك، فإن الوكالة الدولية لبحوث السرطان (IARC) قد صنفت السيليكا البلورية باعتبارها المجموعة الأولى الإنسان المسرطنة20. ويعتقد أن آلية عمل السيليكا البلورية أن يكون عن طريق تحريض التهاب مستمر الناجم عن سطحه التفاعلي21,22,23. عدة في دراسات في الجسم الحي في كل من الفئران والجرذان تقرير التعريفي من الالتهابات والتغيرات في علم الأنسجة, بما في ذلك الأورام والتليف, بعد التعرض استنشاق السيليكاالبلورية 24,25,26,27,28,29. وقد لوحظت جميع هذه الآثار بعد التعرض المتكرر و/أو المتابعة الطويلة الأجل. تم استخدام نموذج Calu-3 للتحقيق فيما إذا كان يمكن محاكاة الملاحظات من الدراسات الحية باستخدام نموذج في المختبر يمكن أن يتعرض بشكل متكرر في ALI.
تعرضت خلايا Calu-3 لمدة 3 أسابيع متتالية ، 5 أيام في الأسبوع ، 4 ساعات في اليوم إلى DQ12. وقد قيست الجرعة المودعة باستخدام نظام QCM. وكان متوسط الجرعة المودعة 120 نانوغرام/سم2 في اليوم، مع جرعة تراكمية قدرها 1.6 ميكروغرام/سم2،على غرار الجرعات التي تحفز على التأثير في الجسم الحي. وتظهر خصائص الجسيمات الأخرى في الجدول 1. بعد 3 أسابيع من التعرض، تسبب DQ12 أي آثار كبيرة في TEER، الخلية، والبروتين وحيد الخلايا الكيماوية 1 (MCP-1) الإفراج، مقارنة بضوابط الهواء النظيف (الشكل 7). وبما أن المزيد من السمية لـ DQ12 كان متوقعاً استناداً إلى بيانات الحي في، تم فحص تفاعل الجسيمات باستخدام مقايسة غير خلايا وفقاً للبروتوكول الأمثل في إطار مشروع الاتحاد الأوروبي (المُنجز 5.3). وكان التفاعل من الدفعة DQ12 أقل مما كان متوقعا(الشكل 8)،أوامر من المقادير أقل مقارنة مع جزيئات التحكم الإيجابية الكربون الأسود (CB). وقد يفسر عدم التفاعل هذا عدم وجود استجابة للسمية في نموذج Calu-3.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61210/61210fig01.jpg"> الشكل 1: محطة التعرض الآلي (AES). يظهر الشكل الأيسر خارج الخزانة مع لوحة اللمس. وللايس AES ثلاثة مستويات مع وحدات التعرض: المستوى الأعلى للتعرض للهواء النظيف، والمستوى الأوسط والسفلي للتعرض للهباء الجوي. يظهر الشكل الصحيح وحدة التعرض التي يتم وضعها مع إدراج الخلايا. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61210/61210fig01large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61210/61210fig02.jpg"> الشكل 2: التمثيل التخطيطي لإعداد التعرض. من اليسار إلى اليمين: 1) تعليق ENM المتصلة فوهة رذاذ عن طريق مضخة ال peristaltic; 2) باستخدام الهواء المضغوط في فوهة رذاذ يشوش تعليق ENM وعبر غرفة خلط الهباء الجوي يؤدي إلى AES؛ 3) قبل الدخول إلى AES، ترتبط أدوات توصيف الهباء الجوي: SMPS، مكتب خدمات المشاريع، CPC، وTEOM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61210/61210fig02large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61210/61210fig03.jpg"> الشكل 3: صورة تمثيلية لخلايا Calu-3 بعد الاستزراع في واجهة الهواء السائل (ALI) لمدة 10 أيام. صورة المجهر الفلوري لخلايا Calu-3 بعد الاستزراع في ALI لمدة 10 أيام. ضيق تقاطع البروتين ZO-1 ملطخة باللون الأخضر، نوى من الخلايا ملطخة باللون الأزرق. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61210/61210fig03large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61210/61210fig04.jpg"> الشكل 4: المقاومة الكهربائية عبر الثانية (TEER) لأربعة خطوط خلايا مختلفة خلال فترة 21 يوماً من الاستزراع. قيم TEER من 16HBE، Calu-3، H292، و BEAS-2B عندما مثقف لمدة 21 يوما: أول 7 أيام مغمورة، تليها 14 يوما في ALI. تم تصحيح قيم TEER لمقاومة الخلفية من إدراج وضربها في مساحة السطح من إدراج. تمثل الرموز وأشرطة الخطأ متوسط القيمة والانحراف المعياري من إدراج ستة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61210/61210fig04large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61210/61210fig05.jpg"> الشكل 5: إطلاق سراح أربعة خطوط خلية مختلفة خلال فترة 21 يوماً من الثقافة. LDH الإفراج عن 16HBE، Calu-3، H292، و BEAS-2B عندما مثقف لمدة 21 يوما: 7 أيام مغمورة، تليها 14 يوما في ALI. قيم LDH المعروضة نسبية إلى الحد الأقصى للإطلاق LDH لكل نوع خلية. تمثل الرموز وأشرطة الخطأ متوسط القيمة والانحراف المعياري من خمسة إدراجات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61210/61210fig05large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61210/61210fig06.jpg"> الشكل 6: التأثيرات الخلوية في الخلايا Calu-3 المعرضة لـ LPS. تم الكشف عن خلايا Calu-3 عن طريق الحجب السحابي إلى 0.25 ميكروغرام/سم2 LPS. (أ) تحويل WST-1. (B) LDH الإفراج. (C) TNF-α الافراج بعد التعرض LPS. تمثل الرموز وأشرطة الخطأ قيم متوسطة وانحرافات معيارية من ثلاثة إدراجات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61210/61210fig06large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61210/61210fig07.jpg"> الشكل 7: التأثيرات الخلوية في الخلايا Calu-3 المعرضة للمواد النانوية DQ12. تعرضت خلايا Calu-3 لمدة 3 أسابيع (4 ساعات في اليوم، 5 أيام في الأسبوع) للمواد النانوية DQ12، حوالي 120 نانوغرام/سم2 في اليوم، جرعة تراكمية من 1.6 ميكروغرام/سم2. (A) قيم TEER. (B) LDH الإفراج. (C) إطلاق MCP-1 بعد التعرض DQ12. تمثل جميع الرموز وأشرطة الخطأ متوسط القيم والانحرافات المعيارية من ثلاثة إدراج لعناصر التحكم و إدراج ستة للتعرض DQ12. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61210/61210fig07large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61210/61210fig08.jpg"> الشكل 8: التفاعل الخلوي لـ DQ12. تم احتضان DQ12 بمسبار ثنائي الكلورو لووريسسين Diacetate (DCFH-DA) 2,7-Dichlorofluorescein (DCFH-DA) للكشف عن تفاعله السطحي. وكتحكم إيجابي، تم تضمين جزيئات الكربون السوداء (CB). مقارنة بـ CB، DQ12 لديها تفاعل سطحي منخفض جداً. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61210/61210fig08large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>كتلة الجسيمات (ميكروغرام / م3)</td>
			<td>عدد الجسيمات (#/سم3)</td>
			<td>حجم جسيمات التنقل (نانومتر)</td>
			<td>الانحراف المعياري الهندسي</td>
			<td>حجم الجسيمات البصرية (μm)</td>
		</tr>
<tr>
<td>2969 (418)</td>
			<td>83983 (10215)</td>
			<td>66.6</td>
			<td>2.5</td>
			<td>1.1 (1.3)</td>
		</tr>
</tbody></table>الجدول 1: خصائص التعرض DQ12. يتم عرض القيم كمتوسط مع الانحراف المعياري بين قوسين.

Watch this Scientific Journal Video about An Air-liquid Interface Bronchial Epithelial Model for Realistic, Repeated Inhalation Exposure to Airborne Particles for Toxicity Testing at JoVE.com

An Air-liquid Interface Bronchial Epithelial Model for Realistic, Repeated Inhalation Exposure to Airborne Particles for Toxicity Testing

وصفها هو ثقافة الخلية وطريقة التعرض لنموذج القصبات الهوائية في المختبر واقعية، والتعرض المتكرر للجسيمات لاختبار السمية.

نموذج ظهاري لواجهة هوائية-سائلة لتعرض واقعي ومكرر للاستنشاق للجسيمات المحمولة جواً لاختبار السمية

For toxicity testing of airborne particles, air-liquid interface (ALI) exposure systems have been developed for in vitro tests in order to mimic realistic ...

Research

JoVE Journal

Biology

Testing Nicotine Tolerance in Aphids Using an Artificial Diet Experiment

اختبار تسامح النيكوتين في المن باستخدام تجربة حمية الاصطناعي

Plants may upregulate the production of many different seconday metabolites in response to insect feeding. One of these metabolites, nicotine, is well ...

Using an EEG-Based Brain-Computer Interface for Virtual Cursor Movement with BCI2000

باستخدام EEG المستندة إلى الدماغ الحاسوب واجهة لحركة المؤشر الظاهري مع BCI2000

A brain-computer interface (BCI) functions by translating a neural signal, such as the electroencephalogram (EEG), into a signal that can be used to ...

Primary Human Bronchial Epithelial Cells Grown from Explants

الإنسان الشعبي الأساسي الخلايا الظهارية نمت من Explants

Human bronchial epithelial cells are needed for cell models of disease and to investigate the effect of excipients and pharmacologic agents on the ...

Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

كامل الجسم جسيمات متناهية الصغر الهباء التعرض بالاستنشاق

Inhalation is the most likely exposure route for individuals working with aerosolizable engineered nano-materials (ENM). To properly perform nanoparticle ...

Culturing of Human Nasal Epithelial Cells at the Air Liquid Interface

زراعة خلايا الإنسان الظهارية الأنف في واجهة الهواء السائل

In vitro models using human primary  epithelial cells are essential in understanding key functions of the respiratory  epithelium in the context of ...

Procedure to Evaluate the Efficiency of Flocculants for the Removal of Dispersed Particles from Plant Extracts

إجراءات لتقييم كفاءة المرسب لإزالة فرقت الجسيمات من المستخلصات النباتية

Plants are important to humans not only because they provide commodities such as food, feed and raw materials, but increasingly because they can be used ...

Optimal Lentivirus Production and Cell Culture Conditions Necessary to Successfully Transduce Primary Human Bronchial Epithelial Cells

الأمثل الفيروسة البطيئة إنتاج وزراعة الخلايا الشروط الضرورية لبنجاح خلايا تنبيغ الإنسان الشعبي الأساسي طلائي

In vitro culture of primary human bronchial epithelial (HBE) cells using air-liquid interface conditions provides a useful model to study the processes of ...

Experimental Protocol for Using Drosophila As an Invertebrate Model System for Toxicity Testing in the Laboratory

Experimental Protocol for Using Drosophila As an Invertebrate Model System for Toxicity Testing in the Laboratory

بروتوكول تجريبي لاستخدام المورفولوجية كنظام نموذجي اللافقاريات لاختبار السمية في المختبر

Emergent properties and external factors (population-level and ecosystem-level interactions, in particular) play important roles in mediating ...

Protocols for Testing the Toxicity of Novel Insecticidal Chemistries to Mosquitoes

بروتوكولات لاختبار السمية لرواية كيمياء مبيدات الحشرات للبعوض

New classes of insecticides with novel modes of action are needed to control insecticide resistant populations of mosquitoes that transmit diseases such ...

Glomerular Outgrowth as an Ex Vivo Assay to Analyze Pathways Involved in Parietal Epithelial Cell Activation

Glomerular Outgrowth كما مُجرا السابق Vivo لتحليل المسارات المشاركة في تنشيط الخلية الظهارية Parietal

Parietal epithelial cell (PEC) activation is one of the key factors involved in the development and progression of glomerulosclerosis. Inhibition of ...