基于动态双室生物反应器的系统性硬化症免疫复合物诱导血管病变与皮肤纤维化的体外模拟研究

《Arthritis Research & Therapy》：A 5D dynamic bicellular in vitro model recapitulates the aetiopathogenic triad of systemic sclerosis: a preliminary proof-of-concept study

　　

摘要

背景

本研究旨在体外模拟含硬皮病特异性抗体的免疫复合物（ICs）与血管病变及皮肤纤维化之间的相互作用，以重现系统性硬化症（SSc）复杂多样的病因病理机制。

方法

内皮细胞（ECs）在由顶面和基底面腔室组成的生物反应器中培养，两腔室由多孔膜分隔，以模拟内皮屏障。内皮细胞接种于顶面腔室的生物水凝胶中。皮肤成纤维细胞从正常健康受试者（NHS）中分离，并在单腔生物反应器中的无细胞3D支架中培养。两个生物反应器通过蠕动泵供液的流体系统相互连接。

通过PEG沉淀法从硬皮病（SSc）患者（抗着丝点抗体或抗DNA拓扑异构酶抗体阳性）、系统性红斑狼疮（SLE）患者或正常健康受试者（NHS）的血清中纯化免疫复合物。内皮细胞分别用SSc-ICs、SLE-ICs、NHS-ICs、TNFα或培养基进行处理。

对内皮细胞/水凝胶和成纤维细胞/支架的切片进行组织学/免疫组织化学和免疫细胞化学分析。在沿流体回路不同位置收集的超滤液中检测免疫复合物及可溶性介质（IL-6、IL-8、CCL2/MCP-1）。

结果

经SSc-ICs刺激后，水凝胶中的内皮细胞形成无组织的内皮管状结构。多孔膜阻止了免疫复合物的通过，但不阻止可溶性介质的通过。用SSc-ICs处理内皮细胞后，在成纤维细胞支架中诱导纤维间隔形成，IV型胶原和αSMA表达增加，CD34表达降低。

结论

这一创新的动态双室体外系统整合了5个复杂维度（5D），能够重现SSc的环境，因为用SSc-ICs刺激内皮细胞不仅足以破坏血管结构，还能诱导皮肤纤维化。