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Characterisation and culture of primary human nasal epithelial cells
Eva Elisabeth Waltl
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Rudolf Valenta
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29131.83531.622066-3
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Das nasale Epithel stellt eine wichtige Barriere gegen das Eindringen von Allergenen, Schadstoffen und Pathogenen dar. Es besteht aus Basalzellen, Flimmerepithelzellen und Becherzellen, die durch Tight Junctions verbunden sind. Die Aufnahme von eingeatmeten exogenen Faktoren wird durch ein beschädigtes Epithel der Nasenschleimhaut erleichtert. Um epitheliale Schäden durch verschiedene Faktoren (z.B. Zytokine, Zigarettenrauch) zu untersuchen, arbeitete unser Labor bis vor kurzem mit einer bronchialen Epithelzelllinie. Da primäre humane nasale Epithelzellen die natürliche Situation in der Nase besser widerspiegeln können, haben wir im Laufe dieser Masterarbeit die Etablierung dieser Zellkultur in unserem Labor durchgeführt. Primäre nasale Epithelzellen können zum Beispiel verwendet werden um Epithelien von nicht-allergischen und allergischen Patienten miteinander zu vergleichen. Verschiedene epitheliale Zellkultur-Systeme wurden verglichen um optimale Bedingungen für die Untersuchung der Schädigung und Reparatur der primären Epithelzellen zu erreichen. Ein Transwell System wurde zur Untersuchung der Eigenschaften und der epithelialen Barrierefunktion des nasalen Epithels verwendet. Durch Messung des transepithelialen elektrophysiologischen Widerstands (engl. TER) wurde die epitheliale Permeabilität ermittelt. Epithelschäden wurden durch Verwendung des Zytokins Interferon gamma (IFN-γ) analysiert, da IFN-γ die Barrierefunktion der Nasenepithelzellen bekannterweise stört. Zusätzlich wurde die Scratch-Test-Methode für die Analyse von physischen Schäden, der Proliferation und des Wachstum der Zellen durchgeführt. Zelltypen und morphologische Eigenschaften des kultivierten Epithels wurden mittels Durchflusszytometrie und immunhistologische Untersuchungen bestimmt. Die Experimente wurden mit Zellen von 9 verschiedenen humanen Nasenschleimhaut-Proben durchgeführt, welche bei Routine-Operationen entnommen wurden. Nachdem wir die grundlegenden Techniken etabliert hatten, wurden weitere Experimente mit drei Proben durchgeführt, welche in dieser Masterarbeit veranschaulicht sind und die Reproduzierbarkeit der verwendeten Techniken belegen. Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Abnahme des transepithelialen elektrophysiologischen Widerstands und eine deutliche Abnahme der epithelialen Reparatur in Epithelzellen nach der Behandlung mit IFN-γ. Zellen mit niedrigem TER waren anfälliger für die IFN-γ Behandlung als Zellen mit höheren TER Werten. Die Scratch-Flächen der unbehandelten Zellen sind in allen Proben spätestens 96 Stunden nach der Durchführung des Scratches zusammen gewachsen und zeigten eine überzeugende in vitro Reparatur der epithelialen Zell-Monolayer. IFN-γ hat in allen drei Proben zu einer starken Zunahme der geschädigten Flächen geführt. Im Laufe dieser Masterarbeit ist es uns gelungen das Zellkultursystem von primären humanen Nasenepithelzellen zu etablieren. Außerdem konnte die Reproduzierbarkeit der Techniken, zur Untersuchung der epithelialen Barrierefunktion, zur Analyse von physisch zugefügten Schäden und zur Beobachtung der Proliferation und des Zellwachstums, gezeigt werden.
Abstract
(Englisch)
The nasal epithelium consists of basal cells, ciliated epithelial cells and goblet cells, which are associated by tight junctions. It represents an important barrier against the penetration of environmental allergens, pollutants and pathogens. Inhaled exogenous factors can more easily penetrate the nasal mucosa if the epithelium is damaged. Our laboratory has previously worked with a bronchial epithelial cell line to investigate epithelial damage by various factors (e.g. cytokines, cigarette smoke). With primary epithelial cells, obtained from the nasal epithelium, additional interesting investigations can be done. For example epithelia from nonallergic and allergic patients can be compared. Primary human nasal epithelial cells may be superior in resembling the natural situation in the nose and it was therefore the aim of the work presented in this Master thesis to establish a culture system for these cells in our laboratory. Different epithelial cell culture systems were compared to establish optimal conditions for the study of damage and repair in primary epithelial cells. A transwell system with air liquid interface culture was used to study the properties of the nasal epithelium as well as epithelial barrier function. Epithelial permeability was examined by measuring transepithelial electrophysiological resistance (TER). Damage to the epithelium was determined using the cytokine interferon gamma (IFN-γ), which is known to disturb the barrier function of nasal epithelial cells. Furthermore, the scratch test method was performed for analysing physical damage and the proliferation and growth rate of the cells. Additionally, cell types and morphological features of the cultured epithelium were investigated by flow cytometry and immunohistological assessments. In this Master thesis, experiments with cells from 9 different nasal mucosa samples from human donors were performed, which were obtained during routine surgery. After the basic techniques had been established, further experiments were performed with three different samples, which are shown in detail and demonstrate the reproducibility of the used techniques. We showed a significant decrease of TER in epithelial cells and a substantial decrease of epithelial repair after treatment with IFN-γ. Cells with lower TER were more vulnerable than cells with higher TER values. Therefore the initial TER values corresponded with the decreasing effect of IFN-γ-treatment. Scratch surfaces of untreated cells closed in all samples at the latest after 96 hours after performing damage and therefore a satisfying in vitro repair of the epithelial cell monolayers was observed. In all three samples IFN-γ led to a severe increase of the damage areas. In conclusion, we were able to establish the cell culture system of primary human nasal epithelial cells in our laboratory. Reproducible techniques to investigate the epithelial barrier function, to analyse physical damage and proliferation and growth rate of cells were set up.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
primary human nasal epithelial cells resistance scratch damage
Schlagwörter
(Deutsch)
primäre humane nasale Epithelzellen Resistenz scratch Verletzung
Autor*innen
Eva Elisabeth Waltl
Haupttitel (Englisch)
Characterisation and culture of primary human nasal epithelial cells
Paralleltitel (Deutsch)
Charakterisierung und Kultur von primären humanen nasalen Epithelzellen
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
86 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Rudolf Valenta
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
44 Medizin > 44.45 Immunologie
AC Nummer
AC11060077
Utheses ID
26565
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |
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