Mô hình vi lưu dẫn viêm mạch máu: Đặc trưng hóa và thử nghiệm các liệu pháp nhắm vào nội mô

* Các tác giả này có đóng góp ngang nhau cho công trình này. Mạch máu nhỏ đóng vai trò chủ chốt trong sinh bệnh học của sốc nhiễm trùng, hội chứng suy hô hấp cấp, rối loạn chức năng nhiều cơ quan và nhiều bệnh lý khác của con người đặc trưng bởi kiểu hình nội mô pro-coagulant, pro-adhesive. Những tương tác phức tạp xảy ra ở giao diện giữa máu và nội mô bị kích hoạt rất khó giải quyết trong các mô hình động vật và thách thức trong việc tái tạo trong các hệ thống nuôi cấy tế bào. Trong khi các quá trình riêng lẻ - chẳng hạn như sự bám dính và di chuyển của bạch cầu - đã được nghiên cứu một cách sâu rộng, việc phát triển một mô hình được đặc trưng tốt kết hợp toàn bộ dải quy trình sinh bệnh (đông máu, rối loạn hàng rào, kích hoạt hệ miễn dịch bẩm sinh, vv) vẫn là một mục tiêu quan trọng chưa được đáp ứng, điều này có thể làm sáng tỏ cơ chế bệnh và hỗ trợ trong thiết kế và thử nghiệm các liệu pháp điều trị tiềm năng. Để đạt được mục đích này, chúng tôi đã đặt mục tiêu mô hình hóa một đoạn mạch bị viêm sử dụng hệ thống Fluxion Bioflux. Các lớp tế bào nội mô (EC) ba chiều đồng nhất đã được thiết lập trong các buồng dòng laminar được phủ fibronectin. Các EC đã được thích nghi với dòng chảy, được kích hoạt bằng TNFa, và sau đó được tưới với máu toàn phần (WB) dưới nhiều mức độ căng thẳng cắt khác nhau. Kính hiển vi huỳnh quang trong thời gian thực cho phép theo dõi liên tục sự lắng đọng fibrin và sự bám dính của bạch cầu và tiểu cầu. Định dạng đa kênh, cho phép thử nghiệm đồng thời nhiều điều kiện với các bản sao, đã chứng tỏ là một tài sản quan trọng, khi xem xét sự biến đổi lớn giữa các ngày. Cả sự lắng đọng fibrin và các sự kiện bám dính đều cho thấy sự phụ thuộc vào liều lượng (1 so với 10 ng/mL) và thời gian (4 so với 6 giờ) kích hoạt TNFα. Kính hiển vi đồng tiêu cho thấy sự tăng cường biểu hiện ICAM-1, VCAM-1 và yếu tố mô (TF) của EC phụ thuộc vào TNFα, cũng như sự ức chế thrombomodulin (TM) nội mô. Kích hoạt hệ thống đông máu đã được hoàn toàn loại bỏ bằng cách điều trị lớp tế bào EC bằng kháng thể ức chế TF, cho thấy một vai trò chủ yếu cho con đường ngoại sinh. Hirudin cũng hạn chế sự lắng đọng fibrin khi được thêm vào máu toàn phần trước khi tưới, mặc dù đã thấy "sự đông máu vượt ngưỡng" trong một số kênh. Cuối cùng, vai trò của TM nội mô đã được điều tra theo nhiều cách, bao gồm việc sử dụng một kháng thể chặn, ngăn việc gắn kết thrombin. Điều trị các EC bằng kháng thể này đã làm tăng đáng kể sự lắng đọng fibrin, trong khi TM/R6.5 scFv, một protein điều trị hợp nhất nhắm mục tiêu mới, giữ TM tái tổ hợp vào ICAM-1 nội mô, đã ức chế sự lắng đọng fibrin khi truyền WB tiếp theo. Cả TM hòa tan (sTM) lẫn anti-ICAM-1 R6.5 scFv riêng lẻ đều không có hiệu ứng nào đối với đông máu khi được truyền trong bối cảnh này (tức là trước WB) và ngay cả việc thêm một lượng lớn sTM vào máu toàn phần cũng kém hiệu quả trong việc giảm lắng đọng fibrin phụ thuộc TNFα hơn việc điều trị trước bằng protein hợp nhất TM nhắm mục tiêu ICAM, cho thấy tầm quan trọng tiềm năng của việc cung cấp thuốc chính xác ở quy mô vi mô. Tóm lại, mô hình vi lưu "đã nội mô hóa" của một mạch máu bị viêm có thể được coi là hữu ích trong việc khảo sát các khía cạnh cụ thể của một loạt các bệnh lý mạch máu và trong việc phát triển và cải thiện các can thiệp điều trị.