Pericytes as an Essential Part in Transwell Models of the BBB in Vitro

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this study we aimed to demonstrate the advantages of using a quadruple culture model of the blood-brain barrier (BBB) in vitro in comparison with a common triple culture model, as well as to show the impact of pericytes on endothelial cells of the BBB. We co-cultured primary rat brain microvascular endothelial cells (BMECs), pericytes, astrocytes and neurons in a Transwell BBB model in vitro. Then, we carried out quantitative analysis to compare transendothelial electrical resistance (TEER) values, as well as expression levels of tight junction proteins, ZO1 and JAM1, in the triple culture and the quadruple culture Transwell BBB models in vitro. According to the obtained data, the quadruple culture model of the BBB in vitro has advantages over the triple culture model, since the presence of pericytes is accompanied by higher TEER values and higher expression levels of tight junction proteins in endothelial cells. The results presented in the study are consistent with the world scientific literature and confirm the hypothesis that pericytes not only offer mechanical support for endothelial cells, but also play a key role in signaling networks between different cell types of the neurovascular unit (NVU) and thus regulate the barrier functions of the BBB. According to this, co-culture of BMECs, astrocytes, and neurons with pericytes is essential for BMECs optimum phenotype and offers a closer representation of the in vivo environment.

About the authors

А. I. Mosiagina

Research Institute of Molecular Medicine and Pathobiochemistry, Prof. V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: angelina.mosiagina@gmail.com
Russia, 660022, Krasnoyarsk

E. D. Khilazheva

Research Institute of Molecular Medicine and Pathobiochemistry, Prof. V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: angelina.mosiagina@gmail.com
Russia, 660022, Krasnoyarsk

A. V. Morgun

Research Institute of Molecular Medicine and Pathobiochemistry, Prof. V.F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: angelina.mosiagina@gmail.com
Russia, 660022, Krasnoyarsk

References

  1. Хилажева Е.Д., Бойцова Е.Б., Пожиленкова Е.А., Солончук Ю.Р., Салмина А.Б. 2015. Получение трехклеточной модели нейроваскулярной единицы in vitro. Цитология. Т. 57. № 10. С. 710. (Khilazheva E.D., Boytsova E.B., Pozhilenkova E.A., Solonchuk Yu.R., Salmina A.B. 2015. The model of neurovascular unit in vitro consisting of three cells types. Cell Tiss. Biol. (Tsitologiya). V. 57. № 10. Р. 710.)
  2. Crouch E.E., Doetsch F. 2018. FACS isolation of endothelial cells and pericytes from mouse brain microregions. Nat. Protoc. V. 13. P. 738. https://doi.org/10.1038/nprot.2017.158
  3. Hatherell K., Couraud P.-O., Romero I.A., Weksler B., Pilkington G.J. 2011. Development of a three-dimensional, all-human in vitro model of the blood−brain barrier using mono-, co-, and tri-cultivation Transwell models. J. Neurosci. Methods. V. 199. P. 223. https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2011.05.012
  4. Liu Y., Xue Q., Tang Q., Hou M., Qi H., Chen G., Chen W., Zhang J., Chen Y., Xu X. 2013. A simple method for isolating and culturing the rat brain microvascular endothelial cells. Microvasc. Res. V. 90. P. 199. https://doi.org/10.1016/j.mvr.2013.08.00
  5. Nortley R., Korte N., Izquierdo P., Hirunpattarasilp C., Mishra A., Jaunmuktane Z., Kyrargyri V., Pfeiffer T., Khennouf L., Madry C., Gong H., Richard-Loendt A., Huang W., Saito T., Saido T.C. et al. 2019. Amyloid β oligomers constrict human capillaries in Alzheimer’s disease via signaling to pericytes. Science. V. 365. Article no. eaav9518. https://doi.org/10.1126/science.aav9518
  6. Nzou G., Wicks R.T., Wicks E.E., Seale S.A., Sane C.H., Chen A., Murphy S.V., Jackson J.D., Atala A.J. 2018. Human cortex spheroid with a functional blood brain barrier for high-throughput neurotoxicity screening and disease modeling. Sci. Rep. V. 8. P. 7413. https://doi.org/10.1038/s41598-018-25603-5
  7. Shin Y., Choi S.H., Kim E., Bylykbashi E., Kim J.A., Chung S., Kim D.Y., Kamm R.D., Tanzi R.E. 2019. blood–brain barrier dysfunction in a 3D in vitro model of Alzheimer’s disease. Adv. Sci. V. 6. P. 1900962. https://doi.org/10.1002/advs.201900962
  8. Srinivasan B., Kolli A.R. 2019. Transepithelial/transendothelial electrical resistance (TEER) to measure the integrity of blood−brain barrier. blood−brain barrier. Neuromethods. N.Y.: Humana Press. P. 142. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-8946-1_6
  9. Stone N.L., England T.J., O’Sullivan S.E. 2019. A novel transwell blood brain barrier model using primary human cells. Front. Cell Neurosci. V. 13. P. 230. https://doi.org/10.3389/fncel.2019.00230
  10. Sweeney M.D., Ayyadurai S., Zlokovic B.V. 2016. Pericytes of the neurovascular unit: key functions and signaling pathways. Nat. Neurosci. V. 19. P. 771. https://doi.org/10.1038/nn.4288
  11. Yang S., Jin H., Zhu Y., Wan Y., Opoku E.N., Zhu L., Hu B. 2017. Diverse functions and mechanisms of pericytes in ischemic stroke. Curr. Neuropharmacol. V. 15. P. 892. https://doi.org/10.2174/1570159X15666170112170226

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (1MB)
3.

Download (102KB)
4.

Download (40KB)

Copyright (c) 2023 А.И. Мосягина, Е.Д. Хилажева, А.В. Моргун

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».