Bildgebung zellulärer Dynamik in den Atemwegen mittels der 2-Photonen Laserscanning Mikroskopie mit endogenen und exogenen Fluoreszenzfarbstoffen

Einleitung: Um immunologische Prozesse in den Atemwegen zu verstehen, ist es nötig die Dynamik von Zellen des Immunsystems in ihrer Umgebung direkt zu beobachten. Wir haben ein ex vivo Modell der Trachea der Maus entwickelt, mit dem man die Bewegung der Zellen verfolgen und das umliegende Gewebe darstellen kann. Methoden: Die explantierte Trachea wurde während des Experimentes bis zu 6 Stunden in 37°C warmer Hepes-Ringer Lösung gehalten. Die Bildaufnahme erfolgte mit einem 2-Photonen Laserscanning Mikroskop, mit einem 20-fach Wasser-Immersionsobjektiv und einem 1- oder 4-Kanal Detektor. Ergebnisse: Zwischen den Knorpelspangen konnte die detaillierte Morphologie der gesamten Trachealwand mit den Epithelzellen der Atemwege, Blut- und Lymphgefäßen, Zellen des Immunsystems sowie elastischen und kollagenen Fasern dargestellt werden. Über mehrere Stunden wurden Bewegungen verschiedener Zelltypen im subepithelialen Bindegewebe verfolgt und Interaktionen zwischen einzelnen Leukozyten beobachtet. Die Zugabe exogener Fluorophore erlaubte eine weitere Unterscheidung unterschiedlicher Zelltypen. Mit dem self-quenched Konjugat von Ovalbumin OVA DQ wurden antigenpräsentierende Zellen im subepithelialen Bindegewebe wie auch Zellen mit Ausläufern ins Atemwegsepithel sichtbar. Die Bewegung von Lymphozyten sowie Lymphgefäße waren mittels eines monoklonalen anti-CD90 Antikörpers darstellbar. Der DNA-bindende Farbstoff Syto 16 färbte Zellkerne und erlaubte damit die Identifikation sich bewegender Lymphozyten im Atemwegsepithel. Die Schlagbewegungen der zilientragenden Zellen und die Dynamik der Leukozyten während des Versuchs ließen darauf schließen, dass das Gewebe der Trachea funktionell weiterhin intakt war. Diskussion: Dieses Modell kann dazu genutzt werden die Zellbewegung und Zell-Zell Interaktionen im Zusammenhang mit der umliegenden Gewebemorphologie zu untersuchen. Dies bietet eine Möglichkeit um den Ablauf einer Immunreaktion ex vivo zu verfolgen.