BV2-Zellen – Forschung am Zentralnervensystem anhand von BV2-Mikrogliazellen

BV2 ist eine aus Mäusen gewonnene Mikroglia-Zelllinie, die in der neurowissenschaftlichen Forschung weit verbreitet ist. Diese immortalisierte Zelllinie kann als In-vitro-Modell zur Untersuchung neurodegenerativer Erkrankungen und damit verbundener Zellzustände und -prozesse, z. B. Neuroinflammation, dienen. Außerdem gelten BV2-Zellen als alternatives Modellsystem für primäre Mikroglia.

Herkunft und allgemeine Merkmale der BV2-Zellen

Dieser Abschnitt des Artikels erläutert die Herkunft der BV2-Zelllinie und die allgemeinen Merkmale, die sie von anderen Mikroglia-Zelllinien unterscheiden. Hier erfahren Sie: Was sind BV2-Zellen? Woher stammen BV2-Zellen? Wie groß ist eine BV2-Zelle?

• Die BV2-Mikroglia-Zelllinie wurde aus den Mikroglia von neugeborenen C57/BL6-Mäusen gewonnen. Die Zelllinie wurde durch Infektion der Zellen mit dem J2-Retrovirus, das das v-raf/v-myc-Onkogen trägt, immortalisiert [1].
• Unstimulierte BV2-Zellen weisen eine amöbenartige, hypertrophierte Morphologie auf. Diese Morphologie zeugt von einem im Vergleich zu primären Mikroglia hochaktivierten und entzündlichen Zustand der BV2-Zellen [2].
• Der für die BV-2-Zelllinie angegebene Durchmesser liegt zwischen 10 und 15 μm.

BV2- vs. ECO-2-Zelllinie

Beide sind Mikroglia-Zelllinien der Maus, unterscheiden sich jedoch voneinander. Der Hauptunterschied besteht darin, dass BV2 durch genetische Manipulation immortalisiert wurde, während ECO 2 spontan immortalisiert wurde. Darüber hinaus weist ECO 2 die gleichen allgemeinen Eigenschaften wie BV2 auf, benötigt jedoch für die Kultivierung eine Zugabe von Kolonie-stimulierendem Faktor-1 (CSF-1).

BV2-Zelllinie: Informationen zur Kultivierung

Vor der Handhabung und Pflege einer Zellkultur sind Informationen zur Zellkultur von entscheidender Bedeutung. Dieser Abschnitt des Artikels hilft Ihnen, alle wichtigen Punkte zur Kultivierung von BV2-Zelllinien zu verstehen. Insbesondere werden wir auf folgende Punkte eingehen: Wie lang ist die Verdopplungszeit von BV2? Welches Medium wird zur Kultivierung von BV2-Zellen verwendet? Handelt es sich bei der BV2-Zelllinie um eine adhärente oder eine Suspensionskultur? Wie taut man BV2-Zellen auf?

Wichtige Punkte für die Kultivierung von BV2-Zellen

Verdopplungszeit:

Die BV2-Mikrogliazellen wachsen sehr schnell, mit einer durchschnittlichen BV2-Verdopplungszeit von 34,5 Stunden.

Adhärent oder in Suspension:

BV2 ist eine adhärente Zelllinie.

Teilungsverhältnis:

Diese adhärente Mikroglia-Zelllinie wird mit einem Teilungsverhältnis von 1:2 bis 1:4 subkultiviert. Die Zellen werden mit PBS gewaschen und mit Accutase (Dissoziationslösung) inkubiert. Nach 10 Minuten werden sie zentrifugiert und geerntet. Diese Zellen werden dann gemäß dem empfohlenen Teilungsverhältnis in Fläschchen mit frischem Wachstumsmedium gegeben.

Wachstumsmedium:

Zur Kultivierung der BV2-Zelllinie wird RPMI 1640-Medium verwendet. BV2 RPMI wird mit 10 % FBS, 2,0 mM stabilem Glutamin und 2,0 g/l NaHCO₃ ergänzt, um ein optimales Zellwachstum zu gewährleisten. Das Medium wird 2 bis 3 Mal pro Woche erneuert.

Wachstumsbedingungen:

BV2-Kulturen werden in einem befeuchteten Inkubator bei 37 °C mit einer kontinuierlichen CO₂-Zufuhr von 5 % gehalten.

Lagerung:

Gefrorene BV2-Zellfläschchen werden bei einer Temperatur unter -150 °C entweder in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff oder in einem elektrischen Gefrierschrank aufbewahrt.

Einfrierverfahren und Medium:

Für BV2-Zelllinien werden die Einfriermedien CM-1 oder CM-ACF empfohlen. Die Zellen werden mittels eines langsamen Einfrierverfahrens eingefroren, bei dem die Temperatur nur um 1 °C pro Minute sinkt, um die Lebensfähigkeit der Zellen zu erhalten.

Auftauprozess:

Das gefrorene BV2-Zellröhrchen wird 40 bis 60 Sekunden lang in einem Wasserbad (37 °C) schnell geschüttelt, bis nur noch ein kleiner Eisklumpen übrig ist. Den aufgetauten Zellen wird frisches Wachstumsmedium hinzugefügt und sie werden zentrifugiert, um Bestandteile des Gefriermediums zu entfernen. Die gewonnenen Zellen werden erneut resuspendiert und zur Kultivierung in eine Kulturflasche überführt.

Biosicherheitsstufe:

Für die Kultivierung der BV2-Zelllinie wird die Biosicherheitsstufe 1 empfohlen.

Vorteile und Einschränkungen von BV2-Zellen

Wie andere Zelllinien weisen auch BV2-Zellen einige Vorteile und Einschränkungen auf. Einige davon werden hier aufgeführt.

Vorteile

Zu den Vorteilen der BV2-Zelllinie gehören:

Primäre mikrogliaähnliche Merkmale

BV2-Zellen weisen einige primäre mikrogliaähnliche Merkmale auf und werden als alternatives Modell zur Untersuchung der Funktionen und Reaktionen von Mikroglia verwendet. Sie exprimieren F4/80, CD11b und Iba1, die wesentliche Biomarker für primäre Mikroglia sind.

Immortalisierung

BV2-Zellen sind immortalisiert, wodurch sie kontinuierlich wachsen können. Diese Eigenschaft macht sie ideal für langfristige Zellkulturversuche.

Einschränkungen

Die mit BV2-Zellen verbundenen Einschränkungen sind:

Zelllinie murinen Ursprungs

Die BV2-Zelllinie stammt von Mikroglia der Maus. Forschungsergebnisse, die unter Verwendung von BV2-Zellen gewonnen wurden, sind möglicherweise nur begrenzt auf humanspezifische Erkrankungen und Forschung anwendbar.

In-vitro-Modell

BV2-Zellen dienen als In-vitro-Modell zur Untersuchung der Funktionen von Mikroglia. Es ist jedoch zu beachten, dass sie die Eigenschaften und die Komplexität von Mikrogliazellen im lebenden Gehirn möglicherweise nicht vollständig nachbilden.

Anwendungen der BV2-Zelllinie in der Forschung

Die BV2-Zelllinie bietet verschiedene Anwendungsmöglichkeiten in der neurowissenschaftlichen Forschung. In diesem Abschnitt werden einige gängige Forschungsanwendungen von BV2-Zellen aufgeführt.

Forschung zu neurodegenerativen Erkrankungen: Die murine Mikroglia-Zelllinie BV2 ist ein wertvolles Forschungsinstrument zur Untersuchung neurodegenerativer Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer und Multipler Sklerose. Forscher haben mithilfe von BV2-Zelllinien Neurotoxizität und Krankheitspathologie untersucht sowie Therapeutika bewertet. So wurde beispielsweise in einer 2020 durchgeführten Studie die entzündungshemmende und neuroprotektive Wirkung eines natürlichen Hydroxystilbens, Rhaponticin, das in der Pflanze Rheum rhaponticum vorkommt, untersucht, wobei Lipopolysaccharid-aktivierte BV2-Zellen als Parkinson-Modell dienten. Die Verbindung dämpft die durch Lipopolysaccharid (LPS) vermittelte BV2-Aktivierung, indem sie die Stickstoffmonoxid-Synthase hemmt und reaktive Sauerstoffspezies sowie proinflammatorische Mediatoren reduziert. Kurz gesagt, Rhaponticin entfaltet entzündungshemmende und neuroprotektive Wirkungen auf das LPS-induzierte Mikroglia-Modell (BV2) [3]. In ähnlicher Weise untersuchte eine Studie die Beteiligung von Signalwegen an der Neuroinflammation. Die Forscher entwickelten ein Entzündungsmodell durch Lipopolysaccharid-vermittelte BV2-Aktivierung. Sie fanden heraus, dass die AKT/Nrf-2/HO-1-NF-κB-Signalachse an der Neuroinflammation beteiligt ist. Außerdem untersuchten sie anhand dieses Modells die entzündungshemmenden und neuroprotektiven Wirkungen von Beta-Naphthoflavon (BNF), einem natürlichen Flavonoid. Die Verbindung entfaltete diese therapeutischen Wirkungen durch Hemmung der BV2-Aktivierung [4]. Ebenso wurden in der Studie BV2-Zellen verwendet und die lindernde Wirkung des Wirkstoffs Zonisamid auf die mitochondriale Dysfunktion in Mikrogliazellen untersucht. Die Ergebnisse dieser Studie stützen den klinischen Einsatz von Zonisamid zur Behandlung der Parkinson-Krankheit [5].

5. BV2-Zellen: Forschungsarbeiten

Im Folgenden finden Sie einige interessante und häufig zitierte Forschungsstudien zu BV2-Zellen.

Mitochondriale Lysate induzieren Entzündungen und für die Alzheimer-Krankheit relevante Veränderungen in Mikroglia- und Nervenzellen

Diese Forschungsarbeit wurde im Journal of Alzheimer's Disease (2015) veröffentlicht. Die Studie legt nahe, dass das aus mitochondrialen Schäden stammende DAMP-Molekül (damage-associated molecular pattern) mtDNA entzündliche Veränderungen in Mikrogliazellen (BV2) verursachen kann. Somit könnten sie auch zur Neuroinflammation bei der Alzheimer-Krankheit beitragen.

Die therapeutische Wirkung des Huanglian-Jiedu-Dekokts auf die Alzheimer-Krankheit durch Regulierung der durch Aβ induzierten Phagozytose in BV-2-Mikrogliazellen

Dieser in FARMACIA (2021) veröffentlichte Artikel verwendete BV2-Zellen und untersuchte die therapeutische Wirkung des Huanglian-Jiedu-Dekokts (HLJDD) auf die Alzheimer-Krankheit. Die Studie ergab, dass HLJDD die Phagozytose von Amyloid-beta in BV2-Zellen fördert, indem es die Trm2-Proteinexpression erhöht, was durch eine Western-Blot-Analyse an BV2-Zellen bestätigt wurde.

Alpha-Synuclein aktiviert BV2-Mikroglia in Abhängigkeit von seinem Aggregationszustand

Dieser in Biochemical and Biophysical Research Communications (2016) veröffentlichte Forschungsartikel legte nahe, dass Alpha-Synuclein, ein lösliches Protein im zentralen Nervensystem des Erwachsenen, BV2-Zellen in Abhängigkeit von ihrem Aggregationszustand aktivieren kann.

Durch Alpha-Synuclein induzierte Exosomen von BV-2-Zellen: wichtiger Mediator der Neurodegeneration bei Parkinson

Diese Forschungsarbeit wurde 2013 in Neuroscience Letters veröffentlicht. Die Studie besagt, dass von Alpha-Synuclein-aktivierten BV2-Mikrogliazellen sekretierte Exosomen wesentliche Mediatoren der Neurodegeneration bei der Parkinson-Krankheit sein können.

Idebenon lindert Neuroinflammation und moduliert die Mikroglia-Polarisierung in LPS-stimulierten BV2-Zellen und bei MPTP-induzierten Parkinson-Mäusen

Diese Studie wurde 2019 in „Frontiers Cellular Neuroscience“ veröffentlicht. Sie legt nahe, dass Idebenon, ein Antioxidans, die Mikroglia-Polarisierung moduliert und Entzündungen in Lipopolysaccharid-aktivierten BV2-Zellen sowie in einem durch 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridin (MPTP) induzierten Parkinson-Mausmodell reduziert.

Ressourcen zur BV2-Zelllinie: Protokolle, Videos und mehr

Die online verfügbaren Ressourcen zu BV2 sind begrenzt. Hier sind einige davon.

• Subkultivierung der BV2-Zelllinie: Dieser Website-Link enthält ein kurzes Protokoll zur Subkultivierung von BV2-Zelllinien.
• Auftauen von gefrorenen Zellen: Dieses Video vermittelt Ihnen das grundlegende Protokoll zum Auftauen und Kultivieren von gefrorenen Zellen.

Das Zellkulturprotokoll für BV2-Zellen wird hier erwähnt.

• BV2-Zellkultur: Dieser Website-Link enthält das BV2-Zellkulturprotokoll. Darüber hinaus werden dort auch Zusammensetzungen von Zellkulturmedien und Einfriermedien für die BV2-Zelllinie bereitgestellt.

Referenzen

1. Wang, Y., Y. Peng und H. Yan, Kommentar: Neuroinflammatorische In-vitro-Zellkulturmodelle und ihre potenziellen Anwendungen bei neurologischen Erkrankungen. Front Pharmacol, 2021. 12: S. 792614.
2. Sarkar, S. et al., Charakterisierung und vergleichende Analyse eines neuen Mikrogliazellmodells der Maus zur Untersuchung neuroinflammatorischer Mechanismen bei neurotoxischen Schädigungen. Neurotoxicology, 2018. 67: S. 129–140.
3. Zhao, F., et al., Neuroprotektive Wirkung von Rhaponticin bei der Parkinson-Krankheit: Erkenntnisse aus dem In-vitro-BV-2-Modell und dem In-vivo-MPTP-induzierten Mausmodell. Journal of Biochemical and Molecular Toxicology, 2021. 35(1): S. e22631.
4. Gao, X., et al., Beta-Naphthoflavon hemmt LPS-induzierte Entzündungen in BV-2-Zellen über den AKT/Nrf-2/HO-1-NF-κB-Signalweg. Immunobiology, 2020. 225(4): S. 151965.
5. Tada, S., et al., Zonisamid lindert die mikrogiale Mitochondriopathie in Parkinson-Modellen. Brain Sciences, 2022. 12(2): S. 268.