Екстрацелуларни везикули: Small but smart and mighty

Брой № 1 (34) / февруари 2016, Новости в респираторната медицина

Нови възможности за диагноза, патогенеза и терапия на болести

 

Неофилията е хубаво нещо

През 2003-2004 бях гост-професор в Institute of Medical, Phar­maceutical and Health Sciences, Kanazawa University, Kanazawa, Japan. Тогава на рождения ми ден професор Хироши Ямамото ми написа на японски Chou-ju (Дълголетието е хубаво нещо). Сега, когато Главният редактор на InSpiro ми каза, че този брой е посветен на новостите в респираторната медицина, перифразирах мъдростта на Хироши Ямамото в друга подобна, изписана като мото на настоящето Любознание.

 

Да започваме:

Отделени от клетките сферични нанообразувания, обобщено наричани екстрацелуларни везикули, включват ектозоми (микровезикули, микропартикули), екзозоми и апоптозни тела. Ектозомите и екзозомите са сравнително най-проучваните екстрацелуларни везикули.След като се отделят от клетките, те циркулират в кръвта, гръбначно-мозъчната течност, урината и другите телесни течности, включително в bronchoalveolar lavage fluid. Съответно, проследяването им в тези течности се нарича „течни биопсии“ (Liquid biopsies, Biofluid biopsies).*

Eктозомите и екзозомите са преносители на биологично активни молекули (ДНК и РНК, микро РНК, цитокини, адипокини, имуноглобулини, heat shock proteins, протеази, например caspase-3 – член на семейството на cysteine-aspartic acid protease, участваща в апоптозата. Така тези нановезикули са едни от новите медиатори на интерцелуларната комуникация – те са везикули със сигнална функция, накратко – сигналозоми (Табл. 1, 2).

 

Табл. 1. Екстрацелуларни везикули

 

Ектозоми* Везикули с диаметър 100-900 nm. Функция: ендо- и паракринна сигнализация.
Екзозоми* Везикули с диаметър 30-200 nm. Функция: ендо- и паракринна сигнализация.
Епидидимозоми (диаметър 150-200 nm) Екзозоми, отделящи се екзокринно в лумена на семепровода от апикалната повърхност на плазмалемата на епителни клетки на епидидимидис  – участват в матурацията на сперматозоди.
Простазоми (диаметър 150-200 nm) Екзозоми, отделящи се се екзокринно от апикалната повърхност на плазмалемата на епителни клетки на простата жлеза – участват в матурацията на сперматозоди.
Апоптозни тела Везикулни образувания, отделящи се от клетки при програмирана клетъчна смърт (апоптоза). Функция:  паракринна сигнализация.

 

 

*Akers JC, Gonda D, Kim R, Carter BS, Chen CC. Biogenesis of extracellular vesicles (EV): exosomes, microvesicles, retrovirus-like vesicles, and apoptotic bodies. J Neurooncol 2013;113:1-11. DOI: 10.1007/s11060-013-1084-8

Voloshin T, Fremder E, Shaked Y. Small but mighty: Microparticles as mediators of tumor progression. Cancer Microenviron2014; 7:11-21. DOI: 10.1007/s12307-014-0144-8.

 

Табл. 2. Сигнални наноструктури (сигналозоми) на клетъчния живот

 

Кавеоли, Lipid rafts, Клатрин-облечени везикули,
Първични (сензорни, 9 + 0) цилии
Екстрацелуларни везикули –ектозоми, екзозоми, апоптозни тела
Мембранни нанотубули, Трогозоми
Нексуси, Фокални адхезивни контакти (ФАК)

 

 

От: Чалдъков ГН. Клетъчна биология. Второ разширено издание. Изд. Медицински университет, Варна. 2014.

 

Ектозомите и екзозомите са продукти на специфичeн вид екзоцитоза, която не споделя класическия секреторен път на протеини, описан от Джордж Паладе (гранулиран ендоплазматичен ретикулум – комплекс на Голджи – секреторни вакуоли – плазмалема – екзоцитоза). Биогеназата (Фиг. 1, 2B) и начините на действие (Фиг. 3) на ектозоми и екзозоми са представени схематично. Тези екстрацелуларни везикули станаха нови биомаркери за диагнозата и патогенезата на сърдечно метаболитни болести (атеросклероза, обезитас, диабет тип 2, метаболитен синдром), белодробни болести (ХОББ, бронхиална астма, рак, acute respiratory distress syndrome) и други болести1-9. През последните 10 години те са изследвани интензивно в експерименталните, клиничните и фармакологичните лаборатории за целите на патогенезата, диагностиката и лекуването на болести (Фиг. 2А)

 

Фиг. 1. Схематично представяне на клетка, показващо приемането на сигнали чрезплазмалемални рецептори (вдясно) и чрез ядрени рецептори (стрелката, насочена в ядрото).Горе в квадрата са изписани някои от сигналните протеини (лиганди). Стрелките полявата страна на клетката илюстрират ендокринна (отгоре надолу – стрелка 1, 4, 5), паракринна (стрелка 2) и автокринна (стрелка 3)сигнализация.От: Chaldakov GN, Fiore M. Human body as a multicrine gland. Adipobiology 2010;2: 72-75. DOI: http://dx.doi.org/10.14748/adipo.v2.263

 

Фиг. 2. А. Брой на публикациите(1956–2014) за екстрацелуларни везикули, микровезикули (ектозоми) и екзозоми. B. Схематично представяне на биогенезата на микровезикули, екзозоми и апоптозни тела. Микровезикулите се образуватчрез пъпкуване-отделяне от плазмалемата. Екзозомите се образуват от късни ендозоми – мултивезикуларни тела. Апопотозните тела се формират чрез пъпкуване-отделяне от плазмалемата. От:Lawson C, Vicencio JM, Yellon DM, DavidsonSM. Microvesicles and exosomes:new players in metabolic andcardiovascular disease. JEndocrinol2016; 228: R57–R71.

 

Фиг. 3. Схематично представяне на механизми, чрез които екстацелуларните везикули осъществяват своите ефекти върху клетки и екстарацелуларен матрикс (ECM). От: Giuseppina Turturici G, Rosaria Tinnirello R, Sconzo G, Geraci F.Extracellular membrane vesicles as a mechanism of cell-to-cellcommunication: advantages and disadvantages. Am J Physiol Cell Physiol 2014; 306: C621–C633.

DOI:10.1152/ajpcell.00228.2013.

 

Литература:

  1. Campanella C, D‘Anneo A, Gammazza AM, Bavisotto CC, Barone R, Emanuele S,  et al.The histone deacetylase inhibitor SAHA induces HSP60 nitration and its extracellular release by exosomal vesicles in human lung-derived carcinoma cells.Oncotarget 2015; Dec 19. DOI: 10.18632/oncotarget.6680.
  2. Moon HG, Cao Y, Yang J, Lee JH, Choi HS, Jin Y. Lung epithelial cell-derived extracellularvesicles activate macrophage-mediated inflammatory responses via ROCK1 pathway.Cell Death Dis2015; 6:e2016. DOI: 10.1038/cddis.2015.282.
  3. Wang S, Li X, Zhu R, Han Q, Zhao RC. Lung cancer exosomes initiate global long non-coding RNA changes in mesenchymal stem cells.Int J Oncol 2016;48:681-689. DOI: 10.3892/ijo.2015.3272.
  4. Fujita Y, Araya J, Ito S, Kobayashi K, Kosaka N, Yoshioka Y, et al. Suppression of autophagy by extracellular vesicles promotes myofibroblast differentiation in COPD pathogenesis.J Extracell Vesicles2015;4:28388. DOI 10.3402/jev.v4.28388. eCollection 2015
  5. Fujita YKosaka N, Araya J, Kuwano K, Ochiya T.Extracellular vesicles in lung microenvironment andpathogenesis.Trends Mol Med2015;21:533-542. DOI:10.1016/j.molmed.2015.07.004
  6. Mazzeo C, Cañas JA, Zafra MP, Rojas Marco A, Fernández-Nieto M, Sanz V, et al. Exosome secretion by eosinophils: A possible role in asthma pathogenesis.J Allergy Clin Immunol 2015;135:1603-1613. DOI: 10.1016/j.jaci.2014.11.026.
  7. Fujita Y, Yoshioka Y, Ito S, Araya J, Kuwano K, Ochiya T.Intercellular communication by extracellular vesicles and their microRNAs in asthma.Clin Ther2014;36:873-881. DOI: 10.1016/j.clinthera.2014.05.006
  8. Kulshreshtha A, Ahmad T, Agrawal A, Ghosh B.Proinflammatory role of epithelial cell-derived exosomes in allergic airway inflammation.J Allergy Clin Immunol2013;131:1194-203, 1203.e1-14. DOI: 10.1016/j.jaci.2012.12.1565.
  1. Levänen B, Bhakta NR, Torregrosa Paredes P, Barbeau R, Hiltbrunner S, Pollack JL, et al. Altered microRNA profiles in bronchoalveolar lavage fluid exosomes in asthmatic patients.J Allergy Clin Immunol 2013; 131:894-903. DOI: 10.1016/j.jaci.2012.11.0
Влезте или се регистрирайте безплатно, за да получите достъп до пълното съдържание и статиите на списанието в PDF формат.

 

Вашият коментар