Extracelulární vezikuly

Extracelulární váčky  jsou drobné extracelulární váčky, které vylučují buňky z různých tkání nebo orgánů do svého prostředí. [1] [2] [3] Nacházejí se v různých tělesných tekutinách, včetně plazmy, moči, slin, plodové vody, mateřského mléka a tekutiny, která se hromadí v pleurálním ascitu. Extracelulární vezikuly lze rozdělit do čtyř hlavních tříd: [4] [5] [6] (I) ektosomy , (II) exozomy , (III) apoptotická tělíska a (IV) částice/mikrovezikuly podobné retrovirům.

Ektosomy (mikrovezikuly)

Ektosomy nebo pučící mikrovezikuly jsou poměrně velké vezikuly (o průměru 50 až 1000 nm). [7] Vznikají vysunutím plazmatické membrány z buňky ven a následným oddělením vzniklého vezikula od buněčné membrány. [8] Ektosomy jsou vylučovány různými buňkami, včetně nádorových buněk, polymorfonukleárních leukocytů, senescentních erytrocytů a aktivovaných krevních destiček. [9] Jedním z charakteristických rysů ektosomů je výskyt fosfatidylserinu (PS) na povrchu jejich membrány. [8] Na rozdíl od exozomů se ektosomy dobře vážou na annexin V a mohou se vázat na protrombin a koagulační faktor X za vzniku protrombinázového komplexu [10]

Podle (zatím kontroverzního) názoru některých badatelů jsou nositeli nukleových kyselin mezi buňkami právě ektosomy, nikoli exozomy [11]

Exosomy

Exozomy  jsou relativně malé membránové vezikuly (o průměru od 40 do 100 nm) vytvořené z endozomálních multivezikulárních tělísek v důsledku jejich fúze s buněčnou povrchovou membránou. [12]

Apoptotická těla

Apoptotická tělíska se uvolňují z buněk fragmentovaných v důsledku apoptózy. Mají velikost řádově 50-5000 nm v průměru a jsou to fragmenty umírajících buněk. Podobně jako ektozomy je jejich charakteristickým znakem výskyt fosfatidylserinu (PS) na povrchu jejich membrány.

Velké onkozomy

Kromě velmi velkých extracelulárních vezikul uvolněných během apoptózy mohou být mikronové extracelulární vezikuly produkovány rakovinnými buňkami, neurony a dalšími buňkami. Když jsou tyto částice produkovány rakovinnými buňkami, nazývají se „velké onkozomy“ [13] [14] a mohou dosahovat velikosti srovnatelné s jednotlivými buňkami, s tím rozdílem, že neobsahují celá jádra. Bylo prokázáno, že podporují metastázy v myším modelu rakoviny prostaty a v kultivovaných lidských fibroblastových buňkách [15] . Buněčná internalizace (absorpce buněk) velkých onkozomů může přeprogramovat normální mozkové buňky na patologické, čímž se aktivuje jejich schopnost dělit se a migrovat. Bylo zjištěno, že v pozdních stadiích glioblastomu ve vzorcích krve pacientů je výrazně větší počet velkých onkozomů než v časných. [16]

Exophers

Exofery jsou třídou velkých extracelulárních váčků o průměru přibližně čtyři mikrony, pozorovaných u modelových organismů od " Caenorhabditis elegans " [17] po myši. [18] [19] Předpokládá se, že jde o mechanismus pro odstraňování nežádoucího buněčného materiálu, včetně proteinových agregátů a poškozených organel [17] [19] Exofery mohou zůstat spojené s buněčným tělem tenkým membránovým vláknem připomínajícím tunelovou nanotrubici [17 ] [19] .

Migrasomes

Migrazomy jsou velké extracelulární vezikuly vázané na membránu o průměru 0,5 až 3 mikrony, které se tvoří na koncích retrakčních vláken zanechaných po migraci buněk v procesu zvaném migrocytóza. Migrazomy se mohou nadále plnit cytosolem a expandovat, i když je původní buňka odstraněna. Migrazomy byly poprvé detekovány v kultivovaných buňkách krysích ledvin, ale jsou také produkovány myšími a lidskými buňkami. [dvacet]

Předpokládá se, že funkční role těchto extracelulárních vezikul je v mitochondriální homeostáze. S jejich pomocí mohou být poškozené mitochondrie vytlačeny z migrujících buněk uvnitř migrazomů [21] .

Role v těle

Pomocí extracelulárních váčků se mezibuněčná komunikace provádí lokálně na úrovni buněčné niky a systémově na úrovni těla - ( křížová výměna signálních informací ) ve formě velkých biomolekul , jako jsou RNA a proteiny  - enzymy [22] . Důležitou roli ve vývoji , regeneraci a takových typech vitální činnosti těla, jako je metabolismus a cílevědomý pohyb mnoha buněk určitým směrem , má zejména parakrinní regulace prováděná pomocí extracelulárních váčků , nazývaná "Fenotypová synchronizace buněk". "ve zkrácené formě PSyC (Phenotypic Synchrony of Cells), díky které si blízké buňky vzájemně synchronizují fáze diferenciace a buněčné fenotypy [23] [24]

Role v diagnostice

DNA odvozená z extracelulárních vezikul nese stejné genetické mutace související s rakovinou jako rakovinné buňky odebrané z nádoru. Analýza DNA extracelulárních vezikul získaných z krevních vzorků proto může pomoci určit přítomnost zhoubného nádoru v těle a dokonce identifikovat specifické mutace, aniž by pro pacienta byla potřeba nákladná a pro pacienta nebezpečná biopsie vzorku nádoru [25] . Jednoduché a levné mikrofluidní zařízení typu " laboratoř na čipu " - "ExoChip" bylo vyvinuto pro izolaci extracelulárních vezikul obohacených o exozomy přímo z krevního séra, což umožňuje spočítat počet exozomů a izolovat nepoškozené ( intaktní) RNA z nich studovat „profil“ mikroRNA. Předpokládá se, že toto zařízení se stane prototypem pro vývoj mikrolaboratoře pro expresní diagnostiku onkologických onemocnění [26] .


Poznámky

  1. ↑ Kalra H. , Simpson RJ , Ji H. , Aikawa E. , Altevogt P. , Askenase P. , Bond VC , Borràs FE , Breakefield X. , Budnik V. , Buzas E. , Camussi G. , Clayton A. , Cocucci E. , Falcon-Perez JM , Gabrielsson S. , Gho YS , Gupta D. , Harsha HC , Hendrix A. , Hill AF , Inal JM , Jenster G. , Krämer-Albers EM , Lim SK , Llorente A. , Lötvall J. , Marcilla A. , Mincheva-Nilsson L. , Nazarenko I. , Nieuwland R. , Nolte-'t Hoen EN , Pandey A. , Patel T. , Piper MG , Pluchino S. , Prasad TS , Rajendran L. , Raposo G. , Record M. , Reid GE , Sánchez-Madrid F. , Schiffelers RM , Siljander P. , Stensballe A. , Stoorvogel W. , Taylor D. , Thery C. , Valadi H. , van Balkom BW , Vázquez J . , Vidal M. , Wauben MH , Yáñez-Mó M. , Zoeller M. , Mathivanan S. Vesiclepedia: kompendium pro extracelulární vezikuly s kontinuální anotací komunity.  (anglicky)  // Public Library of Science Biology. - 2012. - Sv. 10, č. 12 . — P. e1001450. - doi : 10.1371/journal.pbio.1001450 . — PMID 23271954 .
  2. ↑ György B. , Szabó TG , Pásztói M. , Pál Z. , Misják P. , Aradi B. , László V. , Pállinger E. , Pap E. , Kittel A. , Nagy G. , Falus A. , Buzás EI Membránové vezikuly, současný stav techniky: vznikající role extracelulárních vezikul.  (anglicky)  // Buněčné a molekulární biologické vědy: CMLS. - 2011. - Sv. 68, č.p. 16 . - S. 2667-2688. - doi : 10.1007/s00018-011-0689-3 . — PMID 21560073 .
  3. ↑ Katsuda T. , Kosaka N. , Takeshita F. , Ochiya T. Terapeutický potenciál extracelulárních vezikul pocházejících z mezenchymálních kmenových buněk.  (anglicky)  // Proteomics. - 2013. - Sv. 13, č. 10-11 . - S. 1637-1653. - doi : 10.1002/pmic.201200373 . — PMID 23335344 .
  4. ↑ van der Pol E. , Böing AN , Harrison P. , Sturk A. , Nieuwland R. Klasifikace, funkce a klinický význam extracelulárních vezikul.  (anglicky)  // Farmakologické recenze. - 2012. - Sv. 64, č.p. 3 . - S. 676-705. - doi : 10.1124/pr.112.005983 . — PMID 22722893 .
  5. ↑ Akers JC , Gonda D. , Kim R. , Carter BS , Chen CC Biogeneze extracelulárních vezikul (EV): exozomy, mikrovezikuly, vezikuly podobné retrovirům a apoptotická tělíska.  (anglicky)  // Journal of neuro-oncology. - 2013. - Sv. 113, č.p. 1 . - S. 1-11. - doi : 10.1007/s11060-013-1084-8 . — PMID 23456661 .
  6. ↑ Fang DY , King HW , Li JY , Gleadle JM Exosomy a ledviny: obviňování posla.  (anglicky)  // Nefrologie (Carlton, Vic.). - 2013. - Sv. 18, č. 1 . - str. 1-10. - doi : 10.1111/nep.12005 . — PMID 23113949 .
  7. ↑ Théry C. , Ostrowski M. , Segura E. Membránové vezikuly jako přenašeče imunitních reakcí.  (anglicky)  // Recenze přírody. Imunologie. - 2009. - Sv. 9, č. 8 . - S. 581-593. - doi : 10.1038/nri2567 . — PMID 19498381 .
  8. ↑ 1 2 Cocucci E. , Racchetti G. , Meldolesi J. Vylučování mikrovezikul: artefakty už žádné.  (anglicky)  // Trendy v buněčné biologii. - 2009. - Sv. 19, č. 2 . - S. 43-51. - doi : 10.1016/j.tcb.2008.11.003 . — PMID 19144520 .
  9. ↑ Heijnen HF , Schiel AE , Fijnheer R. , Geuze HJ , Sixma JJ Aktivované krevní destičky uvolňují dva typy membránových váčků: mikrovezikuly povrchovým uvolňováním a exosomy odvozené z exocytózy multivezikulárních tělísek a alfa-granulí.  (anglicky)  // Krev. - 1999. - Sv. 94, č.p. 11 . - S. 3791-3799. — PMID 10572093 .
  10. ↑ Sadallah S. , Eken C. , Schifferli J.A. Ektosomy jako modulátory zánětu a imunity.  (anglicky)  // Klinická a experimentální imunologie. - 2011. - Sv. 163, č.p. 1 . - S. 26-32. - doi : 10.1111/j.1365-2249.2010.04271.x . — PMID 21039423 .
  11. ↑ Kanada M. , Bachmann MH , Hardy JW , Frimannson DO , Bronsart L. , Wang A. , Sylvester MD , Schmidt TL , Kaspar RL , Butte MJ , Matin AC , Contag CH Diferenciální osudy biomolekul dodaných do cílových buněk prostřednictvím extracelulárních ves .  (anglicky)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2015. - Sv. 112, č.p. 12 . - S. 1433-1442. - doi : 10.1073/pnas.1418401112 . — PMID 25713383 .
  12. ↑ Février B. , Raposo G. Exosomy: vezikuly odvozené od endozomů přepravující extracelulární zprávy.  (anglicky)  // Současný názor v buněčné biologii. - 2004. - Sv. 16, č. 4 . - S. 415-421. - doi : 10.1016/j.ceb.2004.06.003 . — PMID 15261674 .
  13. ↑ Morello M, Minciacchi VR, de Candia P, Yang J, Posadas E, Kim H a kol. (2013). „Velké onkozomy zprostředkovávají mezibuněčný přenos funkční mikroRNA“ . Buněčný cyklus . 12 (22): 3526-36. DOI : 10,4161/cc.26539 . PMC  3906338 . PMID24091630  . _
  14. ↑ Meehan B, Rak J, Di Vizio D (2016). "Oncosomy - velké a malé: co to je, odkud pocházejí?" . Journal of Extracellular Vesicles . 5 :33109. doi : 10.3402 /jev.v5.33109 . PMC  5040817 . PMID27680302  . _
  15. ↑ Minciacchi VR, Spinelli C, Reis-Sobreiro M, Cavallini L, You S, Zandian M, Li X, Mishra R, Chiarugi P, Adam RM, Posadas EM, Viglietto G, Freeman MR, Cocucci E, Bhowmick NA, Di Vizio D (2017). "MYC zprostředkovává přeprogramování fibroblastů indukované velkými onkozomy u rakoviny prostaty." výzkum rakoviny . 77 (9): 2306-2317. DOI : 10.1158/0008-5472.CAN-16-2942 . PMID  28202510 .
  16. ↑ Bertolini I, Terrasi A, Martelli C, Gaudioso G, Di Cristofori A, Storaci AM, Formica M, Braidotti P, Todoerti K, Ferrero S, Caroli M, Ottobrini L, Vaccari T, Vaira V (2019). "Podpis V-ATPázy podobný GBM řídí signalizaci a přeprogramování nádoru mezi buňkami prostřednictvím velkých onkozomů . " EBioMedicine . 41 : 225-235. DOI : 10.1016/j.ebiom.2019.01.051 . PMC  6441844 . PMID  30737083 .
  17. ↑ 1 2 3 Melentijevic I, Toth ML, Arnold ML, Guasp RJ, Harinath G, Nguyen KC, et al. (únor 2017). "C. elegans neurony odpadní proteinové agregáty a mitochondrie pod neurotoxickým stresem“ . příroda . 542 (7641): 367-371. Bibcode : 2017Natur.542..367M . DOI : 10.1038/příroda21362 . PMC  5336134 . PMID28178240  . _
  18. ↑ Nicolás-Ávila JA, Lechuga-Vieco AV, Esteban-Martínez L, Sánchez-Díaz M, Díaz-García E, Santiago DJ a kol. (2020). "Síť makrofágů podporuje mitochondriální homeostázu v srdci." buňka . 183 (1): 94-109. DOI : 10.1016/j.cell.2020.08.031 . PMID  32937105 .
  19. ↑ 1 2 3 Siddique, I., Di, J., Williams, CK, Markovic, D., Vinters, HV, & Bitan, G. (2021). Exofery jsou součástí neurobiologie savčích buněk ve zdraví a nemoci. bioRxiv. doi : 10.1101/2021.12.06.471479
  20. ↑ Ma L, Li Y, Peng J, Wu D, Zhao X, Cui Y, Chen L, Yan X, Du Y, Yu L (2015). „Objev migrasomu, organely zprostředkující uvolňování cytoplazmatického obsahu během migrace buněk“ . Buněčný výzkum . 25 (1): 24-38. DOI : 10.1038/cr.2014.135 . PMC  4650581 . PMID  25342562 .
  21. ↑ Jiao H, Jiang D, Hu X, Du W, Ji L, Yang Y, Li X, Sho T, Wang X, Li Y, Wu YT, Wei YH, Hu X, Yu L (2021). "Mitocytóza, proces kontroly kvality mitochondrií zprostředkovaný migrazomy." buňka . 184 (11): 2896-2910. DOI : 10.1016/j.cell.2021.04.027 . PMID  34048705 .
  22. ↑ Mir, B., & Goettsch, C. (2020). Extracelulární vezikuly jako nosiče specifického buněčného nákladu. Buňky, 9(7), 1601. PMID 32630649 PMC 7407641 doi : 10,3390/buňky9071601
  23. ↑ Minakawa, T., Matoba, T., Ishidate, F., Fujiwara, TK, Takehana, S., Tabata, Y., & Yamashita, JK (2021). Extracelulární vezikuly synchronizují buněčné fenotypy diferencujících se buněk. Journal of extracellular vesicles, 10(11), e12147. doi : 10.1002/jev2.12147
  24. ↑ Džagarov D. (2013). Exosom je mechanismus pro koordinaci a vzájemnou pomoc tělních buněk Archivováno 2. října 2021 na Wayback Machine . Biomolekula.
  25. ↑ Kahlert C. , Melo SA , Protopopov A. , Tang J. , Seth S. , Koch M. , Zhang J. , Weitz J. , Chin L. , Futreal A. , Kalluri R. Identifikace dvouvláknové genomové DNA zahrnující všechny chromozomy s mutovanou DNA KRAS a p53 v sérových exozomech pacientů s rakovinou pankreatu.  (anglicky)  // The Journal of biologické chemie. - 2014. - Sv. 289, č.p. 7 . - S. 3869-3875. doi : 10.1074 / jbc.C113.532267 . — PMID 24398677 .
  26. ↑ Kanwar SS , Dunlay CJ , Simeone DM , Nagrath S. Mikrofluidní zařízení (ExoChip) pro izolaci na čipu, kvantifikaci a charakterizaci cirkulujících exozomů.  (anglicky)  // Laboratoř na čipu. - 2014. - Sv. 14, č. 11 . - S. 1891-1900. - doi : 10.1039/c4lc00136b . — PMID 24722878 .

Literatura

Viz také

Odkazy