$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wiele neuropatologii jest związanych ze stanem neurozapalnym, który jest złożonym mechanizmem, który jest coraz częściej rozważany, ale wciąż słabo poznany, ponieważ procesy immunologiczne są zróżnicowane i zależą od środowiska komórkowego. Rzeczywiście, zaburzenia OUN nie obejmują systematycznie tych samych sygnałów aktywacji i populacji komórek odpornościowych, a zatem odpowiedzi pro- lub przeciwzapalne są trudne do oceny jako przyczyny lub konsekwencje patologii. Makrofagi rezydujące w mózgu, zwane "mikroglejem", wydają się znajdować na styku układu nerwowego i odpornościowego1. Mikroglej ma pochodzenie szpikowe i pochodzi z woreczka żółtkowego podczas prymitywnej hematopoezy w celu kolonizacji mózgu, podczas gdy makrofagi obwodowe pochodzą z wątroby płodu podczas ostatecznej hematopoezy, aby stać się makrofagami obwodowymi2. Komórki mikrogleju komunikują się z neuronami i komórkami glejowymi pochodzącymi z neuronów, takimi jak astrocyty i oligodendrocyty3. Kilka ostatnich badań wykazało, że mikroglej bierze udział w plastyczności neuronów podczas rozwoju OUN i homeostazy tkanek dorosłych, a także w stanie zapalnym związanym z chorobami neurodegeneracyjnymi4,5. W przeciwnym razie integralność bariery krew-mózg może być zagrożona w innych patologiach OUN. Odpowiedzi immunologiczne, zwłaszcza w raku glejaka wielopostaciowego, nie są wspierane tylko przez komórki mikrogleju, ponieważ bariera krew-mózg jest reorganizowana przez procesy angiogenne i obecność naczyń limfatycznych6,7. W związku z tym w guzie mózgu występuje duża infiltracja makrofagów pochodzących ze szpiku kostnego (BMDM) w mechanizmach angiogenezy zależnej od nowotworu8. Komórki nowotworowe wywierają znaczący wpływ na infiltrowane BMDM, co prowadzi do właściwości immunosupresyjnych i wzrostu guza9. W związku z tym komunikacja między komórkami odpornościowymi a ich mikrośrodowiskiem mózgu jest trudna do zrozumienia, ponieważ pochodzenie komórek i sygnały aktywacji są zróżnicowane10,11. W związku z tym interesujące jest zrozumienie funkcji sygnatur molekularnych związanych z komórkami odpornościowymi w warunkach fizjologicznych. W związku z tym komunikację komórka-komórka między komórkami odpornościowymi a mikrośrodowiskiem komórki można badać poprzez uwalnianie pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (EV).
EVs są coraz częściej badane pod kątem regulacji funkcji immunologicznych zarówno w zdrowych, jak i patologicznych warunkach12,13. Można wziąć pod uwagę dwie populacje, egzosomy i mikropęcherzyki. Prezentują one różną biogenezę i zakresy wielkości. Egzosomy są pęcherzykami o średnicy ~30–150 nm i są generowane z układu endosomalnego i wydzielane podczas fuzji ciał wielopęcherzykowych (MVB) z błoną plazmatyczną. Mikropęcherzyki mają średnicę około 100–1000 nm i są generowane przez pączkowanie na zewnątrz z błony komórkowej plazmatycznej14. Ponieważ rozróżnienie między egzosomami a mikropęcherzykami jest nadal trudne do zrealizowania w zależności od wielkości i wzorców molekularnych, w niniejszym raporcie będziemy używać terminu EV. Komunikacja związana z EV w OUN stanowi mechanizm pradawny, ponieważ badania wykazały ich udział w gatunkach bezkręgowców, w tym nicieniach, owadach lub pierścienicach15,16. Co więcej, wyniki pokazujące, że EV mogą komunikować się z komórkami różnych gatunków, pokazują, że mechanizm ten jest systemem kluczowym, opartym najpierw na rozpoznawaniu cząsteczki powierzchniowej między pęcherzykami a komórkami biorcy, a następnie umożliwiającym wychwyt mediatorów16,17. Rzeczywiście, EV zawierają wiele cząsteczek, takich jak białka (np. enzymy, transdukcja sygnału, czynnik biogenezy), lipidy (np. ceramidy, cholesterol) lub kwasy nukleinowe (np. DNA, mRNA lub miRNA) działające jako bezpośrednie lub pośrednie regulatory aktywności komórki biorcy14. Dlatego też przeprowadzono badania metodologiczne na komórkach odpornościowych, aby wyizolować EV i w pełni scharakteryzować ich sygnatury białkowe18,19.
Najwcześniejsze badania wykazały uwalnianie egzosomów z mikrogleju szczurów z hodowli pierwotnej jako indukowalny mechanizm po aktywacji zależnej od Wnt3a- lub serotoniny20,21. Funkcjonalnie w OUN, EV pochodzące z mikrogleju regulują uwalnianie pęcherzyków synaptycznych przez zakończenia presynaptyczne w neuronach, przyczyniając się do kontroli pobudliwości neuronów22,23. EV pochodzące z mikrogleju mogą również propagować odpowiedź zapalną za pośrednictwem cytokin w dużych obszarach mózgu24,25. Co ważne, różnorodne ligandy dla rodziny receptorów toll-like mogą aktywować specyficzną produkcję EV w klasie mikrogleju26. Na przykład badania in vitro pokazują, że linie komórkowe mikrogleju BV2 aktywowane LPS wytwarzają zróżnicowaną zawartość EV, w tym cytokin prozapalnych27. W związku z tym funkcjonalna różnorodność subpopulacji komórek odpornościowych w OUN, mikrogleju i naciekających BMDM może być oceniana na podstawie ich własnych populacji EV, w tym wpływu EV na komórki biorcze i identyfikacji zawartości EV.
Wcześniej opisaliśmy metody oceny właściwości funkcjonalnych EV pochodzących z mikrogleju i BMDM po ich izolacji16,19. W niniejszym raporcie proponujemy niezależną ocenę wpływu EV pochodzących z mikrogleju na wzrost neurytów oraz wpływu EV pochodzących z makrofagów na kontrolę agregatów komórek glejaka. W badaniu tym zaproponowano również szeroką analizę proteomiczną frakcji EV w celu walidacji procedury izolacji EV, a także identyfikacji biologicznie aktywnych sygnatur białkowych. Korzystne efekty i molekularne rozszyfrowanie zawartości EV mogą pomóc w ich ewentualnej manipulacji i wykorzystaniu jako środków terapeutycznych w zaburzeniach mózgu.