Экзосомы как медиаторы межклеточной коммуникации в сетчатке
Внеклеточные везикулы (ЭВ), особенно малые ЭВ, обычно называемые экзосомами (30–150 нм везикулы эндосомного происхождения), стали важными посредниками межклеточной коммуникации. Эти везикулы несут биологически активный груз, включая белки, липиды, мессенджерные РНК (мРНК), микроРНК (миРНК), длинные некодирующие РНК (lncRNAs) и ДНК, что позволяет им влиять на физиологическое и патологическое поведение клеток-реципиентов. В глазной микросреде и в контексте возрастной макулярной дегенерации (ВМД) несколько типов клеток, включая клетки пигментного эпителия сетчатки (RPE), хориоидальные эндотелиальные клетки, инфильтрирующие иммунные клетки (такие как макрофаги) и глиальные клетки, высвобождают экзосомы как при физиологическом, так и при патологическихусловиях 7,8,9,10 . Эти экзосомы могут опосредовать коммуникацию между клетками сетчатки и иммунными компонентами, тем самым формируя иммунную микросреду сетчатки. Экзосомы, полученные из стрессовых или больных клеток, могут содержать провоспалительный или проангиогенный груз, способный распространять патологические сигналы. Например, экзосомный груз может способствовать таким процессам, как формирование друзен, активация комплемента и хориоидальная неоваскуляризация (CNV)11. Таким образом, экзосомы обеспечивают механистическую связь между местной микросредой сетчатки, включающей РПЭ, хориоидные клетки и мембраны Бруха, такие как макрофаги и микроглия. Передавая регуляторные РНК и другие молекулярные сигналы, экзосомы могут влиять на фенотип макрофагов и иммунные ответысетчатки 12.
ВМД не следует рассматривать как единое единое заболевание, поскольку географическая атрофия и неоваскулярная ВМД демонстрируют различные, но пересекающиеся патогенные механизмы. Географическая атрофия в основном характеризуется прогрессирующей дегенерацией RPE, потерей фоторецепторов, дисфункцией митохондрий, активацией комплемента, окислительным стрессом и хроническим низкостепенным воспалением. В отличие от этого, неоваскулярная ВМД характеризуется хориоидальной неоваскуляризацией, ангиогенезом, вызванным VEGF, сосудистыми утечками и активным воспалительным ремоделированием интерфейса хориоид–сетчатки. Эти различия могут влиять на биологию экзосом и профили ncRNA. При географической атрофии экзосомный груз может более ярко отражать старение РПЭ, окисляющее повреждение, митохондриальный стресс и воспаление, опосредованное комплементом, тогда как при неоваскулярной ВМД экзосомные нкРНК могут быть более тесно связаны с эндотелиальной активацией, рекрутацией макрофагов, ангиогенной сигнализацией и ремоделированием внеклеточного матрикса. Макрофаги и микроглиальные фенотипы также могут различаться между этими формами: дегенеративные, воспалительные состояния, насыщенные липидами, ангиогенные и связанные с восстановлением состояния варьируются в зависимости от стадии заболевания и типа поражения. Поэтому экзосомные миРНК и lncРНК следует интерпретировать в отношении подтипа ВМД, а не как универсальных биомаркеров для всех фенотипов ВМД.
Некодируемые РНК (lncRNA и miRNAs) как новые регуляторы поляризации макрофагов при AMD
Среди разнообразных классов некодирующих РНК особенно важными регуляторами иммунной сигнализации и функции макрофагов выделялись микроРНК (миРНК) и длинные некодирующие РНК (lncRNA). Эти молекулы влияют на воспалительные реакции, ангиогенез, пути окислительного стресса и клеточную коммуникацию в микросреде сетчатки. Все больше данных свидетельствуют о том, что дисрегулированная экспрессия нРНК способствует перепрограммированию макрофагов и иммунному дисбалансу при ВМД, делая экзосомно-ассоциированные миРНК и лнРНК привлекательными кандидатами как для разработки биомаркеров, так и для терапевтического вмешательства. Некодирующие РНК, особенно микроРНК (миРНК длиной примерно 22 нуклеотида) и длинные некодирующие РНК (lncRNA, длиннее 200 нуклеотидов), стали ключевыми регуляторами экспрессии генов на транскрипционном, посттранскрипционном и эпигенетическомуровнях 13. Эти регуляторные РНК играют важную роль в дифференцировке и функции иммунных клеток, включая модуляцию активации и поляризации макрофагов. MiRNA могут тонко настраивать ответы макрофагов, нацеливаясь на мессенджерные РНК, кодирующие цитокины, транскрипционные факторы, регуляторы липидного метаболизма и клеточно-поверхностные рецепторы, участвующие в иммуннойпередаче 14. При глазно-сосудистых и иммунных заболеваниях, включая ВМД, исследования показали дисрегулированную экспрессию миРНК, связанную с дисфункцией макрофагов. Например, было сообщено о повышении уровня miR-150 в пожилых макрофагах и периферических мононуклеарных клетках крови (PBMC) у пациентов с ВМД. MiR-150 напрямую нацеливается на стеароил-КоА десатуразу-2 (SCD2), тем самым изменяя метаболизм липидов макрофагов и способствуя формированию проангиогенного фенотипа, который может способствовать прогрессированиюболезни 15.
Недавние обзоры также подчеркнули, что некодирующие РНК регулируют гомеостаз макрофагов при сосудистых заболеваниях глаза, таких как ВМД, диабетическая ретинопатия и ретинопатия недоношенных детей. Эти регуляторные механизмы включают модуляцию поляризации макрофагов, секрецию цитокинов и ангиогенных сигнальныхпутей 16. Хотя прямых доказательств роли lncRNA в поляризации макрофагов, особенно при AMD, остаются ограничены, новые исследования из других моделей заболеваний показывают, что lncRNA, такие как NEAT1, могут регулировать переход макрофагов M1/M2 через регуляторные сети, опосредованные miRNA. В таблице 2 приведено сводное описание некодирующих РНК, участвующих в иммунной регуляции, связанной с ВМД. Исходя из этих наблюдений, возможно, что экзосомно-опосредованная доставка lncRNA и miRNA представляет собой важную регуляторную ось, через которую микросреда сетчатки и хориоидальной среды влияют на поведение макрофагов при ВМД. Несмотря на достижения в понимании патогенеза ВМД и клинического успеха анти-VEGF-терапии, сохраняются важные пробелы в знаниях. В частности, взаимодействие между иммунной микросредой сетчатки, особенно макрофагами, и некодирующей регуляцией РНК остаётся недостаточноизученным 17. Более глубокое понимание того, как экзосомные lncРНК и миРНК влияют на фенотипические сдвиги макрофагов, может привести к выявлению новых биомаркеров и терапевтических целей дляВМД-18. Роль экзосом в патогенезе ВМД показана на рисунке 1. В патофизиологии ВМД процессы, связанные со старением, и иммунная дисрегуляция сходятся с изменённой межклеточной коммуникацией, опосредованной экзосомами и некодируемыми РНК-сигнальнымисетями 19. Макрофаги, функционирующие на пересечении иммунной регуляции, липидного метаболизма и ангиогенеза, особенно подвержены модуляции экзосомными lncРНК имиРНК 20.
Поляризация макрофагов остаётся полезной основой для понимания иммунной регуляции при ВМД; Однако накопленные данные свидетельствуют о том, что макрофаги и микроглии сетчатки существуют вдоль динамического функционального спектра, а не внутри отдельных поляризационных состояний. Старение, окислительный стресс, активация комплемента, накопление липидов и локальное повреждение сетчатки вместе влияют на поведение макрофагов, создавая смешанные воспалительные и ангиогенные фенотипы, способствующие прогрессированию заболевания.
Таким образом, данный обзор направлен на краткое изложение механизмов, с помощью которых экзосомы, произтичающие из эпителия пигмента сетчатки, хориоидальных эндотелиальных клеток, глиальных клеток и иммунных клеток, влияют на поляризацию макрофагов в средах сетчатки и хориоидальной среды. Кроме того, мы обсуждаем новые роли lncРНК и миРНК в этом экзосомно-опосредованном регуляторном процессе, с особым акцентом на их значимость для макрофагового баланса M1/M2 при ВМД. Наконец, мы выделяем ключевые проблемы и будущие направления, включая необходимость стандартизированных методов выделения экзосом из глазной жидкости, идентификацию макрофаг-специфического экзосомного груза, валидацию механизмов, опосредованных ncRNA, in vivo и потенциальную клиническую трансляцию для леченияВМД 21,22,23.
Методология
Этот нарративный обзор подводит итог современных данных о сигнализации экзосомно-опосредованной некодирующей РНК (ncRNA), поляризации макрофагов и возрастной макулярной дегенерации (ВМД). Был проведён структурированный поиск литературы в PubMed, Scopus, Web of Science и Google Scholar для исследований, опубликованных до июня 2026 года. Поисковые запросы включали комбинации «возрастной макулярной дегенерации», «экзосом», «внеклеточные везикулы», «микроРНК», «миРНК», «длинная некодирующая РНК», «инкРНК», «поляризация макрофагов», «микроглия», «пигментный эпителий сетчатки», «хориоидальная неоваскуляризация», «воспаление сетчатки», «окислительный стресс» и «ангиогенез». Булевые операторы (AND/OR) использовались для уточнения результатов поиска и захвата релевантных междисциплинарных исследований. Дополнительные статьи были выявлены посредством отслеживания цитирования ключевых публикаций и недавних обзорных статей для обеспечения всестороннего освещения темы.
Соответствующие оригинальные исследования, клинические исследования и качественные обзорные статьи оценивались с учетом их значимости для патогенезов ВМД, биологии экзосом, регуляции нРНК, поляризации макрофагов, воспаления сетчатки, ангиогенеза, разработки биомаркеров и терапевтических применений. Исследования включались, если они изучали сигнализацию, опосредованную экзосомами, в тканях сетчатки или глаза, роль миРНК или лнРНК в регуляции макрофагов или воспалительных путях, изучение механизмов, связанных с патогенезом ВМД (включая окислительный стресс, ангиогенез и дисрегуляцию иммунитета), а также предоставляли механистические данные по экзосомной нкРНК сигнализации или поляризации макрофагов. Исследования, не связанные с глазными заболеваниями или не имеющие значения для регуляции иммунитета при ВМД, были исключены.
Избранная литература была проанализирована для выявления ключевых молекулярных путей, регуляторных нРНК и экспериментальных доказательств, связывающих экзосомную коммуникацию с макрофаг-опосредованной патологией сетчатки. Особое внимание уделялось исследованиям, описывающим нкРНК-опосредованную модуляцию макрофагов фенотипов (M1/M2), ангиогенных сигнальных путей и воспалительных реакций в микросреде сетчатки. Результаты были организованы в тематические разделы, посвящённые биологии экзосом, регуляции нРНК, поляризации макрофагов, диагностическим биомаркерам и терапевтическим последствиям. Были включены таблицы и рисунки для обобщения ключевых нРНК, экзосомных биомаркеров и механистических путей, участвующих в прогрессировании ВМД.
Поскольку целью этой статьи было предоставление механистического и трансляционного нарративного синтеза, а не формального систематического обзора, формальные процедуры систематического обзора, оценка риска предвзятости на уровне исследования, оценка доказательств и мета-анализ не проводились. Включённая литература оценивалась тематически с учётом её значимости для патогенеза ВМД, биологии экзосом, регуляции нРНК, поляризации макрофагов или микроглии, воспаления сетчатки, ангиогенеза, разработки биомаркеров и терапевтической трансляции. Доказательства интерпретировались осторожно, а исследования различались по тому, предоставляли ли они прямые данные по ВМД, данные из моделей заболеваний глаз или механистические данные, экстраполированные из неочных воспалительных или сосудистых моделей.
Межклеточная коммуникация, опосредованная экзосомами, в патофизиологии ВМД
Рисунок 2 иллюстрирует экзосомно-опосредованные сигнальные и терапевтические стратегии при ВМД. Экзосомы стали ключевыми медиаторами межклеточной коммуникации в микросреде сетчатки, способствуя обмену молекулярными сигналами между клетками пигментного эпителия сетчатки (RPE), фоторецепторами, хориоидальными эндотелиальными клетками, глиальными клетками и иммунными клетками, такими как макрофаги имикроглия 23. Эти наноразмерные внеклеточные везикулы (30–150 нм) происходят из эндосомной системы и высвобождаются при слиянии мультивезикулярных тел с плазматической мембраной. Экзосомы несут разнообразный молекулярный груз, включая белки, липиды и нуклеиновые кислоты, такие как микроРНК (миРНК) и длинные некодирующие РНК (lncRNA). Состав этого груза часто отражает физиологическое или патологическое состояние материнской клетки и может модулировать экспрессию генов и сигнальные пути в клетках-реципиентах24. В контексте ВМД коммуникация, опосредованная экзосомами, всё чаще признаётся ключевым механизмом, связывающим воспаление, окислительный стресс, накопление липидов и хориоидальную неоваскулярызацию (CNV). При патологических условиях, таких как окислительный стресс или липидная перегрузка, экзосомы в клетках RPE могут обогащаться проангиогенными и провоспалительными медиаторами.
Необходимо устранить несколько ограничений, прежде чем экзосомные ncRNA можно считать клинически надёжными биомаркерами для ВМД. Доаналитическая вариабельность может возникать из-за различий в источниках образца, включая плазму, сыворотку, водную и стекловидную жидкость, каждый из которых может отражать разные биологические компартменты. Профили выхода и груза экзосом также могут варьироваться в зависимости от метода сбора, условий хранения, циклов заморазания–оттаивания, протоколов центрифуга, коммерческих изолированных наборов, хроматографии с исключением размера, ультрацентрифугирования и обогащения на основе иммуноаффинности. Дополнительные трудности включают нормализацию уровней нРНК, загрязнение миРНК, полученными от гемолиза, трудности с распределением экзосом, имеющихся клеточным происхождением, иммунным, эндотелиальным или системным клеточным происхождением, небольшие размеры когорт, гетерогенность стадий заболевания и ограниченную независимую валидацию. Поэтому экзосомные нкРНК-сигнатуры в настоящее время следует рассматривать как перспективные исследовательские биомаркеры, а не как клинически готовые диагностические инструменты. К ним могут относиться сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF), компоненты комплемента (например, C3 и C5b-9), а также молекулы, связанные с липофусцином. Такие экзосомы способствуют активации эндотелиальных клеток, привлекают иммунные клетки и поляризуют макрофаги в сторону фенотипа M2, тем самым способствуя формированию CNV и прогрессированию заболевания при ВМД. Несколько миРНК, содержащихся в экзосомах, были связаны с воспалительными и метаболическими путями, ассоциированными с ВМД. Например, сообщалось, что miR-21, miR-146a, miR-155 и miR-150 регулируют воспалительные сигналы, липидный метаболизм и иммунные ответы, которые являются центральными для патогенеза ВМД25,26. Среди них миР-150 привлек особое внимание, поскольку он обогащён экзосомами, полученными из устаревших макрофагов и периферических мононуклеарных клеток крови (ПБМК) у пациентов с ВМД. Показано, что MiR-150 модулирует гены, участвующие в липидном метаболизме, и способствует проангиогенному макрофаговому фенотипу, связывая иммунную дисрегуляцию с прогрессированием ВМД. Помимо механической роли в развитии заболеваний, экзосомы также демонстрируют потенциал как биомаркеры ВМД. Поскольку экзосомы могут преодолевать биологические барьеры и отражать патологические изменения в тканях сетчатки, они являются привлекательными кандидатами для неинвазивной диагностики. Экзосомные компоненты можно выделить из биологических жидкостей, таких как сыворотка, стекловидное тело и водное влошение, где они могут служить ранними признаками стресса сетчатки и иммунной дисфункции27. Таблица 3 обобщает выбранные экзосомные биомаркеры, как сообщается, релевантны для патогенезу ВМД и диагностики. Помимо диагностического потенциала, экзосомы привлекают растущий интерес как терапевтические наноносители, способные модулировать поляризацию макрофагов и восстанавливать гомеостаз сетчатки. Инженерные экзосомы могут быть разработаны для доставки противовоспалительного или антиангиогенного РНК-груза, включая специфические миРНК или lncRNA. Доклинические исследования показали, что такие подходы могут ингибировать аномальные ангиогенез, снижать окислительный стресс и балансировать функцию иммунных клеток в экспериментальных моделях ВМД28,29,30,31,32,33. Выбранные экзосомные некодирующие РНК с терапевтическим и регуляторным потенциалом, связанным с поляризацией макрофагов и прогрессированием ВМД, обобщены в Таблица 4. В совокупности экзосомно-опосредованная сигнализация создаёт объединяющую структуру, связывающую старение, иммунную дисрегуляцию и метаболический стресс при ВМД. Взаимодействие между экзосомными lncРНК и миРНК может влиять на поляризацию макрофагов и тем самым формировать микроокружение сетчатки в сторону либо дегенерации, либо восстановления тканей34,35,36,37. Понимание этой регуляторной сети может не только улучшить понимание прогрессирования ВМД, но и способствовать разработке прецизионных диагностических инструментов и таргетных РНК-ориентированных экзосомных терапий. Будущие исследования должны быть сосредоточены на нескольких ключевых направлениях, включая стандартизацию изоляции и характеристики экзосом из глазных жидкостей, валидацию биомаркеров нРНК в крупных клинических когортах и оптимизацию инженерных систем доставки на основе экзосом для повышения терапевтической эффективности и безопасности38,39,40. Такие достижения могут в конечном итоге способствовать внедрению диагностики и терапии на основе экзосомов в клиническую практику для лечения ВМД.
Этот обзор следует интерпретировать как повествовательный синтез, а не как систематический обзор. Формальный скрининг PRISMA, количественный синтез, оценка риска предвзятости на уровне исследования и оценка доказательств не проводились. Вместо этого отобранные исследования были организованы по механистической значимости, контексту заболевания и трансляционной значимости. Чтобы не преувеличивать данные, обсуждение отличает прямые результаты ВМД от данных, полученных в других глазных заболеваниях, системных воспалительных моделях, моделях сосудистых заболеваний или общей биологии макрофагов. Такой подход позволяет обзору выявлять новые биологические темы, при этом признавая, что ряд предложенных механизмов требуют дополнительной валидации, специфичной для ВМД.
Данные о механизмах экзосомных LNCRNA и miRNA сетей, регулирующих поляризацию макрофагов при ВМД
Недавние исследования подчеркнули роль экзосом как важных носителей некодирующих РНК (нРНК), регулирующих экспрессию генов в клетках-реципиентах, включая макрофаги, тем самым влияя на их функциональныйфенотип 39. В микросреде сетчатки патологические состояния, такие как повышенный окислительный стресс, дисрегуляция липидов и активация комплемента, стимулируют высвобождение изменённых экзосом из клеток пигментного эпителия сетчатки (RPE) и иммунных клеток. Эти экзосомы часто обогащаются специфическими нРНК, которые могут либо способствовать, либо подавлять пути активациимакрофагов 40. Механически экзосомные микроРНК (миРНК) влияют на поляризацию макрофагов, нацеливаясь на транскрипционные факторы и сигнальные пути, определяющие баланс между провоспалительным фенотипом M1 и проангиогенным фенотипом M2. Например, miR-150, передаваемый через экзосомы, полученные из макрофагов, подавляет десатуразу стеароил-КоА-2 (SCD2), что приводит к нарушению липидного метаболизма и способствует ангиогенному фенотипу, похожему на M2. Этот механизм напрямую связан с развитием неоваскулярнойВМД 41. Другой пример — экзосомный miR-21, полученный из клеток RPE, который может активировать ось сигнализации STAT3/VEGF, тем самым способствуя набору макрофагов и ангиогенезе, вызванному воспалением. В отличие от этого, miR-146a обычно считается противовоспалительным миРНК, который ослабляет сигнализацию NF-κB, подавляет хронические воспалительные реакции и ограничивает повреждение тканейсетчатки 42. Помимо миРНК, длинные некодирующие РНК (lncРНК), присутствующие в экзосомах, дополнительно усовершенствуют регуляторную сеть, контролирующую поляризацию макрофагов. LncRNA могут функционировать как конкурирующие эндогенные РНК (ceRNA), молекулярные каркасы или транскрипционные регуляторы. Например, сообщалось, что NEAT1 регулирует поляризацию макрофагов за счёт погружения miR-148a-3p, тем самым влияя на сигнальный путь PTEN/PI3K/Akt и способствуя смещению в сторону фенотипа M2. Кроме того, lncRNA, такие как HOTAIR и MALAT1, участвуют в хронических воспалительных состояниях сетчатки, при которых изменённая экспрессия в экзосомах, полученных из RPE, может поддерживать провоспалительный ответ, модулируя сигнальные пути NF-κBи STAT1 43,44,45. Сложная регуляторная сеть нРНК, передающихся через экзосомы, изложена в таблице 5. Эти взаимодействия, опосредованные lncRNA, в конечном итоге определяют, примут ли макрофаги провоспалительный (M1) или проангиогенный (M2) фенотип, тем самым влияя на прогрессирование заболевания приВМД 46,47,48,49.
Диагностический и терапевтический потенциал экзосомных нРНК при ВМД
Экзосомные нкРНК стали перспективными биомаркерами и терапевтическими мишенями при ВМД. Поскольку экзосомы циркулируют в биологических жидкостях и отражают специфические молекулярные изменения, специфичные для заболевания, они дают ценные данные о патологических процессах сетчатки. Экзосомы можно выделить из малоинвазивных источников, таких как сыворотка, водный и стекловидный гумор, что делает их доступными инструментами для мониторинга заболеваний и раннеговыявления 50,51. Несколько циркулирующих экзосомных миРНК связаны с тяжестью ВМД. Например, повышенные уровни miR-21 и miR-150 в циркулирующих экзосомах коррелируют с прогрессированием заболевания и воспалительной активацией при ВМД. Напротив, снижение уровня противовоспалительных миРНК, таких как miR-146a, связано с усилением воспалительных реакций и ухудшением патологиисетчатки 52. Кроме того, экзосомные лнкРНК, обнаруженные в сыворотке, могут служить молекулярными сигнатурами, отражающими раннюю иммунную дисрегуляцию и надвигающуюся неоваскуларизацию. Эти молекулярные биомаркеры обладают потенциалом дополнять традиционные методы диагностики на основе визуализации, предоставляя динамические данные о активности заболевания и ответе на лечение53. Механистический обзор экзосомной нкРНК-опосредованной регуляции поляризации макрофагов при ВМД иллюстрирован на рисунке 3. Помимо диагностической ценности, инженерные экзосомы привлекли внимание как потенциальные терапевтические системы доставки. Экзосомы, полученные из мезенхимальных стволовых клеток (MSC) или RPE-клеток, могут быть спроектированы для доставки противовоспалительных или антиангиогенных миРНК непосредственно в ткани сетчатки, тем самым модулируя поляризацию макрофагов и снижая хориоидальную неоваскуларизацию (CNV) в доклиническихмоделях 54. Например, экзосомы, полученные из MSC, обогащённые miR-26 или miR-21-5p, продемонстрировали значительное снижение окислительного стресса, выработки VEGF и макрофагно-опосредованного ангиогенеза в экспериментальных моделяхAMD 55,56. Кроме того, достижения в инженерии экзосом, такие как модификация поверхности с помощью таргетируемых пептидов (например, RGD-пептиды, направленные на интегрин αvβ3, экспрессируемый в CNV-поражениях), улучшили специфичность доставки в ткани сетчатки. В совокупности эти достижения подчёркивают трансляционный потенциал диагностики и терапии на основе экзосом при ВМД. Восстанавливая иммунный баланс и регулируя поляризацию макрофагов, стратегии доставки нРНК, опосредованные экзосомами, могут предложить новые подходы для остановки прогрессирования заболевания. Таблица 6 обобщает диагностические и терапевтические применения экзосомных биомаркеров и нРНК, важных для прогрессирования ВМД.
Взаимодействие между экзосомами, некодирующими РНК и поляризацией макрофагов при возрастной макулярной дегенерации
Взаимодействие между экзосомами, некодирующими РНК (нРНК) и поляризацией макрофагов представляет собой важную ось в иммунопатогенезе возрастной макулярной дегенерации (ВМД). Микросреды сетчатки и хориоиды постоянно подвергаются воздействию хронического окислительного стресса, активации комплемента и низкого воспаления — процесса, который обычно называютвоспалениями 57,58,59,60,61. Эти стрессоры существенно влияют на функцию макрофагов и пластичность, формируя их поляризацию и активность в ткани сетчатки.
Экзосомы играют центральную роль в опосредовании межклеточной коммуникации в этой среде. Выступая в роли молекулярных мессенджеров, они способствуют перекрёстному взаимодействию между клетками пигментного эпителия сетчатки (RPE), хориоидальными эндотелиальными клетками, глиальными клетками и иммунными клетками, такими как макрофаги и микроглия62. Экзосомы транспортируют различные нкРНК, особенно микроРНК (миРНК) и длинные некодирующие РНК (lncРНК), которые могут регулировать поляризацию макрофагов и, следовательно, влиять на воспалительные реакции, ангиогенез и ремоделирование тканей сетчатки63. В физиологических условиях экзосомы, высвобождаемые RPE и другими клетками сетчатки, помогают поддерживать иммунный гомеостаз, передавая противовоспалительные молекулы, способствующие поляризации макрофагов, подобных M2. Однако в состоянии болезненной или напряжённой среды сетчатки состав экзосом претерпевает значительные изменения. Окислительный стресс или липидная перегрузка в клетках RPE могут вызвать высвобождение экзосом, обогащённых провоспалительными и проангиогенными нРНК, включая miR-21, miR-23a и miR-150, которые связаны с нарушением макрофагов и нарушением липидного метаболизма63,64,65,66. Эти изменённые экзосомы могут перепрограммировать макрофаги либо на устойчивый воспалительный фенотип, похожий на M1, способствующий повреждению сетчатки и хроническому воспалению, либо на аномальное проангиогенное фенотипа, похожий на M2, способствующий хориоидальной неоваскуляризации (CNV)66. Таким образом, экзосомно-опосредованная нРНК-сигнализация может установить положительную обратную связь между стрессовыми или умирающими клетками РПЭ и активированными макрофагами, тем самым усиливая воспалительные и ангиогенные ответы при ВМД. Например, экзосомы, полученные из RPE под окислительным стрессом, содержат miR-21 и miR-23a, которые активируют ангиогенные сигналы в макрофагах через пути PI3K/Akt и STAT367. Аналогично, стареющие макрофаги демонстрируют повышенную экспрессию miR-150, который нарушает липидный обмен, ингибируя десатуразу стеароил-КоА-2 (SCD2), что приводит к формированию провоспалительного и проангиогенного фенотипа. Кроме того, lncRNA, такие как NEAT1, могут регулировать поляризацию макрофагов через ось сигнализации miR-148a-3p/PTEN, влияя как на воспалительные и ангиогенные ответы68. Хотя прямая роль NEAT1 при ВМД пока не полностью установлена, аналогичные регуляторные механизмы были зафиксированы и при других глазных иммунных и сосудистых заболеваниях, что указывает на потенциальную связь с патологией ВМД. Негенетические механизмы, способствующие развитию ВМД у пожилых людей, иллюстрируются в Рисунок 4. Структурное и функциональное разрушение тканей сетчатки возникает из-за множества возрастных процессов, включая старение клеток RPE, хронический окислительный стресс, дисфункцию митохондрий, нарушение гемодинамики, накопление липид, активацию комплемента и хроническое низкостепенное воспаление. Эти факторы вместе способствуют дегенерации RPE, формированию друзен, потере фоторецепторов и хориоидальной неоваскуларизации, что в конечном итоге способствует прогрессированию ВМД. Важно, что экзосомные нРНК не только влияют на поляризацию макрофагов локально внутри сетчатки, но и могут циркулировать системно, отражая состояние и прогрессирование заболевания. Изменённые профили экспрессии экзосомных миРНК, обнаруженные в плазме или водной жидкости у пациентов с ВМД, связаны с тяжестью заболевания и воспалением сетчатки69. Эти результаты подтверждают формирующуюся концепцию, что экзосомные нРНК функционируют как внутриклеточные медиаторы, связывая метаболический стресс, связанный со старением, с дисрегуляцией иммунной системы и неоваскуляризацией при ВМД70. Понимание этой регулирующей сети требует точной идентификации сигнатур ncRNA и клеточных источников экзосом в микросреде сетчатки. Будущие исследования, сосредоточенные на профилировании экзосом, функциональной валидации ncRNA и макрофаг-специфических экзосомных сигнальных путях, дадут более глубокое понимание патогенеза ВМД71. В конечном итоге прояснение этого взаимодействия может открыть новые возможности для терапевтических стратегий, направленных на экзосомную нкРНК-сигнализацию или пути поляризации макрофагов.
Новые диагностические биомаркеры и терапевтические потенциалы при ВМД
Растущее понимание коммуникации, опосредованной экзосомами, и регуляции поляризации макрофагов нРНК открыло новые возможности для выявления диагностических биомаркеров и разработки таргетных терапевтических стратегий дляВМД 68,69,70,71,72,73. Экзосомы всё чаще признаются не только посредниками межклеточной сигнализации, но и резервуарами молекулярной информации, отражающими физиологические и патологические состояния их клеток происхождения. Поскольку экзосомы стабильны в биологических жидкостях, включая плазму, стекловидное тело и водный гумор, они особенно привлекательны как малоинвазивные биомаркеры для ранней диагностики и мониторинга прогрессированияВМД 74.
Текущий статус клинической заявки следует интерпретировать осторожно. В настоящее время экзосомные нкРНК не установлены как рутинные диагностические биомаркеры или одобренные терапевтические средства для ВМД. Клиническая диагностика, стадирование и мониторинг лечения по-прежнему в основном опираются на осмотр дна, оптическую когерентную томографию, автофлуоресценцию дна, флуоресцеин-ангиографию, оптическую когерентную томографию и оценку зрительной функции. При неоваскулярной ВМД в настоящее время стандартным лечением остаётся интравитреальная анти-VEGF терапия. Экзосомные миРНК и lncРНК выглядят перспективно, поскольку они могут отражать стресс сетчатки, иммунную активацию, ангиогенную сигнализацию или ответ на лечение; однако их применение в клинической практике остаётся предметом исследований. Для того как сигнатуры экзосомных нкРНК могут быть преобразованы в рутинную диагностику, мониторинг или выбор лечения ВМД, по-прежнему необходимы крупные независимые когорты, стандартизированные протоколы изоляции экзосом, проверенные стратегии нормализации и проспективные исследования.
Экзосомные нРНК как диагностические биомаркеры
Несколько исследований сообщили о дифференциальной экспрессии экзосомных миРНК и lncRNA у пациентов с ВМД по сравнению со здоровыми людьми. Дисрегулированные миРНК, такие как miR-21, miR-23a, miR-27a-3p и miR-150, были обнаружены как в сывороточной, так и в глазной жидкости пациентов с ВМД и связаны с воспалительными, ангиогенными и липидными метаболическимипутями 75. Эти ncRNA отражают молекулярное перепрограммирование, происходящее в макрофагах и клетках RPE в ходе прогрессирования заболевания.
Важно отметить, что экзосомные миРНК-сигнатуры также могут помочь различать сухие (атрофические) и влажные (неоваскулярные) формы ВМД, что даёт потенциал для специфического диагностического профилирования поподтипу 76. Кроме того, новые данные указывают на то, что lncRNA, такие как NEAT1 и MALAT1, которые часто упаковываются вместе с miRNA в экзосомах, могут служить составными биомаркерами, указывающими на активность заболевания или терапевтический ответ. Выбранные экзосомные нкРНК и биомаркеры, связанные с ВМД, суммированы в таблице 7.
Терапевтический потенциал нацеливания на ось экзосом–ncРНК–макрофаг
Экзосомы — это не только потенциальные биомаркеры, но и перспективные терапевтические инструменты и мишени. Модуляция биогенеза, высвобождения или состава груза может перепрограммировать фенотипы макрофагов и восстановить иммунный гомеостаз всетчатке 77,78,79,80,81,82. Например, ингибирование высвобождения проангиогенных экзосом из клеток РПЭ под окислительным стрессом или модификация экзосомного груза нкРНК может подавлять хороидальную неоваскуляризацию83.
Альтернативно, модифицированные экзосомы, полученные из стволовых клеток, содержащих противовоспалительные нРНК, такие как miR-124, miR-146a, или ингибиторы miR-21, продемонстрировали способность способствовать полезной поляризации макрофагов и снижать ангиогенную и воспалительную сигнализацию в доклинических моделях заболеваний глаза. Терапевтические средства на основе экзосом обладают рядом преимуществ, включая внутреннюю биосовместимость, низкую иммуногенность и естественные таргетированные способности, как изложено в таблице 8. Несмотря на эти многообещающие события, остаётся ряд проблем. К ним относятся крупномасштабная изоляция экзосом, точная загрузка терапевтических нРНК и целенаправленная доставка в определённые популяции клетоксетчатки 84,85. Инженерная доставка нРНК на основе экзосом в настоящее время следует рассматривать как доклиническую концепцию, а не как терапию ВМД, приближающуюся к рутинной клинической реализации. Ряд препятствий остаются нерешёнными, включая оптимальный путь доставки глаз, биораспределение после интравитреального или субретинального введения, проникновение через слои сетчатки, селективное таргетирование макрофагов или микроглии, контроль дозы, безопасность повторного дозирования, эффективность загрузки груза, воспроизводимость от партии к партии, стерильность, стабильность хранения и масштабное производство. Дополнительные опасения включают непреднамеренную модуляцию иммунных ответов, внецелевую реакцию на нейроны сетчатки, клетки RPE, эндотелиальные клетки или системные иммунные клетки, а также потенциал проангиогенных или провоспалительных эффектов в зависимости от источника экзосомы и состава груза. Регуляторные требования к продуктам из биологических источников везикул также сложны. Эти проблемы необходимо решать с помощью стандартизированных доклинических моделей, токсикологических исследований, фармакокинетических анализов и долгосрочных оценок безопасности, прежде чем инженерные экзосомные терапии можно будет рассматривать для клинического лечения ВМД.
Сила доказательств по отдельным ncRNA существенно различается. MiR-150 имеет относительно прямое отношение к ВМД, поскольку изменённая экспрессия у пожилых макрофагов и иммунных клеток, ассоциированных с ВМД, была связана с нарушением липидного метаболизма и проангиогенным поведением макрофагов. В отличие от этого, роль miR-21, miR-146a, miR-155 и NEAT1 в AMD следует интерпретировать более осторожно. Эти молекулы обладают сильной механистической поддержкой в активации макрофагов, воспалительном сигнале, ангиогенезе и связанных с ними глазных или системных воспалительных моделях, но прямое причинное подтверждение в тканях ВМД, глазных жидкостях или специфических для ВМД макрофагах популяциях остаётся ограниченным. Таким образом, эти ncRNA считаются кандидатами в регуляторы внутри оси экзосома–макрофаг–АМД, а не полностью валидированными драйверами прогрессирования ВМД. Достижения в инженерии экзосом, в сочетании с терапевтическими средствами на основе РНК, такими как антисенсовые олигонуклеотиды и мимики или ингибиторы миРНК, могут проложить путь для следующего поколения лечения, которые модулируют активность макрофагов и замедляют или даже обращают обратно прогрессированиеВМД 86.
Трансляционная значимость и перспективы на будущее
Растущее понимание сигнализации нРНК, опосредованной экзосомами, создало новые возможности для улучшения как диагностики, так и лечения ВМД. Экзосомные миРНК и лнкРНК стали перспективными биомаркерами, поскольку они отражают стресс сетчатки, активацию иммунитета, ангиогенную сигнализацию и прогрессирование заболевания, оставаясь при этом обнаруживаемыми в малоинвазивных биологических образцах. В то же время инженерные экзосомы представляют собой инновационную терапевтическую платформу, способную доставлять регуляторные молекулы РНК непосредственно в ткани сетчатки и иммунные клетки.
Несмотря на эти достижения, перед клиническим переводом остаются значительные задачи. Все еще необходимы стандартизированные методы изоляции, характеристики экзосом, количественной оценки груза и нормализации биомаркеров. Дополнительные исследования требуются для валидации биомаркеров-кандидатов ncRNA в больших когортах пациентов и определения их воспроизводимости на различных подтипах и стадиях заболевания ВМД. Аналогично, терапевтические стратегии на основе экзосом требуют дальнейших исследований в области биораспределения, таргетирования сетчатки, долгосрочной безопасности, согласованности производства и одобрения регуляторов.
Будущие исследования, объединяющие мультиомические технологии, одноклеточную транскриптомику, передовую визуализацию сетчатки, модели прогнозирования на основе искусственного интеллекта и функциональные экспериментальные системы, обеспечат более полное понимание оси экзосома — ncRNA — макрофаг. Такие достижения могут способствовать разработке точных диагностических инструментов и целенаправленных терапевтических подходов, которые могут замедлить или предотвратить дегенерацию сетчатки при ВМД.
Недавние достижения в искусственном интеллекте в сочетании с мультимодальной визуализацией сетчатки продемонстрировали значительный потенциал для прогнозирования прогрессирования ВМД и выявления пациентов с высоким риском. Интеграция молекулярных биомаркеров, включая экзосомные нкРНК-сигнатуры, с анализом визуализации с помощью ИИ может дополнительно улучшить стратификацию заболевания, прогностическую оценку и персонализированное планирование лечения в будущей клиническойпрактике 87,88,89,90.
Терапевтические последствия и перспективы на будущее
Новые открытия в области коммуникации, опосредованной экзосомами, и поляризации макрофагов, управляемых ncRNA, при возрастной макулярной дегенерации (ВМД) открыли новые терапевтические направления за пределами традиционных анти-ВЭГФ и противовоспалительных методов. Благодаря своим наноразмерам, внутренней биосовместимости и способности преодолевать физиологические барьеры, экзосомы всё больше признаются не только посредниками заболеваний, но и перспективными терапевтическими средствами распространения91,92,93,94,95,96,97,98,99. Селективное сортирование микроРНК (миРНК) и длинных некодирующих РНК (lncРНК) в экзосомы обеспечивает естественный механизм таргетированной молекулярной доставки. В результате этого процесса экзосомы могут регулировать специфические сигнальные пути в клетках сетчатки и иммунных клеток реципиента, тем самым изменяя воспалительную и ангиогенную микросреду, которая определяет патологию ВМД100. Одной из перспективных стратегий является разработка экзосом, чтобы модулировать поляризацию макрофагов путём загрузки их регуляторными ncRNA. Например, экзосомы, обогащённые противовоспалительными или ангиогенными миРНК, такими как miR-146a, ингибиторы miR-21 или miR-23a, могут подавлять провоспалительные ответы макрофагов M1, одновременно способствуя репаративному фенотипу, подобному M2, тем самым восстанавливая иммунный гомеостаз сетчатки101. В то же время для ингибирования проангиогенных нкРНК, включая miR-150, могут использоваться такие подходы, как антисенсовая олигонуклеотидная технология или модуляция генов на основе CRISPR, которые связаны с патологическим ангиогенезом и фиброзом. Репрезентативные недавние достижения и знаковые исследования в этой области обобщены в Таблица 9. Доклинические исследования на моделях глазных и системных заболеваний показали, что заглушание или восстановление специфических нРНК с помощью экзосомных систем доставки может значительно изменить поведение иммунных клеток. Эти результаты подчёркивают высокий трансляционный потенциал терапии на основе ncRNA при ВМД. Помимо терапевтических применений, экзосомные нкРНК также демонстрируют значительный потенциал в качестве диагностических биомаркеров для раннего выявления и мониторинга заболеваний. Методы жидкой биопсии с использованием плазмы, водного вульмора или стекловидного тела выявили характерные экзосомные миРНК-сигнатуры, связанные с тяжестью ВМД и терапевтическим ответом102. Такие молекулярные биомаркеры можно интегрировать с методами визуализации — включая оптическую когерентную томографию (OCT) и автофлуоресценцию дна, а также с вычислительными моделированием для поддержки стратегий прецизионной медицины. В этом контексте пациентов можно стратифицировать по их воспалительным или ангиогенным молекулярным профилям, что позволяет применять более персонализированные подходы к лечению103. В совокупности эти выводы, суммируемые в Таблица 10, подчёркивает центральную роль сигнализации экзосомных нРНК в регуляции поляризации макрофагов и иммунного гомеостаза сетчатки, обеспечивая механистическую основу для разработки инновационных диагностических и терапевтических подходов, направленных на экзосомно-опосредованные пути при ВМД. Несмотря на эти многообещающие достижения, перед внедрением стратегий на основе экзосомов в клиническую практику остаётся ряд проблем. Во-первых, необходимы стандартизированные методы выделения, характеристики и количественной оценки экзосом, чтобы обеспечить воспроизводимость в лабораториях104,105,106,107. Кроме того, более глубокое понимание механизмов, регулирующих отбор экзосомного груза во время клеточного стресса и старения, будет критически важным для разработки эффективных терапевтических вмешательств. Также необходимо учитывать этические и регуляторные вопросы, связанные с биологически полученными экзосомными препаратами108,109,110. Будущие исследования должны быть сосредоточены на картировании интерактомы, специфических для сетчатки, экзосом, и интеграции мультиомических подходов, включая транскриптомику, протеомику и липидомику, чтобы лучше понять молекулярные сети, участвующие в патогенезе ВМД. Современные экспериментальные системы, такие как 3D-модели ко-культуры сетчатки и макрофагов и органоиды сетчатки, могут предоставлять более физиологически значимые платформы для изучения сигнализации, опосредованной экзосомами. Кроме того, интеграция нанотехнологий с молекулярной биологией может повысить эффективность загрузки, наведения и доставки экзосом.
В совокупности эти достижения, как ожидается, преобразят наше понимание биологии экзосом–ncRNA при ВМД, преодолев разрыв между механистическими знаниями и разработкой новых терапевтических стратегий для этого сложного заболевания сетчатки 110,111,112,113.
Механистическая интеграция
Возрастная макулярная дегенерация (ВМД) возникает в результате многофакторного сближения метаболического стресса, иммунной дисрегуляции и прогрессирующей дегенерации структур сетчатки. Недавние достижения в иммунобиологии сетчатки выявили экзосомно-опосредованную некодирующую РНК (ncRNA) сигнализацию как центральный механизм, интегрирующий эти патологические процессы. Экзосомы функционируют как наномасштабные внеклеточные везикулы, способствующие передаче молекулярного груза — включая микроРНК (миРНК), длинные некодирующие РНК (lncRNA), белки и липиды — между клетками сетчатки и иммунными клетками. Через эту межклеточную систему коммуникации экзосомы координируют сигнализацию между клетками пигментного эпителия сетчатки (RPE), хориоидными эндотелиальными клетками, глиальными клетками и инфильтрирующими иммунными клетками, такими как макрофаги и микроглии, тем самым формируя воспалительный и ангиогенный ландшафт сетчатки.
В физиологических условиях экзосомы способствуют иммунному гомеостазу сетчатки. Клетки RPE и другие клетки сетчатки выделяют экзосомы, которые несут регуляторные молекулы, помогающие поддерживать сбалансированную активность макрофагов и предотвращать чрезмерные воспалительные реакции. Эти экзосомные сигналы способствуют контролируемой поляризации макрофагов и способствуют восстановлению тканей, очистке мусора и поддержанию внеклеточного матрикса. В такой сбалансированной среде макрофаги могут переходить между функциональными фенотипами для поддержки здоровья сетчатки.
Однако стрессоры, связанные со старением — включая окислительное повреждение, дисфункцию митохондрий, накопление липид, нарушение хориоидального кровообращения и активацию комплемента — нарушают эту гомеостатическую коммуникационную сеть. В ответ на эти стрессовые сигналы клетки RPE и иммунные клетки высвобождают экзосомы с изменённым молекулярным составом. Эти стресс-индуцированные экзосомы часто обогащаются провоспалительными и проангиогенными нРНК, которые могут перепрограммировать поведение макрофагов и усиливать патологические сигналы внутри микросреды сетчатки.
После внутренней интернации макрофагами экзосомные нкРНК модулируют экспрессию генов, нацеливаясь на ключевые транскрипционные факторы и сигнальные пути, участвующие в активации и поляризации макрофагов. В этом процессе участвуют несколько миРНК. Например, miR-21 и miR-23a связаны с активацией сигнальных путей PI3K/Akt и STAT3, которые способствуют воспалительным реакциям и ангиогенной активности. Аналогично, было показано, что miR-150 нарушает метаболизм липид, ингибируя десатуразу стеароил-КоА-2 (SCD2), тем самым способствуя проангиогенному макрофаговому фенотипу, связанному с неоваскулярной ВМД.
Длинные некодируемые РНК дополнительно уточняют эту регуляторную сеть. LncRNA, такие как NEAT1, могут выступать в роли конкурирующих эндогенных РНК, которые поглощают специфические миРНК, тем самым модулируя нижние сигнальные пути, такие как PTEN/PI3K/Akt. Благодаря этим механизмам lncRNA влияют на поляризацию макрофагов и регулируют воспалительные и ангиогенные реакции внутри тканей сетчатки. Хотя точная роль нескольких lncRNA в ВМД остаётся предметом изучения, накопление данных из моделей глазных и сосудистых заболеваний свидетельствует о том, что регуляторные цепи, опосредованные ncRNA, играют критическую роль в формировании иммунных ответов сетчатки.
В совокупности эти процессы образуют самоусиливающуюся патогенную петлю. Стрессовые клетки RPE выделяют экзосомы с дисрегулированными ncRNA, которые перепрограммируют макрофаги на провоспалительные или проангиогенные фенотипы. Активированные макрофаги, в свою очередь, высвобождают дополнительные воспалительные медиаторы, реактивные виды кислорода и ангиогенные факторы, которые дополнительно повреждают ткани сетчатки и стимулируют аномальное формирование кровеносных сосудов. Этот цикл вносит вклад в ключевые патологические особенности ВМД, включая накопление друзенов, дегенерацию фоторецепторов, ремоделирование внеклеточного матрикса и хориоидальную неоваскуларизацию113.
Интеграция этих механизмов обеспечивает единую модель, связывающую метаболический стресс, связанный со старением, иммунную активацию и межклеточную коммуникацию при ВМД. Таким образом, экзосомно-опосредованная нРНК-сигнализация представляет собой критический интерфейс между структурными клетками сетчатки и иммунными клетками, координируя молекулярные пути, способствующие прогрессированиюболезни 114. Понимание этой механистической сети не только расширяет наше понимание патофизиологии ВМД, но и выявляет потенциальные терапевтические цели. Стратегии, направленные на модификацию экзосомного груза, регулирование экспрессии нРНК или перепрограммирование поляризации макрофагов, могут предложить новые подходы к восстановлению иммунного баланса сетчатки и предотвращению прогрессирования заболевания. Поскольку прямые свидетельства о поляризации макрофагов, опосредованной экзосомой ncRNA, остаются ограниченными, в этот обзор также включены отдельные исследования из связанных моделей воспалительных заболеваний глаза, ангиогена и нейродегенеративных заболеваний. К ним относятся диабетическая ретинопатия, увеит, глаукома, повреждение ганглиозов сетчатки и нейровоспаление, при этом биология экзосом, регуляция нРНК, активация макрофагов или микроглии, окислительный стресс и ремоделирование сосудов были изучены более подробно. Однако результаты этих моделей не следует интерпретировать как прямые доказательства ВМД. Они включены только для получения механистического контекста и выявления кандидатских путей, требующих валидации в тканях ВМД, глазных жидкостях, образцах, полученных пациентами и специфических для ВМД экспериментальныхмоделях 115.
В итоге, ось экзосом–нРНК–макрофаг представляет собой центральную регуляторную базу при ВМД, интегрирующую клеточные стрессовые ответы, иммунную сигнализацию и ангиогенные пути. Дальнейшие исследования этой сложной коммуникационной сети будут необходимы для перевода механистических идей в инновационные диагностические и терапевтические стратегии возрастной дегенерациисетчатки 116,117.