Экзосомы – многофункциональная межклеточная почта. Как ей пользоваться? Экзосомы - это внеклеточные пузырьки диаметром 30—100 нанометров, выделяемые в межклеточное пространство клетками различных тканей и органов. Они обеспечивают горизонтальный перенос информации, белков, ДНК, РНК, нуклеиновых кислот. Проникая в другие клетки, они воздействуют на их жизнедеятельность.
В настоящее время к функциям экзосом относят:
- осуществление межклеточной коммуникации,
- передача необходимого генетического фенотипа от одной клетки в другую в процессе метаплазии,
- облегчение иммунного ответа, участие в регуляции иммунных реакций организма.
- презентация антигенов в патогенезе болезней, связанных с расстройствами метаболизма и в развитии злокачественных опухолей.
- экзосомы способствуют иммунной защите мочевых путей.
- с помощью экзосом в организме может осуществляться координация процессов клеточного старения.
- они могут участвовать в ключевом пути взаимодействия между стволовыми клетками и их микроокружением — передаче микроРНК
Диагностика заболеваний.
Экзосомы переносят белки, липиды и нуклеиновые кислоты, которые являются биологическими маркерами состояния продуцирующих их клеток.
Экзосомы широко представлены в биологических секретах организма. Эти биомаркеры определяются в крови, моче, молоке, слюне и могут быть использованы для диагностики различных заболеваний, развития их и оценки эффективности лечения.
Диагностика при помощи экзосом, вероятно, в ближайшее время станет доступна даже небольшим медицинским лабораториям, оснащенным обычной недорогой лабораторной микроцентрифугой.
Анализ ДНК экзосом, полученных из образцов крови, может помочь определить наличие раковой опухоли в организме (жидкая биопсия), и выявить связанные с раком генетические мутации без необходимости дорогостоящей и небезопасной для пациента биопсии образца опухоли.
Терапия с помощью экзосом.
Большое количество экзосом, заполненных антимикробными белками, находятся в носовой полости. Они обеспечивают моментальный иммунный ответ на бактерии, попадающие в дыхательные пути. Также они блокируют дальнейшее распространение инфекций.
Экзосомы могут играть важную роль в восстановлении структуры и функций повреждённых органов.
Внеклеточные везикулы, секретируемые гемопоэтическими стволовыми клетками, мультипотентными клетками стромы и стволовыми клетками после острого повреждения почки, печени, сердца, переломах костей, способны защитить от апоптоза клетки, уцелевшие в повреждённых тканях, стимулировать их пролиферацию и образование сосудов.
Экзосомы, содержащие опухолевые антигены внутри и/или на поверхности мембраны, выделяют из различных источников (асцитной жидкости пациента, первичной культуры опухолевых клеток и др.), а затем вводят пациенту, чтобы вызвать целенаправленный иммунный ответ.
Лекарственные препараты могут быть размещены внутри экзосомы или на её мембране, что облегчает их целевую доставку в клетки и позволяет минимизировать деградацию (особенно в случае РНК или белков).
Экзосомы используют в качестве средства доставки лекарств. Как и липосомы, они предохраняют своё содержимое от разрушения и могут переносить его через плазматическую мембрану.
Экзосомы из эмбриональных стволовых клеток могут способствовать восстановлению сердечных тканей после инфаркта.
Экзосомы, полученные из незрелых дендритных клеток, могут оказаться основой субклеточных вакцин для лечения аутоиммунных заболеваний.
Создаются универсальные экзосомы, которые могут стать одним из методов лечения от многих болезней.
Возможности лечения с помощью экзосом впечатляют.
Но есть и плохие новости.
Экзосомы вовлекаются и в развитие вирусных инфекций, таких как ВИЧ. Они распространяют вирусные белки и РНК, таким образом, способствуя ослаблению иммунной системы и развитию инфекции.
Много экзосом выделяют и клетки злокачественных опухолей. Дело в том, что наибольшее число экзосом продуцируется при пониженной концентрации кислорода (гипоксии), а такое состояние характерно для опухоли. Экзосомы содействуют развитию и распространению рака в организме, увеличивая проницаемость сосудов и подготавливая почву для успешного метастазирования.
Капустин А., Дэвидсон Ш., Шаннахан К. в составе научной группы в Лондонском королевском колледже в 2016 г. занимались ишемическими опытами, в том числе и удалёнными. И выяснили, что короткие периоды ишемии подготавливают сердце к защите от последующего длительного приступа.
Вам можно отправить письмо к Вашему сердцу с помощью межклеточной почтой.
Достаточно надуть манжету для измерения давления на руке до чуть более высоких, чем обычно, значений, чтобы полностью блокировать приток крови в руку, — и это уже ишемия!
Ваша рука отправит предупредительные сигналы к сердцу: «Эй! Осторожно! У меня ишемия, возможно, она направляется к тебе!».
Сигналы эти будут в экзосомах, которые рука посылает к сердцу. Как оказалось, экзосомы содержат белок теплового шока HSP70, который связывается с рецептором клетки TLR4. Это активирует сигнальные каскады, которые, в свою очередь, защищают «энергетические станции» клетки, митохондрии, от разрушения в условиях гипоксии-реоксигенации и таким образом спасают клетку от гибели.
Этот же эффект ишемический тренировки возникает при субкомпенсированных нагрузках больных в обычной жизни. Сердце приспосабливается к нагрузкам с помощью экзостом, уменьшается возможность возникновения инфаркта и смягчают последствия инфаркта.
Есть и другие способы использования межклеточной почты, но о них я расскажу потом.
Задавайте вопросы. Отвечу