Tvorba MVB v buňce a vyplavování exozomu splýváním membrány MVB a plasmatické membrány buňky
Možná hledáte: mikrovesikly.

Exozomy jsou malé membránové váčky endocytického původu, které jsou sekretovány do vnějšího prostředí různými buněčnými typy a to jak zdravými, tak infikovanými nebo nádorovými. Společně s mikrovesikuly patří do skupiny extracelulárních vezikulů (EV), ale kromě velikosti se od mikrovesikulů odlišují i způsobem vzniku. Izolovány mohou být z různých tělesných tekutin, jako je moč, plasma nebo mozkomíšní mok. Rovněž mohou být izolovány z kondiciovaného média in vitro kultivovaných buněk a to prokaryotického i eukaryotického typu [1][2][3]. Exozomy jsou schopny odstraňovat nežádoucí proteiny z buňky, usnadňovat mezibuněčnou komunikace a signalizaci, ale i přenos patogenů mezi buňkami (např. priony) [2][4]. Signalizace může být zajištěna rozpuštěním membrány, čímž se obsah exozomů vylije do prostředí. Exozomy také mohou splývat s plasmatickou membránou buněk a vylít tak svůj obsah do buňky, nebo jsou buňkou přímo pohlceny endocytózou a dopraveny do lyzozomu [3].

PopisEditovat

Exozomy jsou sférické membránové váčky o velikosti 30-150 nm patřící společně s mikrovesikuly (50-1000nm) do skupiny extracelulárních vezikulů (EV)[5] [6] [4]. Jsou obalené dvouvrstevnou lipidovou membránou [4]. Nejčastější povrchové proteiny jsou tetraspaniny, což jsou například CD9, CD63, CD61 a CD81 [1][7]. Na povrchu se mohou nacházet i různé polysacharidy (nejčastěji manóza, kyselina α-2,6-sialová), lipidové rafty jsou bohaté na cholesterol, sfingolipidy a glycerolfosfolipidy [1]. Na povrchu se nacházejí také annexiny a Rab proteiny sloužící pro transport a fúze membrán. Exozomy z antigen prezentujících buněk (jako jsou dendritické buňky) nesou i MHC glykoproteiny I i II, nebo CD40 ligandy [4].

ObsahEditovat

Exozomy obsahují různou kombinaci proteinů, RNA (to hlavně mRNA a miRNA) [2], lipidů a metabolitů pocházejících z původní buňky. Vyskytují se v nich i proteiny cytoskeletu (aktin, tubulin, profilin) a enzymy z cytoplazmy (např. pyruvát kináza). Prostřednictvím svého obsahu mohou fungovat jako modulátor signálních drah příjmové buňky. Obsahem exozomů mohou být i HSP70 a HSP90 a ESCRT proteiny. Specifita nákladu je přitom závislá na původní buňce, ale jejich obsah nemusí přesně odrážet obsah původní buňky. Pomocí exozomů může docházet k horizontálnímu přenosu RNA[1]. miRNA může v cílové buňce potlačovat expresi genů a mRNA může být po přenosu translatována. Obsah exozomů z buněk infikovaných nebo nádorově transformovaných může nést i infekční virovou RNA nebo proteiny [4].

PatologieEditovat

Do exozomu se může zabalit patogenní protein, kterého se takto buňka zbavuje. V extracelulárním prostředí se může obsah vezikulů vylít a infikovat další buňku, nebo může být do další buňky exozomem přímo dopraven [2]. Exozomy tak mezi buňkami mohou přenášet i patogeny, jako jsou priony při Creutzfeldt-Jacobově chorobě (CJD), amyloidový prekursorový protein (APP) u Alzheimerovy choroby [2] nebo α-synuklein u Parkinsonovy choroby [4]. Infekční mohou být exozomy i z důvodu přítomnosti viru. Například CD4+ T buňky infikované HIV uvolňují v exozomech virový protein Nef, který indukuje apoptózu u dalších T lymfocytů [4].

VýznamEditovat

O exozomech, stejně jako ostatních EV, se původně uvažovalo jen jako o odpadních váčcích nežádoucích proteinů, ale později se ukázalo, že hrají roli v mezibuněčné komunikaci [1]. Vedle toho se účastní i imunitní regulace, jako je prezentace antigenu, nebo potlačení imunitní odpovědi při autoimunitních onemocnění i nádorové transformaci. V závislosti na původu a okolnostech v organismu mohou být účinky exosomů aktivační i inhibiční. V monocytech jsou schopné regulovat genovou expresi cytokinový receptorů. Exozomy z denritických buněk, B lymfocytů a nádorových buněk ovlivňují imunitní paměť pomocí povrchové exprese MHC I i II a prezentací antigenu, čímž vyvolají aktivaci a zrání T lymfocytů[5]. K signalizaci mohou vedle využití obsahu sloužit i stimulací buněčných receptorů ligandy na svém povrchu [6]. Imunitní odpověď mohou ovlivňovat uvolněním cytokinů, jako je IL-1β či TNF nebo prozánětlivého miRNA do extracelulárnícho prostředí[5][7].

BiogenezeEditovat

Exozomy jsou extracelulární váčky vznikající v endosomálním systému buňky v pozdním endosomu. Tvoří se vchlipováním membrány endozomů, čímž dovnitř uzavírají cytoplazmu buňky. Takto tvořené váčky se označují jako intraluminární váčky (ILV) a pozdní endosom jimi vyplněný se označuje jako multivezikulární tělísko (MVB, multivesicular body). MVB pak může fúzovat s lyzozomem, kde dochází k degradaci jeho obsahu, nebo může fúzovat s plasmatickou membránou buňky, kdy se do vnějšího prostředí exocytózou vyplavují exozomy. Mechanismy, díky kterým dohází k rozdělení těchto drah nejsou dosud dostatečně známé[2][1].

Exozomy pak mohou vyplavit svůj obsah do okolí nebo signalizovat pro buňky v okolí i na dlouhé vzdálenosti. V Případě migrace na delší vzdálenosti exozomy putují z tkání do tělních tekutin, kde dochází i k jejich hromadění. V tělních tekutinách jsou tak neustále exozomy přítomny, přičemž změny jejich počtu a obsahu mohou být spojeny s různými patologiemi a mají tak potenciál v diagnostice[7].

Mechanismy působeníEditovat

Exozomy se přichycují k membráně buněk a převracením a valením po buňce hledají specifické receptory na povrchu cílové buňky. Tyto specifické receptory ještě nejsou dostatečně objeveny, ale při jejich rozpoznání se exozomy zastaví. Následuje fúze membrán exozomu a cílové buňky a obsah exozomu se vylije do cytoplasmy cílové buňky. Následné změny v cílové buňce mohou být různé v závislosti na původu a obsahu exozomu. Pokud původní a cílová buňka exprimují stejné geny, změny mohou být okrajové. Odlišná exprese může vést ke změně fenotypu a chování buňky[7].

IzolaceEditovat

Exozomy lze izolovat z tělních tekutin, jako je moč, sérum, mozkomíšní mok [2], pot, lymfa, sliny, slzy atp. [6]. Izolovat z těchto tekutin se dají postupným odstraněním větších částic (buňky, agregáty proteinů) a následnou ultracentrifugací při 100 000g, kdy exozomy sedimentují na dně zkumavky [6].

Možné využití a oblasti výzkumuEditovat

O exozomech se uvažuje jako o biomarkerech s potenciálem v diagnostice. V exozomech mohou být částice typické pro patologické stavy, jako proteiny nebo nukleové kyseliny z nádorových, nebo nakažených buněk a mohou tak být slibnými ukazateli onemocnění [2]. Také se testuje cílené dopravování látek do buněk pomocí váčků, jelikož látky v nich mohou být chráněny před okolním prostředím a na rozdíl od virových vektorů by nemusely být exozomy odstraňovány imunitním systémem [6].

ReferenceEditovat

  1. a b c d e f ANAND, Sushma; SAMUEL, Monisha; KUMAR, Sharad. Ticket to a bubble ride: Cargo sorting into exosomes and extracellular vesicles. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics. 2019-12-01, roč. 1867, čís. 12, s. 140203. Dostupné online [cit. 2020-02-12]. ISSN 1570-9639. DOI:10.1016/j.bbapap.2019.02.005. (anglicky) 
  2. a b c d e f g h BELLINGHAM, Shayne Anthony; GUO, Belinda; COLEMAN, Bradley. Exosomes: Vehicles for the Transfer of Toxic Proteins Associated with Neurodegenerative Diseases?. Frontiers in Physiology. 2012, roč. 3. Dostupné online [cit. 2020-02-12]. ISSN 1664-042X. DOI:10.3389/fphys.2012.00124. (English) 
  3. a b PRADA, Ilaria; MELDOLESI, Jacopo. Binding and Fusion of Extracellular Vesicles to the Plasma Membrane of Their Cell Targets. International Journal of Molecular Sciences. 2016/8, roč. 17, čís. 8, s. 1296. Dostupné online [cit. 2020-02-12]. DOI:10.3390/ijms17081296. (anglicky) 
  4. a b c d e f g GUPTA, Archana; PULLIAM, Lynn. Exosomes as mediators of neuroinflammation. Journal of Neuroinflammation. 2014-04-03, roč. 11, čís. 1, s. 68. Dostupné online [cit. 2020-02-12]. ISSN 1742-2094. DOI:10.1186/1742-2094-11-68. PMID 24694258. 
  5. a b c CARUSO, Sarah; POON, Ivan K. H. Apoptotic Cell-Derived Extracellular Vesicles: More Than Just Debris. Frontiers in Immunology. 2018, roč. 9. Dostupné online [cit. 2020-02-12]. ISSN 1664-3224. DOI:10.3389/fimmu.2018.01486. (English) 
  6. a b c d e AKERS, Johnny C.; GONDA, David; KIM, Ryan. Biogenesis of extracellular vesicles (EV): exosomes, microvesicles, retrovirus-like vesicles, and apoptotic bodies. Journal of Neuro-Oncology. 2013-05-01, roč. 113, čís. 1, s. 1–11. Dostupné online [cit. 2020-02-12]. ISSN 1573-7373. DOI:10.1007/s11060-013-1084-8. PMID 23456661. (anglicky) 
  7. a b c d MELDOLESI, Jacopo. Ectosomes and Exosomes-Two Extracellular Vesicles That Differ Only in Some Details. Biochemistry & Molecular Biology Journal. 2016, roč. 02, čís. 01. Dostupné online [cit. 2020-02-12]. ISSN 2471-8084. DOI:10.21767/2471-8084.100012.