اكسوسوميس الغسل للفيسيولوجيا في الإصابات الناجمة عن Lipopolysaccharide الرئة التفسخ
Summary
تفرز الفئران المعرضة للبس داخل اكسوسوميس في السنخية برونتشو الغسل (BAL) السوائل التي يتم حزمها مع ميرناس. باستخدام نظام ثقافة المشارك، نظهر أن اكسوسوميس صدر في السائل BAL عرقلة التعبير من مفرق ضيق البروتينات في الخلايا الظهارية الشعب الهوائية وزيادة التعبير عن السيتوكينات الموالية التحريضية التي تزيد من حدة الإصابة الرئوية.
Abstract
وتمثل إصابة الرئة الحاد (على) ومتلازمة الضائقة التنفسية الحادة (اردز) مجموعة غير متجانسة من أمراض الرئة التي تواصل ارتفاع معدلات الاعتلال والوفيات. ويجري المرضية الجزيئية على أفضل تعريف؛ ومع ذلك، بسبب الطبيعة المعقدة لهذا المرض لم توضع العلاجات الجزيئية. هنا نستخدم نموذج ماوس مستحث lipopolysaccharide (LPS) لإصابة الرئة الانتانية الحادة لتحدد دور اكسوسوميس في الاستجابة الالتهابية. باستخدام هذا النموذج، كنا قادرين على إظهار أن الفئران التي تتعرض للبس داخل تفرز اكسوسوميس في السنخية برونتشو الغسل (BAL) السائل من الرئتين التي يتم حزمها مع ميرنا والسيتوكينات التي تنظم الاستجابة الالتهابية. كذلك استخدام نظام نموذج ثقافة المشارك، نظهر أن اكسوسوميس صدر من الضامة عرقلة تعبير البروتينات مفرق ضيق في الشعب الهوائية الخلايا الظهارية. هذه النتائج تشير إلى أن الصليب الحديث 1) بين الخلايا المناعية والهيكلية الفطرية من خلال جولات مكوكية اكسوسومال المساهمة في الاستجابة الالتهابية وتمزق الجدار الهيكلي و 2) استهداف هذه ميرناس قد توفر منبرا جديداً لعلاج على والضائقة.
Introduction
على والضائقة هي الأشكال تهدد الحياة من فشل في الجهاز التنفسي مع نقص تاكسج الدم الحاد الناجم عن ذمة رئوية غير كارديوجينيك الذي يؤثر على ما يقرب من 1 مليون شخص في العالم سنوياً1. تشمل مسببات الضائقة الضرر المباشر إلى الرئتين من العدوى أو الطموح ومجموعة متنوعة من إهانات غير مباشرة. خلال العقد الماضي كان هناك زيادة فهم الآلية المرضية الجزيئية للضائقة، ولكن العلاجات المستهدفة المحددة للضائقة بعد أن وضعت2،3.
وقد وضعت عدة نماذج حيوانية لإصابة الرئة الحادة التي توفر جسراً لترجمة علاجات تجريبية للدراسات الإنسانية4،5. وتشمل نماذج شائعة التثبيت المحلي من حمض الأولييك والبكتيريا ولبس وبليوميسين. وتشمل النهج الأخرى الاسكيمية-الاكسجينيه، ثقب ربط سيكال، الإصابة تمتد الميكانيكية المستحثة بالتهوية أو هايبروكسيا أو الإدارة المنهجية للبكتيريا ولبس5. هذه النماذج توفر نظام بيولوجي مفيدة لاختبار فرضيات السريرية وتطوير العلاجات المحتملة. لمحاكاة الضائقة الإنسانية، ينبغي استنساخ نماذج حيوانية الالتهابات والإصابات الحادة للخلايا الظهارية وبطانية بعيوب في وظيفة الحاجز في الرئتين.
اكسوسوميس الحويصلات الغشاء مع 20-200 نانومتر في القطر، ومحتواه الجزيئي يحتوي على البروتينات والحمض النووي، والجيش الملكي النيبالي، والدهون، وتيسير الاتصالات بين الخلوية في المكروية الأنسجة عن طريق نقل التركيب الجزيئي. اكسوسوميس التي يفرزها أنواع متعددة من الخلايا، مثل خلايا بطانية والخلايا الظهارية، وخلايا العضلات الملساء والخلايا السرطانية، وتوجد في السوائل في الجسم البشري. وتشير الدراسات إلى أن تنظيم اكسوسوميس عبر الحديث بين الخلايا المناعية والخلايا اللحمية أثناء أمراض الالتهابات المعدية والعقيمة، والإفراج عنهم غير طبيعي يظهر تنظمها مختلف المحفزات الطبيعية والتجريبية خلال الفسيولوجية والعمليات المرضية6. شبكة الاتصال من هذا القبيل قد تلعب دوراً هاما في الآلية المرضية لأمراض الرئة، وقد تؤثر على تطور الفيزيولوجية المرضية7،8. النوكليوتيدات، 18-22 غير الترميز الكشف، ميرناس الموجودة في الأنسجة وسوائل الجسم، البلازما، سيرا، وتعدل التعبير مرناً في مستوى بوستترانسلاشونال9،10.
ميرناس المعبأة في اكسوسوميس التأثير على التمايز والدالة لأنواع متعددة من الخلايا، والمستويات المفرطة المرتبطة بمجموعة متنوعة من الأمراض، بما في ذلك السرطان وأمراض الرئة، والسمنة، والسكري، والأمراض القلبية الوعائية11، 12،،من1314،،من1516. دخول الخلايا المتلقية ويتنقلون من ميرناس اكسوسومال تيسير الاتصالات بين الخلايا تعديل الأرقاء المكروية17،18. إصابة الرئة الحاد عمليات معقدة، التي تنطوي على العديد من أنواع الخلايا مع الاتصالات الواسعة النطاق بين الخلايا عن طريق اكسوسوميس8. مير-155 ومير-146a حصة الآلية التنظيمية النسخي المشتركة والمساهمة في الاستجابة الالتهابية و التسامح المناعي19،20. الدراسات الحديثة تشير إلى أن كلا تعدل الاستجابة الالتهابية عن طريق اكسوسومال ميرناس جولات مكوكية بين الخلايا المناعية21. ومع ذلك، الآليات الجزيئية الكامنة وراء آثار مودولاتوري ميرناس اكسوسومال على السنخية وردا على الذيفان لا تزال غير واضحة، وبلا شك أهميتها السريرية المحتملة وضمنا متعدية الجنسيات تستحق المزيد من التحقيق.
تستخدم نماذج الثقافة المشتركة لتحديد التفاعل بين أنواع خلية معينة في بيئة معقدة، مثل السرطان والتهاب،من2223. وتوفر هذه المنصات استراتيجية بديلة استجواب الصليب الحديث بين أنواع خلية خاصة بالنسبة للخلايا المناعية والهيكلية.
داخل الرغامى، الضبوبيه، داخل أو منهجية إدارة لبس تستخدم على نطاق واسع للحث على الرئة التجريبية إصابة24،،من2526، وأظهرت للحث على نفاذية الظهارية وبطانية العيوب. هنا نستخدم لبس داخل للحث على نموذج الصرف الصحي لإصابة الرئة الحاد في الفئران. خلال 24 ساعة داخل الإدارة للبس، هي التي يسببها العيوب النفاذية في الرئتين بتجنيد الخلايا التحريضية. علاوة على ذلك، نعرض أن يتضمن اكسوسوميس من بال ميرنا-155 ومير-146a، وحمل اكسوسوميس من السوائل BAL التعبير السيتوكينات برو-التهاب في الخلايا الظهارية المتلقي، بما في ذلك 6 إيل وتنف-α. هذه البيانات الأولى لإظهار أن ميرناس اكسوسومال يفرز في بال في هذا النموذج من الإصابة الحادة التهاب الرئة.
Protocol
Representative Results
Discussion
نماذج الماوس من الأمراض تستخدم عادة لتقييم الوظيفة الفسيولوجية لجينات محددة وخفض تكلفة التجريب2. إصابة الرئة الانتانية الحادة الموصوفة هنا يحاكي الاستجابة الالتهابية في البشر مع الضائقة. هذا النموذج ذات الصلة بالتحقيق في الآلية المرضية الجزيئية، تطوير المؤشرات الحيوية واخ…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد أعلنت المؤلفون لا تضارب في المصالح.
Materials
| lipopolysaccharide | Sigma-Aldrich | Escherichia coli 055:B5 | |
| PBS pH7.2(1X) | Life technologies | 20012-027 | |
| mirVana miRNA isolation kit | Thermo Fisher | 449774 | |
| TaqMan Gene Expression Master Mix | Thermo Fisher | 4369016 | |
| mmu-miR-155 (002571) primer | Thermo Fisher | 4427975 | |
| has-miR-146a (000468) primer | Thermo Fisher | 4427975 | |
| U6snRNA primer | Thermo Fisher | 4427975 | |
| TNF-α(Mm00443258_m1 ) primer | Thermo Fisher | 4331182 | |
| IL-6 (Mm00446190_m1 )primer | Thermo Fisher | 4331182 | |
| ZO-1 (Mm00493699_m1 )primer | Thermo Fisher | 4331182 | |
| minimal essential medium (MEM) | Thermo Fisher | 11095-072 | |
| Trysin-EDTA solution(0.05%) | Thermo Fisher | 25300054 | |
| Exosomes were labeled with PKH67 through PKH67 Green Fluorescent Cell linker Mini Kit | Sigma-Aldrich | MINI67-1KT | |
| Exosome Spin Columns (MW3000) | Thermo Fisher | 4484449 | |
| Beckman Coulter Optima L-100XP ultracentrifuge | Beckman Coulter | L-100XP | |
| Ultra-clear centrifuge tubes | Beckman Coulter | 344058 | |
| Applied Biosystems 7500 Fast Real-Time PCR System | Thermo Fisher | ||
| transmission electron microscopes (TEM) | JEOL Ltd | 120 kV TEM | |
| Olympus BX41 microscope | Olympus | BX41 |
Riferimenti
- Rubenfeld, G. D., Herridge, M. S. Epidemiology and outcomes of acute lung injury. Chest. 131, 554-562 (2007).
- Baron, R. M., Choi, A. J., Owen, C. A., Choi, A. M. Genetically manipulated mouse models of lung disease: potential and pitfalls. American journal of physiology. Lung cellular and molecular physiology. , L485-L497 (2012).
- Han, S., Mallampalli, R. K. The acute respiratory distress syndrome: from mechanism to translation. Journal of immunology. , 855-860 (1950).
- Aeffner, F., Bolon, B., Davis, I. C. Mouse Models of Acute Respiratory Distress Syndrome: A Review of Analytical Approaches, Pathologic Features, and Common Measurements. Toxicologic pathology. 43, 1074-1092 (2015).
- Matute-Bello, G., Frevert, C. W., Martin, T. R. Animal models of acute lung injury. American journal of physiology. Lung cellular and molecular physiology. , L379-L399 (2008).
- Terrasini, N., Lionetti, V. Exosomes in Critical Illness. Critical care medicine. , (2017).
- Fujita, Y., Kadota, T., Araya, J., Ochiya, T., Kuwano, K. Extracellular Vesicles: New Players in Lung Immunity. American journal of respiratory cell and molecular biology. , (2017).
- Kubo, H. Extracellular Vesicles in Lung Disease. Chest. 153, 210-216 (2018).
- Krol, J., Loedige, I., Filipowicz, W. The widespread regulation of microRNA biogenesis, function and decay. Nature reviews. Genetics. 11, 597-610 (2010).
- Bartel, D. P. MicroRNAs: target recognition and regulatory functions. Cell. 136, 215-233 (2009).
- Fanini, F., Fabbri, M. CANCER-DERIVED EXOSOMIC microRNAs SHAPE THE IMMUNE SYSTEM WITHIN THE TUMOR MICROENVIRONMENT: STATE OF THE ART. Seminars in cell & developmental biology. , (2016).
- Agarwal, U., et al. Experimental, Systems, and Computational Approaches to Understanding the MicroRNA-Mediated Reparative Potential of Cardiac Progenitor Cell-Derived Exosomes From Pediatric Patients. Circulation research. 120, 701-712 (2017).
- Prattichizzo, F., et al. Extracellular microRNAs and endothelial hyperglycaemic memory: a therapeutic opportunity?. Diabetes, obesity & metabolism. 18, 855-867 (2016).
- Huang-Doran, I., Zhang, C. Y., Vidal-Puig, A. Extracellular Vesicles: Novel Mediators of Cell Communication In Metabolic Disease. Trends in endocrinology and metabolism: TEM. 28, 3-18 (2017).
- Khalyfa, A., et al. Circulating Plasma Extracellular Microvesicle MicroRNA Cargo and Endothelial Dysfunction in Children with Obstructive Sleep Apnea. American journal of respiratory and critical care medicine. 194, 1116-1126 (2016).
- Thomou, T., et al. Adipose-derived circulating miRNAs regulate gene expression in other tissues. Nature. 542, 450-455 (2017).
- Gregson, A. L., et al. Altered Exosomal RNA Profiles in Bronchoalveolar Lavage from Lung Transplants with Acute Rejection. American journal of respiratory and critical care medicine. 192, 1490-1503 (2015).
- Valadi, H., et al. Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells. Nature cell biology. 9, 654-659 (2007).
- Doxaki, C., Kampranis, S. C., Eliopoulos, A. G., Spilianakis, C., Tsatsanis, C. Coordinated Regulation of miR-155 and miR-146a Genes during Induction of Endotoxin Tolerance in Macrophages. Journal of immunology. , 5750-5761 (2015).
- Schulte, L. N., Westermann, A. J., Vogel, J. Differential activation and functional specialization of miR-146 and miR-155 in innate immune sensing. Nucleic acids research. 41, 542-553 (2013).
- Alexander, M., et al. Exosome-delivered microRNAs modulate the inflammatory response to endotoxin. Nature communications. 6, 7321 (2015).
- Yuan, Z., et al. TREM-1 is induced in tumor associated macrophages by cyclo-oxygenase pathway in human non-small cell lung cancer. PloS one. 9, e94241 (2014).
- Xu, R., Richards, F. M. Development of In Vitro Co-Culture Model in Anti-Cancer Drug Development Cascade. Combinatorial chemistry & high throughput screening. 20, 451-457 (2017).
- Yuan, Z., et al. TREM-1-accentuated lung injury via miR-155 is inhibited by LP17 nanomedicine. American journal of physiology. Lung cellular and molecular physiology. , L426-L438 (2016).
- Sadikot, R. T., et al. High-dose dexamethasone accentuates nuclear factor-kappa b activation in endotoxin-treated mice. American journal of respiratory and critical care medicine. 164, 873-878 (2001).
- Yuan, Z., et al. Curcumin mediated epigenetic modulation inhibits TREM-1 expression in response to lipopolysaccharide. The international journal of biochemistry & cell biology. 44, 2032-2043 (2012).
- Chauret, C. P., et al. Chlorine dioxide inactivation of Cryptosporidium parvum oocysts and bacterial spore indicators. Applied and environmental microbiology. 67, 2993-3001 (2001).
- Cizmar, P., Yuana, Y. Detection and Characterization of Extracellular Vesicles by Transmission and Cryo-Transmission Electron Microscopy. Methods in molecular biology. , 221-232 (2017).
- Yuan, Z., et al. HIV-related proteins prolong macrophage survival through induction of Triggering receptor expressed on myeloid cells-1. Scientific reports. 7, 42028 (2017).
- Jackson, M. V., et al. Analysis of Mitochondrial Transfer in Direct Co-cultures of Human Monocyte-derived Macrophages (MDM) and Mesenchymal Stem Cells (MSC). Bio-protocol. 7, (2017).
- Fujita, Y., et al. Extracellular Vesicles: New Players in Lung Immunity. American journal of respiratory cell and molecular biology. 17, 474-484 (2017).
- Gunasekaran, M., et al. Donor-Derived Exosomes With Lung Self-Antigens in Human Lung Allograft Rejection. American journal of transplantation : official journal of the American Society of Transplantation and the American Society of Transplant Surgeons. 17, 474-484 (2017).
- Kalra, H., et al. Comparative proteomics evaluation of plasma exosome isolation techniques and assessment of the stability of exosomes in normal human blood plasma. Proteomics. 13, 3354-3364 (2013).
- Baranyai, T., et al. Isolation of Exosomes from Blood Plasma: Qualitative and Quantitative Comparison of Ultracentrifugation and Size Exclusion Chromatography Methods. PloS one. 10, e0145686 (2015).
- Nordin, J. Z., et al. Ultrafiltration with size-exclusion liquid chromatography for high yield isolation of extracellular vesicles preserving intact biophysical and functional properties. Nanomedicine : nanotechnology, biology, and medicine. 11, 879-883 (2015).
