Экзосомы при психических расстройствах

   В последнее десятилетие растет интерес к разработке персонализированных подходов в медицине и, в частности, в нейропсихиатрии.   Сегодня биомаркеры могли бы помочь клиницистам в определении персонализированных стратегий лечения

   Исследования биомаркеров в значительной степени основаны на анализе  периферических тканей, особенно когда они сосредоточены на изучении молекулярных маркеров. Нечеткая связь периферических данных с событиями, происходящими в центральной нервной системе (ЦНС), является важным ограничением этих исследований. Таким образом,  большой интерес выхывают достижения в экзосомных исследованиях. Эти маленькие внеклеточные везикулы выделяются клетками, несут молекулярные сигналы и участвуют в клеточной коммуникации. Кроме того, они могут преодолевать гематоэнцефалический барьер (BBB) ​​и обнаруживаться периферически, что делает их интересными кандидатами в плане идентификации биомаркеров психического здоровья.

   Термин «внеклеточные везикулы» (EV) охватывает группу полученных из клеток везикул, продуцируемых большинством, если не всеми типами клеток, которые высвобождаются во внеклеточную среду.  Все больше данных свидетельствуют о том, что эти везикулы оказывают функциональное воздействие на физиологические процессы и особенно важны для межклеточной коммуникации. Поскольку "поле" EV значительно выросло, были описаны различные типы везикул, которые отличаются по своим свойствам, а также по своему биогенезу.  Сегодня выделяют три основных типа внеклеточных везикул: апоптотические тела (500–2000 нм), микровезикулы (50–1000 нм) и экзосомы (40–200 нм). Апоптотические тела - это "электромобили", которые отрываются от мембраны клеток, подвергающихся апоптозу, и обычно поглощаются макрофагами.  Микровезикулы непосредственно отрываются от плазматической мембраны и содержат целый ряд "грузов", которые доставляются в соседние клетки.  Экзосомы, являющиеся наименьшим классом внеклеточных везикул, сначала развиваются в виде внутрипросветных везикул (ILV) через внутреннюю структуру мультивезикулярного тела (MVB).  У MVB есть две потенциальные судьбы; оно может либо сливаться с лизосомой, приводя к деградации ее содержимого, либо сливаться с плазматической мембраной и высвобождать содержимое ILV в виде экзосом во внеклеточное пространство.  С точки зрения "груза", экзосомы содержат множество биологических материалов, включая белки, липиды и нуклеиновые кислоты.  Примечательно, что по сравнению с плазмой, слюной или другими биологическими жидкостями экзосомы высокообогащены микроРНК (miRNA).  Большая часть miRNA, к которой можно получить доступ из сыворотки или слюны, содержится в экзосомах, а некоторые miRNA, по-видимому, зависят от экзосом, так как они остаются незамеченными как свободно плавающие молекулы в биологических жидкостях.  Профили miRNA экзосом не всегда совпадают с профилями родительских клеток, и наблюдения за обогащением miRNA в экзосомах также предполагают механизм селективного экспорта miRNA.  Кроме того, экспрессия miRNA в экзосомах может быть изменена на основе физиологических и патологических изменений, таких как болезненное состояние, что делает "груз" miRNA интригующим кандидатом для исследования.  

     На сегодняшний день имеются свидетельства изменения экзосомного "груза" в развитии и прогрессировании заболеваний при таких патологиях, как рак и нейродегенеративные заболевания. Известно, что  miRNAs вовлечены в патогенез ряда психических расстройств, таких как депрессия, шизофрения, тревога и биполярное расстройство, включая роль miRNA в качестве потенциальных периферических биомаркеров для развития заболевания и ответа на лечение. Кроме того, исследования показали, что экзосомы и их "груз" играют роль в нормальном "общении" в ЦНС, а также в регенерации нервов, синаптической функции, пластичности и иммунном ответе.

     Данные многочисленных исследований показывают, что высвобождение экзосом из клеток в ЦНС является высоко регулируемым процессом, причем высвобождение регулируется синаптической глутаматергической активностью и притоком кальция. Высвобождение нейронального экзосомы запускается поступлением Ca ²⁺ через рецепторы N-метил-D-аспартата (NMDA) и α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты (AMPA) в глутаматергических синапсах, что указывает на то, что  высвобождение экзосомы может быть частью нормальной  физиологии синапсов. 

     Серотонин (5-НТ) также участвует в высвобождении экзосом из не-нейрональных типов клеток в головном мозге. Серотонин может повышать цитозольный уровень кальция, что, в свою очередь, стимулирует высвобождение экзосом из первичных клеток микроглии .

      Экзосомы также являются медиаторами клеточной коммуникации между типами клеток, что свидетельствует о связи между глиями и нейронами. Подобно петле обратной связи, высвобождение нейротрансмиттера может стимулировать секрецию экзосомы олигодендроцитов, в то время как нейроны способны усваивать экзосомы олигодендроцитов и использовать их "груз". Интернализация экзосом, полученных из олигодендроцитов, нейронами может привести к большей толерантности к стрессу и повышению жизнеспособности, что приводит к форме клеточной защиты. Кроме того, связь нейрона с микроглией также происходит через экзосомы.

      Прионный белок (PrP) является важным защитным белком от окислительного стресса. Защита нейронов с помощью экзосом, полученных из астроцитов, зависит от транспорта экзосомного PrP, протекающего из астроцитов в нейроны. Принимая во внимание все эти факты вместе, клеточное "общение" через экзосомы можно считать важным регулятором защиты нейронов и синаптической пластичности.