بررسی نقش اگزوزوم ها در ارتباطات بین سلولی و ایجاد بیماری های سرطان و اسیب های عصبی

اگزوزوم ها وزیکول های کوچک با غشای لیپیدی دو لایه هستند که منشا endocytic دارند.این وزیکول های کوچک غشایی از طریق خصوصیات منحصر به فردشان از جمله اندازه(۵۰-۱۰۰ nm ضخامت), غلظت (۱٫۱۳-۱٫۱۹ g/ml) , شکل ظاهری )به شکل سینی در زیر میکروسکوپ) و مارکر های پروتئینی غنی از جمله Tetraspanin,TSG101,HSP70 و … شناخته می شود.
در ابتدا اگزوزوم ها به عنوان یک ظرف جمع اوری زباله برای حذف مواد ناخواسته از سلول ها معرفی شدند اما امروزه با گسترش مطالعات , اگزوزوم ها به سه صورت زیر دارای عملکرد هستند:
۱-به عنوان شاتل برای انتقال پیام و ایجاد ارتباطات سلولی
۲-حفظ فیزیولوژی طبیعی سلول و عملکرد بالقوه در درمان های کلینیکی
۳-به عنوان یک میانجی در بین جمعیت های متنوع سلولی برای ایجاد ارتباط در سیستم های بیولوژیکی متنوع از طریق مولکول های انتقال پیام مثل پروتئین ها, لیپید ها , RNA که بین سلول های مختلف مبادله می شوند.

ساخت, ازاد سازی و جذب اگزوزوم ها:
شکل گیری اگزوزوم ها یک روند منظم و دقیق چهار مرحله ای است که شامل شروع, اندوسیتوز, شکل گیری multi vesicular body(MVB) و در نهایت ترشح اگزوزوم ها می باشد.
اگزوزوم ها از MVB ها که به عنوانlate endosome هم معروفند ساخته می شوند.تورم به سمت داخل در MVBها سبب ایجاد اگزوزوم ها می شود که در حین این پروسه پروتئین هایی از جمله رسپتورها, پروتئین های سیتوپلاسمی و…, اسید های نوکلئیک شامل miRNA, RNA, DNA و لیپید هایی مثل کلسترول و سرامید با راهکار هایی وابسته به نوع سلول در اگزوزوم ها تجمع پیدا می کند.
شکل گیری اگزوزوم ها به واسطه ی Cyndecan Heparan Sulphate که نوعی پروتئوگلیکان می باشد و اداپتور سیتوپلاسمی ان (cyntenin) کنترل می شود.
با وجود انکه گیرنده های اختصاصی مسئول جذب اگزوزوم ها در سطح سلول همچنان ناشناخته هستند, پروتئین های متعددی از جمله Tim1/4 برای سلول های لنفوسیتB و ICAM ها برای APC ها به عنوان یک گیرنده ی بالقوه در جذب اگزوزوم ها عمل می کنند.
فاگوسیتوز نیز یک مسیر موثر در جذب اگزوزوم ها میباشد . سلول های فاگوسیت جذب بالایی در اگزوزوم ها نسبت به سلول های غیر فاگوسیت دارند . جذب اگزوزوم ها یک عمل وابسته به انرژی در سلول های پذیرنده است .
مطالعات Thery و همکارانش مشخص کرد که تعدادی از پروتئین های خانواده Rab از جملهRab27a و Rab27b به عنوان یک فاکتور کلیدی در تنظیم مسیر خروج اگزوزوم ها عمل میکنند . Rab27 در پیشرفت تومور در مسیر سرطانی شدن ، نقش بسیار مهمی دارد که نشاندهنده این مطلب است که خروج ذرات اگزوزوم میتواند به نوعی در بیولوژی سرطان موثر باشد.
به غیر از پروتئین های خانواده Rab27 ، پروتئین های خانواده دیگر Rab از جمله Rab35 نیز در تنظیم خروج اگزوزوم ها از طریق میانکنش با خانواده ی فعال کننده GTPase با دومین TBC1 و عضوهای ۱۵A-C (TBC1 D10A-C) دخالت دارند .

 ساخت, ازاد سازی و جذب اگزوزوم ها:

پروتئوگلیکان های هپاران سولفات به عنوان عامل واردکننده اگزوزوم های مشتق شده از سلول های سرطانی TEX) ها)عمل میکنند . به گونه ای که فقدان آنزیمی HsPGهای سطح سلولی یا مهار کننده های دارویی آنها که به گونه ای سنتز این مدل از پروتئوگلیکان ها را کاهش میدهند ، میتوانند در جذب اگزوزوم های سرطانی نقش تضعیف کنندگی داشته باشند .

exosome

مکانیسم های متعددی برای توضیح نحوه ی ورود اگزوزوم ها به داخل سلول پذیرنده معرفی شده اند ، از جمله :
۱٫ از طریق ادغام با غشای هسته و خارج کردن محتویات داخل اگزوزوم ها به فضای سیتوپلاسمی .
۲٫ اتصال از طریق میانکنش رسپتور-لیگاند
۳٫ آندوسیتوز با فاگوسیتوز

مکانیسم های ورود اگزوزم ها به داخل سلول پذیرنده

ساختار و محتویات اگزوزم ها :
اگزوزوم ها از ۲لایه لیپیدی غشایی همراه با محتویات سیتوزولی تشکیل شده است . این ساختار ۲لایه لیپیدی نه تنها در قالب زدن اگزوزوم بلکه در عملکرد آن هم تاثیر دارد .
valadi و همکارانش نخستین بار مطرح کردند که اگزوزوم ها حاوی mRNA و miRNA هستند که این مدل اگزوزوم ها میتوانند به عنوان شاتل بین سلول ها عمل کرده و exosomal shuttle RNA (esRNA ) نامیده میشوند . محتوای پروتئینی اگزوزوم های مشتق شده از تومورها از طریق بررسی پروتئومیکی برروی بسیاری از سرطان ها شناسایی شدند .
معمول ترین پروتئین ها ، mRNA ها و miRNA های یافت شده در اگزوزوم ها به صورت data base در سایت exo carta قابل رویت است .

سایت exoCarta

تا کنون در حدود ۴۵۶۳ پروتئین ، ۱۶۳۹ mRNA ، ۷۹۴ miRNA در انواع مختلفی از اگزوزوم های مشتق شده از انواع متعددی سلول و بافت سرطانی شناسایی شده است .

محتوای پروتئینی اگزوزوم ها:
اگزوزوم ها دارای انواع مختلفی از پروتئین ها از جمله پروتئین های مربوط به عبور و مرور غشایی ، پروتئین های سیتوزولی ، سیتواسکلتی ، سازگاردهنده بافتی ، انتقال دهنده های پیامی ، HSPها و … است . در حدود ۴۰۰۰ نوع پروتئین مختلف در اگزوزوم ها وجود دارد که برخی از آنها بین همه ی اگزوزوم ها مشترک است مثل برخی تومور ساپرسور ها (Tsg101 ) ، HSP70 و تترااسپانین ها ،CD9 ، CD63 و CD81 . در حالیکه برخی پروتئین ها مخصوص نوع خاصی از سلول یا بافتی هستند که اگزوزوم از آن منشا میگیرد .
برخی پروتئین ها به اگزوزوم نقش تغییر دهندگی می دهند که این نقش از طریق شناسایی فاکتور های دخیل در تنظیم چرخه سلولی ، p53 ، فاکتورهای رشد اپی درمی (EGFها ) ، فاکتورهای رشد فیبروبلاستی و فاکتورهای دخیل در رگ زایی مشخص میشود.
مطالعات بسیاری وابستگی پروتئین های اگزوزومی موثر در عملکرد سلول ها را در ایجاد سلول های سرطانی دخیل دانسته اند . این پرتئین ها شامل MET ها (پروتوانکوژن) ، kRas های جهش یافته و فاکتورهای بافتی هستند که به عنوان فاکتورهای ارتقا دهنده رشد و تکثیر و CoAgulation در شکل گیری سرطان دخخیل میباشند .
اگزوزوم ها طی خروج از سلول قابلیت ادغام با سلول های اطراف را داشته و در نهایت پاسخ های پیامی مثل مسیرهای wnt آغاز میشود . این مسیرها در روند تومورزایی در سلول های نزدیک و یا دور به تومور و سازگارکردن سلول ها با سلول های توموری اولیه نقش مهمی دارند .

محتویات پروتئینی داخل اگزوزوم هاعبور و مرور اسیدهای نوکلئیک با اگزوزوم ها:
اگزوزوم های مشتق شده از تومور ها تنوع بالایی از اسیدهای نوکلئیک مثل DNA، mRNA و microRNA را در خود دارند که با انتقال آنها از یک سلول به سلول دیگر تغییرات فنوتیپی خاصی را در آنها القا میکنند .
تحقیقات نشان می دهد که اگزوزوم های توموری در بسیاری از سرطان های سینه ، پروستات و ریه حاوی microRNAهای مجزایی هستند که انتقال این onco microRNA ها به سلول هدف میانجی گر مسیرهای سرطانی متععدی در بافت میزبان میباشد.
آنالیزها نشان میدهد که رونوشت های متعددی از mRNAهای جهش یافته و قطعات DNA درون اگزوزوم ها نیز میتواند در رشد و تکثیر بسیاری از سرطان های اولیه و متاستازیک دخالت داشته باشد .
اگر چه مطالعات نشان می دهد که سرطان ها هرکدام RNAهای مجزایی را درون اگزوزم ها بیان مینند که هر کدام منعکس کننده ی بیماری خاصی میباشد اما مشارکت دسته جمعی عملکردهای مسیر انتقالی microRNA های مختلف همراه با ترکیب شدن آنها با مسیرهای انتقالی متنوع ایجاد شده با فاکتورهای دیگر درون همان اگزوزوم میتواند در ایجاد بیماری هایی مثل سرطان پیچیدگی ایجاد کند .

لیپید ها در اگزوزوم ها :
غشای لیپیدهای دولایه نیز میتواند از طریق تغییر در محتویات ، استحکام و … اگزوزوم ها در پاس به تغییرات محیطی مثل کاهش pH در مواقع هایپوکسیک به عملکرد اگزوزوم ها تنوع ببخشد .
قایلت تغییر پذیری ترکیبات لیپیدی میتواند سبب افزایش توانای آنها برای ادغام شدن با سلول های مجاور شود این اطلاعات این احتمالرا ممکن میساز که اگزوزوم ها بخشی از ترکیبات حیاتی از شبکه انتقال پیام هستند که تاثیر بسزایی در سطح بیماری از طریق تاثیر منفی بر محیط اطراف سلول ها دارند .

نقش محتویات اگزوزوم ها در مسیر های مولکولی و اختلالات متعدد
نقش محتویات اگزوزوم ها در مسیر های مولکولی و اختلالات متعددنقش محتویات اگزوزوم ها در مسیر های مولکولی و اختلالات متعددنقش محتویات اگزوزوم ها در مسیر های مولکولی و اختلالات متعدد

نقش اگزوزوم ها در سرطان:
سلول های سرطانی در حدود ۵۰۰۰ نوع اگزوزوم دارای دو لایه لیپید غشایی در روز آزاد میکنند که این مقدار در سلول های طبیعی در حدود ۵۰۰ اگزوزوم در روز میباشد .
اگزوزم ها با انتقال پروتوانگوژن ها و اسید های نوکلئیک سبب انتقال حالت سرطانی به سلول های اطراف می شوند و نقش حیاتی در تومورزایی و رشد و تکثیرو متاستاز و مقاومت دارویی دارند.
اگزوزوم های مشتق شده از تومور ها سبب فعال شدن سلول های اندوتلیال برای حمایت از رگ زایی تومورها و ایجاد ترومبوزیس می شوند.
از طرفی اگزوزوم ها می توانند سبب تغییر سلول های فیبروبلاستی و سلول های بنیادی مزانشیمال (MSC) به میوفیبروبلاست و تسهیل رگ زایی و متاستاز شوند.
از طرفی اگزوزوم های توموری در ارتقای مقاومت داروویی تومورها از طریق انتقال دارویی Multi drug resistance پروتئینی و miRNA در خروج داروهای کشنده ی توموری و خنثی کردن دارو های بر پایه انتی بادی موثر است.

نقش اگزوزوم ها در سرطان

اگزوزوم های توموری شامل پروتئین های منعکس کننده ی منشا اندوزومی در کنار انکوپروتئین هایی مثل رسپتور های تیروزین کینازی , انکوژن ها , پروتئین های فسفریله و miRNA هستند.
اگزوزوم های توموری پیام خود را از طرق مختلف ارسال می کنند:
۱-با فعال کردن سلول هدف از طریق ارسال لیگاند هایی مثل فاکتور رشد فیبروبلاستی , فاکتور رشد هپاتوسیتی , فاکتور رشد اندوتلیال رگی و ….
۲-با انتقال رسپتور هایی مثل EGFR , HGFR جهش یافته از یک سلول به سلول دیگر از طریق ادغام با غشای پلاسمایی سلول گیرنده که در نهایت منجر به انتقال فعالیت انکوژنی از طریق فعال شدن مسیر های انتقال پیام فاکتور های رشد در سلول گیرنده می شود.
۳-اندوسیتوز شدن اگزوزوم ها و انتقال مستقیم مولکول ها به سیتوزول سلول گیرنده راهکار سوم می باشد.این مسیر شامل وجود CDK ,cyclin,mTOR,AKT,PI3K های فسفریله و miRNA هایی است که می توانند عملکرد ژن های هدف در سلول گیرنده را کاهش داده و سرکوب کنند.

نقش اگزوزوم ها در تغییر و ارتقای محیط در اطراف تومورها:
شرایط هیپوکسی سبب ارتقای ترشح اگزوزوم های مختلف توموری و از طرفی افزایش فاکتورهای موثر بر بافت های اطراف محیط های توموری می شود.
اگزوزوم ها نقش مهمی در ارتباطات سلولی بین سلول های سرطانی و استرومال دارند که ایجاد این ارتباطات منجر به بلوغ محیط اطراف تومور ها و رشد و تکثیر انها می شود.
رخداد های موجود در اطراف تومور های سرطانی و محیط انها که از طریق اگزوزوم های مشتق شده از سلول های سرطانی میانجی گری می شوند شامل:
۱- ایجاد هتروژنی داخل سلولی که در نتیجه تغییرات فنوتیپی سلول های طبیعی پس از ورود اگزوزوم های توموری رخ می دهد.
۲- مهار پاسخ های ایمنی بر ضد سلول های سرطان از طریق مهار پاسخ های تکثیری لنفوسیت ها
۳- فعال کردن تمایز فیبروبلاست ها به سلول های فیبروبلاستی مربوط به سرطان
۴- رگ زایی تومورها
۵- ایجاد و اماده سازی حالت پیش متاستازی در مناطق دوردست از طریق ایجاد حالت گذار اپی تلیالی – مزانشیالی (EMT)

نقش اگزوزوم ها در تومورزایی:
سلول های طبیعی طی روند تومورزایی به سلولهای سرطانی تبدیل می شوند.اگزوزوم های ترشح شده از سلول های بدخیم پتانسیل بالایی در القای تغییر حالت در سلول های طبیعی دارند.
به عنوان مثال اگزوزوم های مشتق شده ار سلول های سرطانی پروستات ایجاد تغییر حالت نئوبلاستی در سلول های Adipose-drived stem cell ( ASC ها) می کنند که این رخداد نئوبلاستی با ورود پروتئین های انکوژنی مثل خانواده بزرگ Ras GTPase وmRNA ها مثل KRas و HRas وهم چنین miRNA هایی مثل miR.125b ,miR.130b, miR.155 از طریق اگزوزوم ها رخ می دهد.
سلول های سرطان سینه قابلیت ترشح اگزوزوم هایی با قابلیت خاص سنتز miRNA بدون نیاز و وابستگی به سلول را دارند. در حالیکه اگزوزوم های مشتق شده از سلول های طبیعی فاقد این توانایی هستند.اگزوزوم های توموری سرم فرد دارای سرطان سینه حاوی پروتئین های لود کننده ی RISC, Dicer, TRBP و AGO2 هستند که سبب تبدیل pre.miRNA ها به miRNA های بالغ می شود و از این طریق اگزوزوم های سرطانی سبب تغییر ترانسکریپتوم سلول های هدف به واسطه ی روش وابسته به Dicer بدون نیاز به انزیم های خود سلول گیرنده می شوند که می تواند سبب تحریک سلول های اپی تلیالی غیر توموری به فرم توموری شود.

نقش اگزوزوم ها در تومورزاییسلول های بنیادی سرطانی و سیگنالینگ اگزوزومی و تومورزایی:
در کنار میان کنش سلول های بنیادی سرطانی باسلول های اطراف از طریق اگزوزوم , مطالعات نشان می دهد که سلول های بنیادی سرطانی می توانند به واسطه ی میانکنش با سلول های بنیادی بالغ سبب ارتقای سرطان شوند.
در کنار همه ی انواع پروتئین های موجود در محتویات اگزوزوم ها پروتئین wnt نقش مهمی در ارتباط بین سلول های بنیادی سرطانی و طبیعی دارد. میانکنش بین سلول های بنیادی جنینی با سلول های بینابینی خونی (Hematopoetic progenitors) از طریق اگزوزوم های غنی از wnt3a و انتقال این پروتئین از سلول های بنیادی جنینی به سلول های بنیادی خونی سبب ارقای حالت پر توانی در انها می شود.
Kouch و همکارانش نشان دادند که در سلول های سرطانی لنفوسیت B (Diffuse large B cell ) سلول های side population (سلول هایی که مشابه سلول های بنیادی هستند و ژن های سلول های بنیادی را بیان می کنند و قابلیت شروع تومور زایی را دارند و نسبت به شیمی درمانی مقاوم هستند.) می توانند پروتئین wnt3a را از طریق اگزوزوم به سلول های اطراف منتقل کنند و از این طریق سبب تلفیق و تبدیل سلول های side population و non side population ها می شوند و از این طریق بین این دو دسته سلول تعادل و برابری ایجاد می کنند.
در مدل های سلول های سرطان سینه اگزوزوم های مشتق شده ار human adipose mesenchymal stem cell سبب ارتقای مهاجرت سلول های سرطانی به واسطه مسیر wnt شده که این مطلب گویای این واقعیت است که بر روی اگزوزوم های مشتق شده از سلول های بنیادی مزانشیمال لیگاند های wnt موجود بوده که این لیگاند ها سبب اتصال اگزوزوم ها به گیرنده wnt سلول های گیرنده شده و حالت پرتوانی و افزایش تکثیر را به سلول های گیرنده القا می کند.
به این ترتیب اگزوزوم ها در پیشرفت تومورزایی و رشد غیر قابل کنترل تومورها از طریق تبدیل سلول های نرمال به سلول های سرطانی و تعدیل کنندگی جمعیت سلول های بنیادی سرطانی و غیر سرطانی دخالت دارند.

سلول های بنیادی سرطانی و سیگنالینگ اگزوزومی و تومورزایی

از سوی دیگر محتویات miRNA اگزوزوم ها نیز در ارتباطات بین سلولی سلول های بنیادی بالغ و سلول های سرطانی دخالت دارد.
MiRNA های انکوژنیک مثل MiR 125b , miR130b , miR155 در اگزوزوم های مشتق شده از سلول های سرطانی پروستات مشاهده می شوند که سبب ارتقای reprogramming نئوبلاستی سلول های بنیادی بافت چربی بیمار می شوند و ایجاد رشد بی رویه در سلول های بنیادی بافت چربی می کند.
از سویی دیگر miR1 مربوط به اگزوزم های ترشح شده از سلول های بنیادی سرطانی گلیوبلاستوما می تواند بر روی مسیرهای سیگنالینگ سرطان سینه تاثیر بگذارد.
لازم به ذکر است که وجود miRNA ها همواره سبب ارتقای مسیر سرطانی نمی شود. دیده شده که اگزوزوم های مشتق شده از سلول های بنیادی مزانشیمال غنی از miR16 هستند که می توانند به واسطه ی اگزوزوم ها به سلول های سرطانی سینه وارد شده و به نوعی سبب سرکوبی بیان VEGF و در نهایت رگ زایی می شود. وجود miR16 جهت کنترل بیان VEGF و تنظیم رگ زایی در بسیاری از مدل ها دیده می شود.

نقش اگزوزوم هادر گذر بین اپی تلیالی و مزانشیمالی (Epithelial mesenchymal transition) :
متاستاز در سرطان از درجات مختلفی شکل گرفته است که یکی از درجات مرحله EMT است.در مرحله EMT بافت خصوصیات اپی تلیالی خود را از دست داده و ضخامت مزانشیمالی کسب میکند که این رخداد برای مهاجرت سلول و تهاجم لازم و ضروری است و این یکی از نشانه های بارز تومور بدخیم است.
سلول هایی که دستخوش EMT می شوند حالت پلاستیسیتی و تمایل برای مهاجرت در انها افزایش می یابد که این امر سبب پخش شدن تومورها در نواحی دور و نزدیک می شود.
به عنوان یکی از عملکرد های اصلی در مسیر پیشرفت تومور در مراحل اولیه سرطان EMT با هدف کم کردن اتصالات سلول با سلول سبب تسهیل حالت تهاجمی در سلول و تغییر وضعیت ماتریکس خارج سلولی و در نهایت پیشرفت سرطان می شود.در حالیکه سلول های اپی تلیالی میزان بالایی از E-cadherin را بیان می کنند که سبب نزدیکی سلول ها از طریق اتصالات محکم می شود سلول های مزانشیمال N-cadherin و فیبرونکتین و ویمنتین را بیان می کنند که به سلول حالت دوکی می دهد و اتصال بین سلول ها را کم می کند.
همانطور که می دانیم crosstalk بین سلول های مجاور و دور تومورها و سلول های ایمنی و استرومال در محیط های اطراف تومورها نقش مهمی در پیشرفت سزطان و ایجاد حالت EMT دارد و این ارتباطات هم به واسطه ی تماس مستقیم سلول با سلول و هم به واسطه ی ترشح فاکتورهایی به داخل محیط خارج سلولی رخ می دهد.

نقش اگزوزوم هادر گذر بین اپی تلیالی و مزانشیمالی (Epithelial mesenchymal transition)نقش اگزوزوم هادر گذر بین اپی تلیالی و مزانشیمالی (Epithelial mesenchymal transition)

اگزوزوم های حاوی TGFβ, TNFα,IL6,TSG101,β catenin توانایی القای حالت EMT را دارند.
مطالعات عملکردی در راستای نشان دادن نقش اگزوزوم ها درالقای حالت EMT و ایجاد پرومتاستازیک بیان میکند که مسیر wnt در ایجاد EMT از طرق مهار انزیم گلیکوژن سنتاز کیناز ۳β (GSK3β) و پایداری βcatenin و بیان ژن های دلخواه حالت EMT دخالت دارند.اگزوزوم های مشتق شده از سلول های انسان و دروزوفیلا که دارای پروتئین wnt هستند و توانایی تحریک مسیر wnt signaling را در سلول گیرنده دارند نسبت به سایر سلول ها دارای توانایی القای حال پرومتاستازیک بیشتری هستند.
Luga و همکارانش مشاهده کردند که اگزوزوم های شامل wnt مشتق شده از سلول های فیبروبلاستی سرطانی (CAF) سبب ارتقای حالت جنبشی و متاستازیک در سلول های گیرنده سرطان سینه از طریق فعال کردن مسیر سیگنالینگ WNT (wnt planar polarity) می شوند. از طرفی سلول های بنیادی مزانشیمال و اگزوزوم های مشتق شده از ماکروفاژها با فعال کردن مسیر استاندارد WNT می توانند سبب ایجاد متاستاز در سلول های سرطان سینه شوند.
در ملانوما WNT5A نوترکین سبب القای ازادسازی مدیاتور های محلول شامل IL6 ,IL8 , VEGF ,MMP2 در اگزوزوم ها میشود و این مطلب گویای این واقعیت است که wnt های اگزوزومی نه تنها از طریق اتصال به سلول گیرنده میتوانند در القای حالت EMT نقش داشته باشند بلکه میتوانند از طریق تغییر در محتویات اگزوزوم های ازاد شده نیز این فاز متاستازیک را ارتقا بخشند.
از جانب دیگر ایجاد حالت هیپوکسی در محیط اطراف تومور ها از طریق افزایش ازادسازی اگزوزوم ها از سلول های توموری سینه , گلیوما, لوکمیا, … می تواند در ایجاد EMT موثر باشد. دیده شده که اگزوزوم های ازاد شده از سلول های سرطانی پروستات تحت شرایط هیپوکسی دارای میزان بیشتری TGFβ,TNFα,IL6 و … هستند و بیشتر می توانند در سلول گیرنده تغییر ایجاد کنند.
افزایش میزان miRNA ها در تنظیم مسیر های مربوط به EMT در بسیاری از سرطان ها مشاهده میشود.miR223 یک miRNA اختصاصی برای ماکروفاژها ی فعال شده IL4 می تواند از طریق اگزوزوم به سلول های سرطانی سینه منتقل شده تا تهاجم سلولی را از طریق مسیر βcatenin تعدیل کند.
Josson وهمکارانش نشان دادند که انتقال miRNA اگزوزومی مشتق شده از سلول های استرومال در سلول های سرطانی سبب ایجاد EMT هم بصورت ظاهری و هم به صورت بیوشیمیایی می شود.
EMT سبب از بین بردن نظم و ایجاد اشفتگی در محتویات داخل اگزوزوم ها و سایر وزیکول ها می شود.اگزوزوم های مشتق شده از سلول های اپی تلیالی شامل اجزای اتصال سولی مثل E.cadherin, perlrcan و مارکر های قطبیت سلول مثل CLDN3 و … می باشد.در حالیکه اگزوزوم های مشتق شده از سلول های مزانشیمال غنی از پروتئازها(MMP2, ADAM10) , فاکتور های رونویسی , اجزای ویرایش هسته, تترااسپانین ها, پروتئین های مربوط به القای سیگنالینگ سلولی مثل WNT3A, HRAS , KRAS و عوامل REMODELING سیتواسکلت سلولی مثل ویمنتین می باشد.
ار طرف دیگر اگزوزوم های مشتق شده از سلول هایی که دستخوش EMT می شوند به واسطه ی یکسری فاکتورهایی reprogram می شوند تا بتوانند سبب القای حالت EMT در سلول های گیرنده شوند.

نقش اگزوزوم ها در فرار از سیستم ایمنی
در مقابله با سرطان هم سیستم ایمنی ذاتی و هم سیستم ایمنی اکتسابی با عرضه شدن انتی ژن ها پاسخگو هستند.
اگزوزوم های ایجاد شده از سلول های ایمنی از لحاظ عملکرد تاثیر عکس نسبت به اگزوزوم های تولید شده از سلول های سرطانی را دارند.بنابراین در مراحل اولیه سرطان سیستم ایمنی میزبان پیشرفت تومور را به نوعی مهار میکند اما رشد تومور ها سبب فعال شدن مسیر های سرکوب کننده ی سیستم ایمنی و در نهایت فرار از نظارت سیستم ایمنی می شود.اگزوزوم ها در هر دو نوع پاسخ فعال هستند.
اگزوزوم هایی که از سیستم ایمنی تولید می شوند پاسخ هایی بر ضد تومور ها ایجاد میکنند به این صورت که اگزوزوم های ترشح شده از ماست سل ها سبب تمایز سلول های دندریتیک و فعال شدن لنفوسیت های B و T می شوند.اگزوزوم های ترشح شده از سلول های دندریتیک سایر سلول های ایمنی را نسبت به انتی ژن های توموری حساس میکند.

نقش اگزوزوم ها در فرار از سیستم ایمنی

در مقابل ، اگزوزوم های مستق شده از تومور ها به طرق زیر از سیستم ایمنی فرار می کنند:
۱- تاثیر بر روی تمایز سلول های progenitor میلوئیدی
اولین قدم از شرکت اگزوزوم ها در فرار از سیستم ایمنی در قسمت تمایز سلول های میلوئیدی نمایان می شود.لگزوزوم های توموری توسط سلول های progenitor میلوئیدی جذب می شود و در ان از تمایز یافتن انها به سلول های دندریتیک جلوگیری می کنند که این امر سبب ایجاد سرکوب کننده مشتق شده از میلوئید ( MDSC ) می شود.MDSC ها در بافت توموری و همچنین در بافت های اولیه و ثانویه میلوئید و خون تجمع پیدا کرده که این تجمع اثر دوگانه در تومورزایی دارد:
A. دیگر سلول های دندریتیک وجود ندارد تا انتی ژن های توموری را به سیستم ایمنی میزبان معرفی کند.
B. MDSC ها تامین کننده ی مولکول های تحریک کننده ی رشد و رگ زایی تومور ها میشوند.

۲- کاهش تکثیر سلول های لنفوسیت T و عملکرد انها
دومین قدم اگزوزم ها dysregulate کردن سلول های لنفوسیت T می باشد.این عمل از طریق ایجاد مقاومت از تکثیر T cell ها ، کاهش تمایز انها به سلول های T کمک کننده ، افزایش تمایز انها به سلول های regulatory T cell و افزایش سطح سایتو کاین در سلول های T تحریک شده است.
به طور کلی اگزوزوم های توموری سبب ایجاد پاسخ ناقص به IL2 شده که به این ترتیب مانع از تمایز انها به سلول های Th1 و Th2 می شود.
اگزوزوم های توموری همچنین جمعیت سلول های T کشنده را نیز از طریق القای اپوپتوز به کمک FasL ها کاهش داده و از طرفی سبب کاهش جمعیت Th1 های بالغ از طریق القای اپوپتوز به کمک galectin-9 میشوند.

۳- مهار پاسخ های سیتوتوکسیتی طبیعی ناشی از عملکرد natural killer cell ها
یکی از بازو های مهم نظارت در سیستم ایمنی القای cytotoxic به کمک سلولهای natural killer می باشد حال انکه NK ها توسط اگزوزوم های توموری مهار می شوند. سلول های NK بر خلاف لنفوسیت های B و T وابسته به MHC ها برای پاسخ به انتی ژن نیستند بلکه می توانند سلول ها را اسکن کرده و در صورتی که سلول ها خودشناسی خود را از دست داده باشند، سلول های NK در سطح خود گیرنده هایی دارند که میتوانند پروتئین هایی را که تنها در سطح سلول های دچار استرس ، توموری و یا اسیب دیده بیان میشوند را شناسایی کند که ببه این گیرنده NKG2D گفته میشوند.
سلول های سرطانی برای فرار از تخریب ، اگزوزوم های بیان کننده ی لیگاند NKG2D را ازاد می کنند که این اگزوزوم ها با اتصال به NKG2D های سطح سلول های NK سبب کاهش این گیرنده در سطح سلول NK می شود و به این ترتیب کسندگی سلول های NK در مسیر وابسته به NKG2D را کاهش می دهد.سلول های سرطانی از طریق ایجاد اگزوزوم های دارای لیگاند برای گیرنده های NKG2D به نوعی سبب جمع اوری تمام نشانه هایی می شوند که می توانند سلول های ایمنی مثل سلول های NK ها را به سمت خود جذب کنند.

از طرفی در مراحل اولیه تومور زایی اگزوزوم های توموری به نوعی می توانند سبب القای پاسخ خای ایمنی گردند که این عمل به واسطه ی انتقال انتی ژن ها به سلول های دندریتیک برای فعال شدن سلول های لنفوسیت T اختصاصی ئ در معرض قرار گرفتن لیگاند های فعال برای سلول های NK و ماکروفاژها از جمله hsp70 وقتی تومور ها در شرایط استرس قرار میگیرند ، انجام می دهند.

نقش اگزوزوم ها در فرار از سیستم ایمنی

نقش اگزوزوم ها در ایجاد مقاومت داروویی نسبت به مونوکلونال انتی بادی Trastuzumab:
بیان بیش از حد ژن گیرنده ی Her2 در بیش از ۲۵% سرطان های سینه رخ می دهد.این گیرنده از انواع گیرنده های تیروزین کیناز و عضوی از خانواده ی EGF رسپتورها می باشد و نقش مهمی در افزایش فعالیت تکثیری و ضد اپوپتوزی سلول های سرطانی دارد.(۴۷)
درمان استاندارد برای سلول های سرطانی از نوع Her2 positive ها استفاده از یک مونوکلونال انتی بادی به نام Herceptin (trastuzuman) می باشد که با اتصال به رسپتور Her2 سبب سرکوبی تکثیر سلول از طریق مرگ سلولی به واسطه ی انتی بادی (ADCC) می شود.
اگرچه trastuzumab نقش بارزی در مهار سلول های سرطانی Her2 دارد اما مقاومت دارویی سلول پس از گذشت تقریبا ۹ماه از درمان یکی از مشکلات اصلی مصرف این انتی بادی است.یکی از دلایل اصلی ایجاد مقاومت نسبت به دارو وجود اگزوزوم های مشتق شده از سلول های سرطانی می باشد.این اگزوزوم ها سبب ارتقای پیشرفت تومور به واسطه ی تحریک رگ زایی و remodeling ماتریکس خارج سلوللی و سرکوبی سیستم ایمنی می شود.
اگزوزوم های مشتق شده از سلول های سرطانی HER2 positive دارای رسپتور های her2 در سطح خود می باند که این رسپتور ها با اتصال به trastuzumab به نوعی مانع اتصال ان به گیرنده های سطح سلول سرطانی شده و کارایی انها را پایین می اورند.(۴۸)

اگزوزوم ها و بیماری های Neurodegenerative

ارتباط بین اگزوزوم ها و نورون ها
در سلول های عصبی به دنبال اسیب در یک نورون ، اگزوزوم ها از سلول های نورونی اسیب دیده ازاد شده که این اگزوزوم ها حاوی مواد سمی و مولکول های مربوط به بیماری می باشند ؛ حال این مواد را به سمت سلول های سالم اطراف هدایت میکنند. مرحله ی تولید اگزوزوم ها از سلول های عصبی و ازاد سازی ان به فضای خارج سلولی عینا مشابه اگزوزوم های توموری می باشد.

در شرایط پاتولوژیکی ، شلول های میکروگلیال که ماکروفاژ های سلول های عصبی هستند فعال شده و از این طریق ازاد سازی اگزوزوم ها به عنوان سلول های عرضه کننده ی انتی ژن عمل می کنند. اگزوزوم های ازاد شده از طریق غشای پلاسمایی سلول ای میکروگلیال و استروسیت، در پاسخ به تحریک ATP و انزیم اسفنگومیلیناز که حاوی سایتوکاین های التهابی IL-1β هستند در عرضه کردن انتی ژن نقش اساسی دارند.
استروسیت های کشت داده شده در پاسخ به شرایط اکسیداتیو و استرس های حرارتی ، اگزوزوم های حاوی HSP70 و synapsin1 را ازاد می کنند.

ارتباط بین اگزوزوم ها و نورون ها

نقش اگزوزوم ها در ایجاد بیماری های Neurodegenerative
جدا از عملکرد طبیعی اگزوزوم ها در مغز مثل دخالت در تکوین نورون ها ، تعمیر و اتصالات سیناپسی این وزیکول های خارج سلولی در پیشرفت بیماری های عصبی نیز دخالت دارند.
از مهمترین دلایل بیماری های عصبی مرگ سلول های عصبی است که یکی از عوامل کلیدی ایجاد بیماری هایی مثل الزایمر ، هانتینگتون و پارکینسون می باشد.
تمام بیماری های نامبرده از مکانیسم سلولی و مولکولی مشترکی برخورداد هستند که در ان تجمع پروتئینی و شکل گیری inclusion body ها در نواحی انتخابی و خاص سیستم عصبی نقش اساسی در شکل گیری بیماری های ایفا میکند. بسته بندی صحیح پروتئین ها درون سلول و تجزیه ی پروتئین های ناقص در سلول یکی از عوامل حفظ مهم در حفظ سلامت نورون ها است.
اگزوزوم ها در پخش پروتئین های سمی در بیماری های عصبی دخالت دارند و این پروتئین های misfolded یا جهش یافته را به عنوان الگویی برای شکل گیری الیگومر ها بسته بندی کرده و از انها در برابر تجزیه شدن محافظت می کند و به نواحی دور دست ارسال می نماید.
در حالت طبیعی نورون ها به دو طریق سعی در از بین بردن این پروتئین های misfolded را دارند:
۱- به روش هضم لیزوزومی
۲- بسته بندی در ذرات وزیکولی و خارج کردن ان به فضای خارج سلولی به واسطه ی اگزوزوم ها

نقش اگزوزوم ها در ایجاد بیماری های Neurodegenerative

اگزوزوم ها در اصطلاحی به نام Trojan horse ( برگرفته از اسب معروف واقعه ی تروی) برای بیماری های Neurodegenerative تعریف می شوند زیرا قابلیت انتقال مواد سمی را از نورون های بیمار به نورون های سالم همجوار را دارند. این اصطلاح مربوط به اگزوزوم هایی است که مکانیسم های انتقال را در سیستم های پاتولوژیکی در بسیاری از مسیر ها درگیر می کنند که در نهایت منجر به ایجاد اسیب های عصبی می شوند.
به عنوان مثال در بیماری پارکینسون که به دلیل وقوع جهش در ژن های مختلف و تجمع α-synuclein ایجاد میشود، اگزوزوم ها سبب مهاجرت و انتقال این پروتئین های misfolded به نورون های کناری و گسترس بیماری میشود.
از جهش های مهم در ایجاد پارکینسون جهش در ژن LRRK2 است.این ژن پروتئینی را کد می کند که نقش مهمی در ترشح اگزوزوم ها و ادغام وزیکول ها با غشای سیتوپلاسمی دارد. در صورت وقوع جهش در این ژن وزیکول های ترسح شده شکلی غیر طبیعی و دوکی شکل دارد که القا کننده ی تولید بسیاری از اگزوزوم های حاوی α-SYN هستند.

محتویات داخل اگزوزوم ها در بیماری پارکینسون

از سوی دیگر اگزوزوم ها می توانند از سلول های فعال گلیا ازاد شوند که در اینصورت حاوی انواع مدیاتور های التهابی می باشند و این عواملی التهابی را از یک سلول گلیا به سلول گلیای دیگر منتقل کرده و سبب افزایش التهاب می شوندو در نتیجه ی پخش عوامل و مدیاتور های التهابی و تشدید حالت التهاب در نورون ها نقص در فعالیت سیستم های نورونی و پیشرفت بیماری های عصبی حاصل میشود.

با جمع بندی از انچه گفته شد به این نتیجه میرسیم که اگزوزوم ها از عوامل مهم در پروسه ی ایجاد و پیشرفت بیماری های مهم امروز از جمله سرطان و بیماری های عصبی هستند.از این رو امروزه میتوان از انها به عنوان بیومارکر های تشخیصی نام برد و با بررسی محتویات انها به سطح بیماری و درجه ی پیسرفت ان رسید.
با توجه به اهمیت اگزوزوم های عنوان عوامل دخیل در ایجاد و گسترش بیماری ها تکنیک های تشخیص محتوا و انالیز بیان RNA های موجود در ان بسیار حائز اهمیت می باشد از این رو با انجام تکنیک های توالی و بررسی محتویات داخل اگزوزوم ها میتوان ابهامات بسیاری را در راستا دلایل ایجاد بیماری و کشف راهکار های درمانی را پاسخ داد. برای اگاهی از تکنیک های توالی یابی به بخش توالی یابی miRNA وRNA در سایت مراجه فرمایید.

print
Tags: , , , , ,


دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هجده + هجده =