Piccoli ma potenti: esosomi, nuovi messaggeri intercellulari nella neurodegenerazione Parte 2

Ultracentrifugazione differenziale: il metodo dell'ultracentrifugazione è stato a lungo considerato il "gold standard" per l'isolamento degli esosomi [10,78] ed è il metodo più comunemente utilizzato. Johnston e colleghi hanno segnalato per primi l'ultracentrifugazione per isolare gli esosomi dal terreno di coltura dei reticolociti [10].

Non sembra esserci un collegamento diretto tra l'ultracentrifugazione differenziale e la memoria, ma esistono alcuni collegamenti indiretti tra loro.

Innanzitutto, l’ultracentrifugazione differenziale può aiutarci a mantenere un corpo e un cervello sani, migliorando così la nostra memoria. Gli studi hanno dimostrato che l’esercizio fisico può promuovere le connessioni tra i neuroni nel cervello e migliorare la funzione cerebrale, compresa la memoria. Essendo un metodo di esercizio ad alta intensità, l’ultracentrifugazione differenziale può promuovere la salute cardiovascolare, la forza muscolare e la resistenza, che possono promuovere ulteriormente la nostra memoria.

In secondo luogo, l’ultracentrifugazione differenziale può aiutarci a ridurre lo stress e migliorare l’umore, il che ha anche un effetto positivo sulla memoria. Quando ci sentiamo nervosi, ansiosi o stressati, il nostro cervello rilascia alcune sostanze chimiche emotive negative, che possono influenzare la nostra memoria e le capacità cognitive. Attraverso l'esercizio differenziale di ultracentrifugazione, possiamo rilasciare lo stress nel corpo e promuovere la secrezione di neurotrasmettitori nel cervello, migliorando così il nostro umore e le capacità cognitive.

Inoltre, l’ultracentrifugazione differenziale può aiutarci ad aumentare la nostra fiducia in noi stessi e la nostra autoefficacia, che può riflettersi anche nel miglioramento della nostra memoria. Quando ci sentiamo sicuri e abbiamo successo, il nostro cervello rilascia alcune sostanze chimiche emotive positive, che possono migliorare le nostre capacità cognitive e di memoria. Attraverso esercizi come l’ultracentrifugazione differenziale, possiamo migliorare il nostro livello atletico e la nostra capacità fisica, aumentare la nostra fiducia in noi stessi e la nostra autoefficacia e quindi essere più efficaci nel migliorare la memoria.

In generale, non esiste una correlazione diretta tra l'esercizio differenziale di ultracentrifugazione e la memoria, ma esistono effettivamente alcune connessioni indirette tra loro. Esercitando, riducendo lo stress, migliorando l’umore e aumentando la fiducia in noi stessi, possiamo migliorare la nostra memoria e le nostre capacità cognitive, apportando benefici alla salute fisica e mentale. Pertanto, l’ultracentrifugazione differenziale è un modo positivo di esercizio che può portare maggiori benefici alla nostra salute fisica, mentale e alla memoria. Si può vedere che dobbiamo migliorare la memoria, e Cistanche può migliorare significativamente la memoria perché Cistanche ha effetti antiossidanti, antinfiammatori e antinvecchiamento, che possono aiutare a ridurre le reazioni ossidative e infiammatorie nel cervello, proteggendo così la salute del cervello. sistema nervoso. Inoltre, Cistanche può promuovere la crescita e la riparazione delle cellule nervose, migliorando così la connettività e la funzione delle reti neurali. Questi effetti possono aiutare a migliorare la memoria, la capacità di apprendimento e la velocità di pensiero e possono anche prevenire il verificarsi di disfunzioni cognitive e malattie neurodegenerative.

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Questa tecnica si basa sull'uso delle forze centrifughe per separare sequenzialmente le particelle in base alla loro dimensione e densità. Le particelle più grandi e dense richiedono basse forze centrifughe per sedimentare prima [44,84].

A seconda della natura del campione, la prima centrifugazione a bassa velocità a 300–2000× grimuove le cellule fluttuanti, de, ad e apoptotiche. La centrifugazione ad alta velocità a 10.000× grimuove grandi vescicole e detriti cellulari.

Gli esosomi vengono ridotti in pellet mediante ultracentrifugazione a 100,000× g. L'efficienza dell'isolamento dell'esosoma dipende da diversi fattori tra cui l'accelerazione (g), il tipo di rotore utilizzato e le sue caratteristiche (fattore k, raggio di rotazione) e la viscosità finale del campione iniziale. L’efficienza della sedimentazione degli esosomi diminuisce con l’aumentare della viscosità.

Pertanto, l'isolamento degli esosomi dal siero/sangue richiede fasi di centrifugazione a velocità più elevata per una durata maggiore rispetto all'isolamento degli esosomi dal terreno di coltura cellulare. A seconda del rotore utilizzato è possibile trattare volumi di campione relativamente grandi. L'ultracentrifugazione per l'isolamento degli esosomi richiede reagenti e materiali di consumo minimi e ha una buona riproducibilità ma richiede più tempo e attrezzature costose.

Il potenziale della pellettizzazione degli aggregati proteici e di altre particelle non esosomiali ha spinto all'uso dell'ultracentrifugazione in gradiente che consente l'isolamento degli esosomi in base alla loro densità di galleggiamento.

Saccarosio, Iohex,olo e iodixanolo sono generalmente utilizzati per la centrifugazione isopicnica [85,86]. Questo metodo richiede molto tempo, richiede l'uso di un piccolo volume di campione poiché i tubi rotanti non possono essere sovraccaricati e produce una piccola quantità di preparazione pura di esosomi.

Ultrafiltrazione: questo metodo si basa sull'uso di membrane porose idrofile con una dimensione limite dei pori o del peso molecolare definita per intrappolare particelle di dimensioni o massa specifiche. Campioni come terreno di coltura o fluidi biologici vengono filtrati in sequenza attraverso membrane con dimensioni dei pori decrescenti. Ciò consente la ritenzione di particelle di grandi dimensioni in ogni fase di filtrazione e il retentato viene arricchito con particelle di dimensioni specifiche.

Gli esosomi vengono recuperati dal retentato finale mediante ultracentrifugazione. Questa procedura è rapida e ha guadagnato popolarità [69]. L'ultrafiltrazione è associata ad alcune carenze dovute all'intasamento della membrana e all'intrappolamento degli esosomi, con conseguente resa moderata degli esosomi. Il purolo stress della filtrazione può danneggiare gli esosomi.Cromatografia ad esclusione dimensionale: Il principio di questo metodo si basa sulla purificazione delle proteine ​​mediante cromatografia.

Le colonne sono riempite con perline polimeriche porose o resina come Sephacryl S-1000, Sepharose 2B e Sepharose CL-2B [71,83–89]. Quando il campione viene caricato sulla colonna, attraversa la resina. Le particelle più grandi viaggiano attraverso la colonna perché sono troppo grandi per entrare nella resina e sono le prime a essere diluite (detta anche flusso continuo).

Piccole particelle che entrano nella resina porosa vengono diluite facendo passare il tampone attraverso la colonna. Questa separazione è strettamente basata sulle dimensioni o sulla massa molecolare e quindi tutta la purificazione delle sottopopolazioni di esosomi Esclusione dimensionalela cromatografia è un metodo rapido e riproducibile che non interferisce con l'integrità degli esosomi. L’unico avvertimento con questo metodo è che una piccola frazione di colesterolo lipoproteico ad alta densità e proteine ​​coeluiscono con gli esosomi [87].

È necessaria un'ulteriore purificazione mediante centrifugazione in gradiente di densità per rimuovere gli aggregati proteici e i lipidi per ottenere la preparazione pura dell'esosoma. Cattura per immunoaffinità: questo metodo si basa sull'uso di anticorpi contro le proteine ​​di superficie degli esosomi come le proteine ​​della tetraspanina [78,90,91]. Le sfere magnetiche rivestite in modo covalente con streptavidina vengono incubate con anticorpi biotinilati contro le proteine ​​di superficie degli esosomi, noti anche come "anticorpi di cattura".

I complessi anticorpali di cattura sfere magnetiche vengono incubati con il campione non legato rimosso magnetizzando le sfere. Le sfere lavate vengono processate direttamente per l'applicazione a valle senza eluire gli esosomi. Questo è un metodo facile da usare e fornisce la preparazione pura di sottopopolazioni di esosomi. Tuttavia, questo metodo potrebbe non essere utilizzato di routine poiché gli anticorpi sono costosi e richiede una conoscenza preliminare delle proteine ​​di superficie degli esosomi e dipende dalla disponibilità di anticorpi contro di essi.

Questo metodo presenta difficoltà con l'eluizione di esosomi intatti. Tuttavia, una volta stabilito, può essere impiegato per applicazioni come lo screening degli esosomi tumorali nel plasma.

Oltre alle sfere magnetiche, molte altre piattaforme come microchip di silicio monolitici altamente porosi, piastre di plastica, filtri di cellulosa, filtri di affinità di membrana, un assorbente di agarosio e dispositivi microfluidici utilizzano la purificazione degli esosomi basata sull'affinità. Dispositivo microfluidico: le caratteristiche fisico-chimiche e biochimiche degli esosomi vengono sfruttate a livello nanoscala.

Il dispositivo microfluidico richiede un piccolo volume di campione. Il campione viene fatto fluire attraverso canali di micro-dimensioni e gli esosomi vengono catturati utilizzando metodi di immunoaffinità o intrappolamento da strutture porose [67], filtrazione dimensionale, nanowiretrapping, spostamento laterale, nanofiltrazione acustica e, più recentemente, sorting del flusso viscoelastico [82].

Questi dispositivi hanno suscitato molto interesse: i reagenti richiesti sono in quantità di microlitri, sono portatili e il processo di isolamento degli esosomi è molto rapido ed efficiente. Pertanto, i dispositivi microfluidici hanno il potenziale per essere sviluppati per uno screening e una diagnosi clinici rapidi. L'unico svantaggio di questo metodo è la bassa capacità di campionamento.

La citometria a flusso, il frazionamento asimmetrico del flusso campo-flusso, l’ultracentrifugazione in gradiente e la precipitazione del polimero sono alcuni metodi aggiuntivi che sono stati stabiliti per la purificazione del foresosoma [92–94].

Dal riepilogo degli attuali metodi di isolamento risulta evidente che nessun approccio particolare è adatto a tutti i requisiti di isolamento degli esosomi.

La standardizzazione del metodo da utilizzare per l'isolamento degli esosomi è fondamentale.

Il metodo di isolamento ottimale dipenderà dalla natura del campione, dalla quantità di volume del campione iniziale e dall'applicazione a valle. Un metodo di isolamento ideale sarebbe preferibilmente semplice e non richiederebbe apparecchiature complesse o costose. In un contesto clinico, l’isolamento degli esosomi deve essere scalabile, economico e rapido.

Purificazione degli esosomi dal cervello: gli esosomi sono molto promettenti come marcatori diagnostici clinici per le malattie e come biomarcatori prognostici. Gli attuali metodi di isolamento degli esosomi da fluidi biologici tra cui sangue, urina e liquido cerebrospinale, sebbene non privi di sfide, vengono eseguiti abbastanza di routine. Tuttavia, per sfruttare appieno il potenziale degli esosomi, è necessario sviluppare metodi per estrarre gli esosomi dai tessuti solidiper le malattie neurodegenerative, la patologia primaria è spesso localizzata in una regione cerebrale aspecifica, ma le proteine ​​tossiche si diffondono successivamente ad altre regioni del cervello. Gli attuali meccanismi di diffusione delle proteine ​​tossiche ad altre regioni del cervello non sono completamente compresi. Gli esosomi sono probabili candidati poiché sono coinvolti nella comunicazione intercellulare. Lo scenario secondo cui il carico esosomale differisce nelle diverse regioni del cervello è altamente probabile.

Pertanto, isolare gli esosomi dalle regioni di interesse può essere potenzialmente molto istruttivo. Uno dei primi rapporti sull'isolamento degli esosomi dal tessuto cerebrale è venuto da Perez Gonzalezlez e colleghi [95]. Hanno purificato gli esosomi indipendentemente dal cervello di topo fresco e congelato e dai tessuti cerebrali umani congelati.

Il metodo di isolamento prevedeva il trattamento iniziale del tessuto con papaina seguito dalla filtrazione per eliminare cellule e detriti. Successivamente gli omogenati sono stati sottoposti ad una serie di centrifugazioni a bassa velocità seguite da una serie di centrifugazioni ad alta velocità. Gli esosomi sono stati ulteriormente purificati mediante frazionamento su gradiente di saccarosio. Utilizzando questo protocollo, gli autori riportano l'isolamento degli esosomi intatti dal cervello [95].

Un metodo simile è stato utilizzato da Vella e colleghi, tranne per il fatto che il campione non è stato sottoposto a filtrazione [96]. La metodologia impiegata da questo gruppo di ricerca ha portato all'isolamento degli esosomi che soddisfacevano tutti i criteri di caratterizzazione degli esosomi, fornendo uno strumento importante ai neuroscienziati. Un approccio interessante e diverso all'isolamento degli esosomi è stato adottato da un altro gruppo di ricerca.

Sostenendo che l'ultracentrifugazione fa precipitare "proteine ​​solubili e aggregati indesiderati", Gallart-Palau e colleghi hanno omogeneizzato il cervello fresco di topo e il lobo frontale umano congelato in tampone di acetato di ammonio 0.1M integrato con anti-proteasi.

I surnatanti riuniti sono stati miscelati con quattro parti di acetone refrigerato per far precipitare le proteine ​​idrofile e le macromolecole tissutali simili, lasciando gli esosomi idrofobici in soluzione [97]. A nostro avviso, ci sono diversi svantaggi con questo metodo. Innanzitutto, è improbabile che l’acetato di ammonio possa mantenere un pH neutro poiché il pKa dell’acido acetico è intorno al pH 4,75 e il pKa dell’ammonio è intorno al pH 9,25.

Pertanto, il tessuto cerebrale viene omogeneizzato utilizzando un tampone con pH instabile e questo può influenzare la carica delle macromolecole [98].

In secondo luogo, sebbene l'acetone possa separare le proteine ​​idrofile e altre molecole idrofile dai surnatanti, può alterare il doppio strato fosfolipidico poiché, in terzo luogo, aumenta la fluidità della membrana plasmatica, suggerendo una fuoriuscita casuale del contenuto dell'esosoma [99].

3. Ruolo degli esosomi nel sistema nervoso centrale (SNC)

Le complesse interazioni tra neuroni e glia sono un prerequisito per il normale funzionamento del sistema nervoso (Figura 4) [100]. La comunicazione nel sistema nervoso centrale è stata descritta come multimodale e classificata in trasmissione tramite cablaggio (trasmissione su uno) e trasmissione di volume a molti) [101].

La trasmissione via cavo include la neurotrasmissione tramite sinapsi elettriche e chimiche che impegnano il trasferimento di piccole molecole e ioni attraverso giunzioni comunicanti. La trasmissione del volume, invece, è facilitata dalla trasmissione paracrina dei segnali attraverso lo spazio interstiziale o il liquido cerebrospinale. Negli ultimi anni, tuttavia, è diventato evidente che gli esosomi contribuiscono alla comunicazione intercellulare nel sistema nervoso centrale [102].

Gli esosomi svolgono il loro ruolo di comunicatori cellula-cellula esercitando i loro effetti attraverso una varietà di meccanismi. Gli esosomi possono avviare cascate di trasduzione del segnale attraverso l'attivazione dei recettori di superficie o rilasciando il loro carico di acidi nucleici, proteine, lipidi e altre piccole molecole che portano a conseguenze funzionali nelle cellule riceventi.

Il rilascio e l'assorbimento degli esosomi sono bidirezionali, consentendo il coordinamento degli eventi biologici. Gli esosomi vengono rilasciati da tutte le cellule del sistema nervoso centrale, comprese microglia, oligodendrociti, astrociti, tes e neuroni [103 Il rilascio di esosomi è generalmente controllato dalla segnalazione dei neurotrasmettitori nel cervello.

L'esposizione al neurotrasmettitore eccitatorio glutammato stimola il rilascio di esosomi da parte dei neuroni corticali e ippocampali maturi coltivati ​​in vitro. Al contrario, gli antagonisti dei recettori AMPA o NMDA invertono l’attività eccitatoria con una ridotta produzione di esosomi. Questi dati suggeriscono che il rilascio dell'esosoma è modulato dall'attività sinaptica eccitatoria.

Inoltre, il rilascio dell’esosoma è facilitato dalla neuronaldepolarizzazione e dall’afflusso di calcio in seguito al trattamento con lo ionoforo di calcio, la ionomicina [49]. L'adenosina trifosfato (ATP) rilasciata nelle sinapsi agisce come co-trasmettitore attivando i recettori purinergici gliali.

L'ATP promuove il rilascio di esosomi da parte degli astrociti e delle cellule microgliali. L'associazione del rilascio di esosomi con il rilascio di neurotrasmettitori suggerisce che queste nanoparticelle biologiche possono essere localizzate preferenzialmente in regioni del cervello con elevata attività neuronale, probabilmente a causa di una maggiore richiesta di comunicazione intercellulare e di coordinamento dell'attività cellulare in queste regioni.un resoconto dettagliato della comunicazione cellula-cellulare tramite esosomi [52,53,104–108]. La tabella 2 riassume brevemente i ruoli degli esosomi nella comunicazione intercellulare nel cervello. Di seguito, descriviamo brevemente la comunicazione intercellulare mediata dagli esosomi tra le cellule cerebrali.

Figura 4. Comunicazione intercellulare mediata dagli esosomi tra le cellule cerebrali. Gli esosomi di una cellula madre possono avere diverse cellule bersaglio (o riceventi) all'interno del cervello per garantire il mantenimento dell'omeostasi. (A) Il rilascio di esosomi nel sistema nervoso centrale avviene in risposta alla segnalazione dei neurotrasmettitori e quindi è controllato dall'attività elettrica.

Ad esempio, l’esposizione al cloruro di potassio depolarizza i neuroni, spesso noti come neuroni elettricamente attivi. I neuroni depolarizzati rilasciano glutammato che si lega e stimola i recettori AMPA e NMDA sugli oligodendrociti. L'attivazione dei recettori del glutammato aumenta i livelli di calcio intracellulare negli oligodendrociti. Un aumento del calcio intracellulare induce il rilascio di esosomi da parte degli oligodendrociti [109].

La stimolazione mediata da ATP del sottotipo di purinorecettore P2, P2X7, stimola il rilascio di esosomi da parte della microglia [110] e degli astrociti [111]. La serotonina stimola anche il rilascio di xosomi da parte della microglia [112]. (B) I neuroni regolano alcune funzioni di neuroni, astrociti e cellule endoteliali attraverso il rilascio di gh di esosomi [113].

In particolare, gli esosomi neuronali eliminano le sinapsi e stimolano la fagocitosi da parte delle cellule microgliali [114]. Gli esosomi neuronali rilasciati in risposta all'attivazione sinaptica, controllano l'espressione del ruolo dei trasportatori del glutammato, gli astrociti, per regolare i livelli di glutammato extracellulare [115]. (C) Gli esosomi derivati ​​dagli astrociti modulano la funzione neuronale ed esercitano un ruolo neuroprotettivo.

Gli esosomi degli astrociti attivano la microglia e svolgono un ruolo importante nella differenziazione degli oligodendrociti. (D) Gli esosomi microgliali modulano la funzione sinaptica dei neuroni e comunicano con gli astrociti per indurre neuroinfiammazione.

Gli esosomi microgliali possono mediare sia i ruoli neuroprotettivi che neurodegenerativi associati alla microglia. (E) Gli esosomi degli oligodendrociti maturi promuovono il trasporto assonale e aiutano a mantenere un microambiente pulito attraverso la comunicazione tramite microglia e astrociti. (F) Gli exesosomi derivati ​​dalle cellule precursori degli oligodendrociti aiutano nella neurorigenerazione [116].

Adattato con il permesso di Schnatz, A., Müller, C., Brahmer, A. e Krämer-Albers, E.-M. (2021), Vescicole extracellulari nell'interazione delle cellule neurali e nell'omeostasi del sistema nervoso centrale. FASEB BioAdvances, 3: 577–592 [100]. doi:10.1096/fba.2021-00035; Copyright© 2022 Gli Autori.

FASEB BioAdvances pubblicato dalla Federation of American Societies forExperimental Biology. Questo articolo ad accesso aperto secondo i termini della http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/License (3 marzo 2022), che consente l'uso, la distribuzione e la riproduzione su qualsiasi mezzo, a condizione che l'opera originale sia adeguatamente citata e non venga utilizzata per scopi commerciali.

Esosomi derivati ​​​​da neuroni: neuroni in coltura di origine murina e umana e cellule staminali neurali rilasciano esosomi [92,117,118].

Un'osservazione interessante è stata fatta da Chivet e colleghi mentre studiavano gli esosomi rilasciati dalle cellule di neuroblastoma. Hanno osservato l'internalizzazione cellula-specifica degli esosomi.

Gli esosomi delle cellule di neuroblastoma venivano facilmente endocitati dagli astrociti e dagli oligodendrociti ma in misura molto minore dai neuroni dell'ippocampo. Gli esosomi rilasciati dai neuroni in risposta all'attività sinaptica, d'altro canto, sono stati assorbiti solo dai neuroni, suggerendo un'elevata specificità delle comunicazioni mediate dagli esosomi tra le cellule cerebrali [119].

Si è ipotizzato che gli esosomi derivati ​​​​dai neuroni partecipino alla plasticità sinaptica rimuovendo proteine ​​​​e RNA obsoleti. Ciò si ottiene attivando la funzione fagocitica della microglia [120]. La depolarizzazione indotta dal potassio di cellule di neuroblastoma umano in coltura rilascia esosomi arricchiti in una serie di miRNA correlati all'attività e nella proteina sinaptica MAP1b.

La proteina MAP1b è abbondantemente presente nei coni di crescita degli assoni e negli spin dendritici ed è associata alla plasticità sinaptica [121]. La depolarizzazione stimola l'assorbimento degli esosomi soma-dendritici da parte delle sinapsi vicine.

Gli esosomi internalizzati facilitano la forza sinaptica traducendo rapidamente gli mRNA rilevanti per l'attività sinaptica nella regione post-sinaptica [121]. Ulteriore supporto al ruolo degli esosomi nella modulazione della neurotrasmissione è fornito da studi che utilizzano neuroni corticali embrionali primari che rilasciano esosomi contenenti due microRNA, Let-7c e miR-21.

Questi microRNA sono ligandi per il recettore Toll-like 7 (Tlr7). L'attivazione del recettore Toll-like 7 gioca un ruolo negativo nella crescita assonale e dendritica. Incubazione di neuroni con Let-7c e miRhurtt sulla crescita dendritica nei neuroni normali e questo effetto è stato cancellato nei neuroni dei topi knockout Tlr7(−/−) [122].

È quindi ragionevole supporre che gli esosomi neuronali possano modulare la neurotrasmissione regolando la crescita dei neuriti durante lo sviluppo neurologico. Anche la sinaptogenesi e il mantenimento delle sinapsi sono influenzati dagli esosomi.

La proteina transmembrana ricca di prolina, PRR7, viene rilasciata dai neuroni in modo attività-dipendente tramite esosomi. L'internalizzazione degli esosomi contenenti PRR7- da parte dei neuroni vicini riduce il loro numero di sinapsi eccitatorie.

La riduzione delle sinapsi eccitatorie si ottiene attivando GSk3, stimolando la degradazione proteasomale delle proteine ​​PSD e contemporaneamente inibendo la secrezione esosomiale di Wnts [123]. Gli esosomi sono quindi influenti nel gioco delle comunicazioni neurone-neurone e neurone-glia.Esosomi Derivati ​​dagli Astrociti: Gli astrociti rappresentano il tipo di cellula gliale più abbondante nel cervello.

Sono fondamentali per il mantenimento dell'omeostasi cerebrale e forniscono funzioni vitali come il supporto neurotrofico, la modulazione dell'attività sinaptica e la plasticità [124,125].

I processi astrocitici mantengono il contatto con i capillari sanguigni nel cervello contribuendo al mantenimento della barriera emato-encefalica [126]. Oltre a svolgere questi ruoli vitali, gli astrociti funzionano come cellule immunocompetenti nel sistema nervoso centrale.

A seconda del contesto, l’attività degli astrociti può esacerbare le reazioni infiammatorie o promuovere l’immunosoppressione e la riparazione dei tessuti. Nei siti di danno tissutale del sistema nervoso centrale, gli astrociti reattivi formano cicatrici che fungono efficacemente da barriere funzionali per le cellule infiammatorie, controllando così l’infiammazione del sistema nervoso centrale [127]. Gli astrociti reattivi rilasciano sostanze neurotossiche e molecole infiammatorie come citochine e chemochine.

Alcune di queste funzioni degli astrociti sono in parte facilitate dal rilascio di esosomi. Inoltre, le prove accumulate danno credito all’idea che il ruolo neuroprotettivo degli astrociti sia mediato tramite gli esosomi. Gli astrociti di ratto coltivati ​​in vitro rilasciano esosomi contenenti fattori neuroprotettivi e neurotrofici.

In particolare, gli esosomi degli astrociti sono stati arricchiti con il fattore di crescita dei fibroblasti 2 e con il fattore di crescita vascolareendoteliale [128]. Entrambe sono molecole angiogeniche e mediano la proliferazione, la rigenerazione assonale, la neurogenesi e la plasticità sinaptica [129,130]. Lo stress provoca l’inclusione dell’enzima glicolitico aldolasi C negli esosomi astrocitici [131].

Livelli aumentati di aldolasiC non solo inducono l'espressione di miR-26a-5p negli astrociti, ma anche il confezionamento di livelli significativamente elevati di miR-26a-5p negli esosomi. L'internalizzazione degli esosomi astrocitici con livelli elevati di miR-26a-5p ha ridotto i livelli di proteine ​​MAP2 e GSk3 nei neuroni dell'ippocampo, con conseguente diminuzione della complessità dendritica [132].

L'esposizione di colture primarie di corticalastrociti di ratto a citochine proinfiammatorie, I, L1 e TNF ha comportato il rilascio di esosomi arricchiti con miRNA che prendono di mira le proteine ​​coinvolte nella segnalazione della neurotropina.

Nello specifico, miR-125a-5pe miR-16-5p avevano come bersaglio NTKR3 e il suo effettore downstreamBcl2. La downregulation di Bcl2 nei neuroni ha causato una riduzione della crescita e della complessità dendritiche [133]. Pertanto, gli astrociti rispondono alle sfide infiammatorie modulando l’espressione delle proteine ​​coinvolte nella stabilità sinaptica e nell’eccitabilità neuronale.

Una riduzione dell'attività neuronale può influenzare positivamente la sopravvivenza neuronale a seguito di un insulto. Gli esosomi rilasciati dagli astrociti in risposta all'iniezione intracerebrale di imicesi IL-1 entrano nella circolazione periferica e promuovono il reclutamento di leucociti periferici. Pertanto, questi dati suggeriscono che gli esosomi collegano la comunicazione tra loro e l'anteperiferia [134].

Esosomi derivati ​​dagli oligodendrociti: la propagazione rapida e affidabile del potenziale d'azione lungo gli assoni dipende quindi dalla mielinizzazione dei neuroni. Gli oligodendrociti avvolgono assoni multipli. Encanto rinnova le guaine mieliniche tre volte in 2 ore h ore135]. La mielina è particolarmente arricchita di lipidi ma conta diverse proteine ​​parte integrante della formazione della mielina.

Le principali proteine ​​mieliniche includono la proteina proteolipide (PLP), la proteina mielinbasica (MBP), la glicoproteina associata alla mielina (MAG) e il 30-nucleotide ciclico30-fosfodiesterasi (CNP) [136]. Due proteine, PLP e MBP, sono distribuite all'interno della guaina mielinica e sono determinanti nel processo di compattazione che dà luogo alla struttura multistrato della mielina strettamente accostata.

Oltre alla loro importante funzione nella produzione della mielina, gli oligodendrociti forniscono supporto trofico agli assoni e quindi sono essenziali per l’integrità assonale [137]. La comunicazione tra oligodendrociti e neuroni è fondamentale per raggiungere questa importante funzione. Studi recenti mostrano che gli oligodendrocitiesosomi sono internalizzati dai neuroni per consentire il supporto trofico agli assoni.

Simile ai neuroni, il rilascio di esosomi dagli oligodendrociti è dipendente dall'attività. Il neurotrasmettitore glutammato rilasciato dai neuroni attivi stimola un aumento dell'inoligodendroglia di calcio intracellulare tramite i recettori NMDA e AMPA.

Un elevato livello di Ca citosolico2+ innesca la secrezione di esosomi arricchiti di CN-P e PLP da parte degli oligodendrociti. Una volta rilasciati, gli esosomi vengono internalizzati dai neuroni completando un'interazione diretta bidirezionale tra oligodendrociti e neuroni [109,138].

Studi in vitro utilizzando neuroni in coltura hanno inoltre dimostrato che gli esosomi rilasciati dagli oligodendrociti aumentano la sopravvivenza neuronale in condizioni di stress cellulare [109]. In un'estensione di questi studi, Frühbeis e colleghi hanno dimostrato che i topi carenti di CNP e PLP mostravano un ridotto rilascio di esosomi dagli oligodendrociti [139].

È importante sottolineare che gli oligodendrociti isolati e coltivati ​​da topi mutanti CNP o topi mutanti PLP hanno mostrato una riduzione del rilascio di esosomi, compromettendo così la comunicazione oligodendrociti-neuroni.

La mancanza di comunicazione tra oligodendrociti e neuroni tramite esosomi ha provocato la degenerazione assonale e una diminuzione del supporto dei metaboliti ai neuroni [139]. Queste osservazioni suggeriscono che gli esosomi degli oligodendrociti forniscono un contributo importante al mantenimento dell'omeostasi neuronale.

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