Моноциты и макрофаги передают воспалительный сигнал друг другу посредством внеклеточных везикул

Моноциты и макрофаги играют важную роль в развитии воспалительных заболеваний, в том числе сепсиса и т. д. Помимо роли «мусорщиков», макрофаги выделяют различные вещества (в основном, цитокины и хемокины), как оказывающие системное действие, так и модулирующие микроокружение воспалительного очага. Нарушение их нормальной функции может вызывать различные иммунные патологии и изменение гомеостаза тканей. Макрофаги способны передавать сигналы другим клеткам в зоне воспаления, в том числе выделяя различные цитокины и другие соединения прямо во внеклеточное пространство. Однако время жизни и радиус действия данных веществ могут быть ограничены. Альтернативным способом межклеточной коммуникации служит упаковка веществ во внеклеточные везикулы, которые могут помочь в распространении сигнала. Внеклеточные везикулы – это небольшие частицы с двухслойной липидной мембраной, которые переносят различные биологически активные вещества как внутри, так и на внешней стороне. Существуют различные типы внеклеточных везикул, каждая из которых может оказывать свое специфическое влияние на другие клетки. Благодаря наличию специфических рецепторов на поверхности везикул возможна селективная доставка биологических молекул к определенным клеткам. Везикулы могут содержать различные компоненты, такие как нуклеиновые кислоты, белки, липиды и даже отдельные органоиды клетки. Поэтому неудивительно, что везикулы способны модулировать физиологические процессы в организме и быть вовлечены в патогенез различных заболеваний. Установление механизмов участия везикул в развитии воспалительных заболеваний, в том числе хронических, крайне актуально. Целью настоящего исследования было установить способны ли внеклеточные везикулы модулировать иммунный ответ. Для этого мы оценили секрецию цитокинов макрофагами, обработанными везикулами от стимулированных LPS моноцитов и макрофагов. Обнаружено, что клетки, которые получили везикулы от активированных LPS моноцитов и макрофагов, секретируют больше провоспалительных сигнальных молекул: цитокина IL-6 и хемокина IL-8. Полученные результаты демонстрируют, что межклеточное взаимодействие и передача воспалительного сигнала клеток моноцитарного ряда осуществляется также посредством внеклеточных везикул. В дальнейшем необходимы дополнительные исследования для понимания полной картины, какие вещества в составе внеклеточных везикул моноцитов и макрофагов позволяют им оказывать иммуномодулирующий эффект не только друг на друга, но и на клетки других типов.

1. de Silva N., Samblas M., Martínez J.A., Milagro F.I. Effects of exosomes from LPS-activated macrophages on adipocyte gene expression, differentiation, and insulin-dependent glucose uptake. J. Physiol. Biochem., 2018, Vol. 74, pp. 559-568.

2. di Bella M.A. Overview and update on extracellular vesicles: considerations on exosomes and their application in modern medicine. Biology (Basel), 2022, Vol. 11, no. 6, 804. doi: 10.3390/biology11060804.

3. Ekström K., Omar O., Granéli C., Wang X., Vazirisani F., Thomsen P. Monocyte exosomes stimulate the osteogenic gene expression of mesenchymal stem cells. PLoS One, 2013, Vol. 8, no. 9, e75227. doi: 10.1371/journal.pone.0075227.

4. Poveda E., Fitzgerald W., Reglero C., Pérez-González A., Mariño A., Álvarez H., Valcarce N., Llibre J.M., Guillén S.M., Muñoz Fernández M.A., Ruiz-Mateos E., Margolis L., Lederman M.M., Freeman M.L. Interleukin 18 (IL-18) and IL-3 in extracellular vesicles: biomarkers for durable elite control of HIV-1. J. Infect. Dis., 2023, Vol. 227, no. 12, 1381. doi: 10.1093/infdis/jiad042.

5. Puhm F., Afonyushkin T., Resch U., Obermayer G., Rohde M., Penz T., Schuster M., Wagner G., Rendeiro A.F., Melki I., Kaun C., Wojta J., Bock C., Jilma B., Mackman N., Boilard E., Binder C.J. Mitochondria are a subset of extracellular vesicles released by activated monocytes and induce type I IFN and TNF responses in endothelial cells. Circ. Res., 2019, Vol. 125, no. 1, pp. 43-52.

6. Tang N., Sun B., Gupta A., Rempel H., Pulliam L. Monocyte exosomes induce adhesion molecules and cytokines via activation of NF-κB in endothelial cells. FASEB J., 2016, Vol. 30, no. 9, pp. 3097-3106.

7. Wang Y., Zhao M., Liu S., Guo J., Lu Y., Cheng J., Liu J. Macrophage-derived extracellular vesicles: diverse mediators of pathology and therapeutics in multiple diseases. Cell Death Dis., 2020, Vol. 11, no. 10, 924. doi: 10.1038/s41419-020-03127-z.

8. Willms E., Cabañas C., Mäger I., Wood M.J.A., Vader P. Extracellular vesicle heterogeneity: Subpopulations, isolation techniques, and diverse functions in cancer progression. Front. Immunol., 2018, Vol. 9, 355368. doi: 10.3389/fimmu.2018.00738.