Bronchoalveolar lavaj Exosomes septik akciğer Lipopolysaccharide kaynaklı yaralanmalarında
Summary
Fareler için mayi LPS maruz miRNAs ile paketlenmiş exosomes solunum-alveoler lavaj (BAL) sıvı salgılar. Ortak kültür sistemiyle, biz BAL sıvısı serbest exosomes ifade bronş epitel hücrelerdeki sıkı kavşak proteinlerin bozabilir ve akciğer hasarı vurgulamak pro-inflamatuar sitokinlerin ifade artış gösteriyor.
Abstract
Akut akciğer hasarı (ALI) ve Akut Respiratuar distress Sendromu (ARDS) yüksek morbidite ve mortalite bulunmaya devam ediyor akciğer hastalıkları heterojen bir grup temsil eder. ALI moleküler patogenezi daha iyi tanımlanmış; Ancak, hastalık karmaşık yapısı nedeniyle moleküler terapiler geliştirilecek için henüz. Burada bir lipopolysaccharide (LPS) indüklenen fare modeli Akut Septik akciğer yaralanma exosomes inflamatuar yanıt rolü betimlemek için kullanın. Bu modeli kullanarak, biz mayi LPS maruz fareler exosomes içinde miRNA ve inflamatuar yanıt düzenleyen sitokinler ile paketlenmiş akciğerler solunum-alveoler lavaj (BAL) sıvı salgılar göstermek başardık. Daha fazla ortak kültür model sistem kullanarak, gösterdiğimiz makrofajlar yayımlanan exosomes ifade bronş epitel hücrelerdeki sıkı kavşak proteinlerin bozabilir. Bu sonuçlar 1) exosomal mekik ile doğuştan gelen bağışıklık ve yapısal hücreler arasında çapraz konuşma katkıda bulunmak için inflamatuar yanıt ve yapısal bariyer ve 2) hedefleme bu miRNAs bozulma tedavisi için yeni bir platform sağlamak öneririz ALI ve ARDS.
Introduction
ALI ve ARDS yaklaşık 1 milyon kişi dünya çapında etkiler sigara kardiyojenik pulmoner ödem tarafından neden olduğu ciddi hipoksemi ile solunum yetmezliği hayati formları vardır her yıl1. ARDS etyolojisinde doğrudan yaralanma için akciğer enfeksiyonları veya aspirasyon ve dolaylı hakaret çeşitli içerir. Son on yılda ARDS moleküler patogenezi artan bir anlayış,2,3için geliştirilen henüz ancak, ARDS için hedeflenen spesifik tedaviler vardır.
Akut akciğer yaralanma birkaç hayvan modeli sağlayan bir köprü deneysel terapiler insan çalışmaları4,5‘ e çevirmek için geliştirilmiştir. Yaygın olarak kullanılan modelleri yerel yükleme oleik asit, bakteri, LPS ve bleomycin içerir. Diğer bir yaklaşım iskemi-reperfüzyon, cecal tüp ligasyonu ponksiyon, mekanik havalandırma kaynaklı streç yaralanma, hyperoxia veya bakteri ve LPS5sistemik yönetimini içerir. Bu modeller klinik hipotezler test etmek için yararlı bir biyolojik sistem sağlamak ve olası terapiler gelişimi için. İnsan ARDS benzetimini yapmak için hayvan modelleri inflamasyon ve akciğerlerde bariyer işlevindeki kusur ile epitel ve endotel hücrelere akut yaralanma çoğaltmak.
Exosomes arası hücresel doku microenvironment moleküler kompozisyonu havalesi yoluyla iletişimde kolaylaştırmak ve membran veziküller ile 20-200 nm çapında, moleküler içeriği protein, DNA, RNA ve lipidler içerir, vardır. Exosomes hücrelerin endotel hücreleri, epitel hücreleri, düz kas hücreleri ve tümör hücreleri, gibi birden çok türü tarafından salgılanan ve insan vücut sıvısı içinde adlı biri yok. Exosomes çapraz-hadis bağışıklık hücreleri ve stromal hücreler arasında bulaşıcı ve steril inflamatuar hastalıklar sırasında düzenleyen ve çeşitli doğal ve deneysel uyaranlara tarafından fizyolojik sırasında düzenlenmiş olması anormal salınımlarını görünür çalışmalar göstermektedir ve patolojik süreçler6. Böyle iletişim ağı akciğer hastalıkları patogenezinde önemli bir rol oynayabilir ve patofizyolojik ilerleme7,8etkileyebilir. Kodlamayan RNA’ların, miRNAs ve doku ve vücut sıvıları, plazma, sera var mRNA ifade translasyon düzeyinde9,10modüle olarak 18-22 nükleotit.
Farklılaşma ve işlevi hücre birden çok türünün paketlenmiş miRNAs exosomes etkisi ve aşırı düzeyleri hastalıkları, kanser, akciğer hastalıkları, obezite, diyabet ve kardiyovasküler hastalık11de dahil olmak üzere çeşitli ile ilişkilidir, 12,13,14,15,16. Alıcı hücreler ve exosomal miRNAs mekik içine girişini kolaylaştıran hücreler arası iletişim microenvironment17,18hemostaz değiştirme. Akut akciğer-yaralanma bir karmaşık süreçler, birden çok hücre tipleri ile exosomes8geniş hücreler arası iletişim ile ilgili olduğunu. miR-155 ve miR-146a ortak transkripsiyon düzenleyici mekanizma paylaşmak ve inflamatuar yanıt ve immün tolerans19,20katkıda bulunur. Son yıllarda yapılan çalışmalarda her ikisi de exosomal miRNAs bağışıklık hücreleri21arasında mekik ile inflamatuar yanıt modüle gösterir. Ancak, düzenleyici etkileri exosomal miRNAs endotoksin alveoler yanıt temel moleküler mekanizmaları belirsiz kalır, hiç şüphesiz soruşturma potansiyel klinik önemi ve çevirim dolaylı hak daha fazla.
Ortak kültür modelleri inflamasyon ve kanser22,23gibi karmaşık ortamında belirli hücre tipleri arasındaki etkileşimin tanımlamak için istihdam edilmektedir. Bu platformlar özellikle bağışıklık ve yapısal hücreler için hücre tipleri arasında çapraz konuşma sorguya çekmek için alternatif bir stratejisi sağlayabilir.
Intra-trakeal, solumuş, mayi veya sistemik LPS deneysel akciğer hasarı24,25,26ikna etmek için yaygın olarak kullanılan ve yönetim epitel ve endotel geçirgenliği ikna etmek için göstermiştir kusur. Burada mayi LPS septik manken akut akciğer yaralanma farelerde ikna etmek için kullanın. LPS mayi yönetim 24 h içinde geçirgenliği kusurları ile inflamatuar hücre alımı akciğerlerde indüklenen vardır. Ayrıca, exosomes BAL üzerinden miRNA-155 ve miR-146a içerir ve exosomes BAL sıvısı üzerinden alıcı epitel hücreleri, IL-6 ve TNF-α gibi ifadede pro-inflamatuar sitokinlerin neden göster. O exosomal miRNAs ilk Akut Septik akciğer hasarı bu modelde BAL içinde salgılanan verilerdir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Fare modelleri hastalıkların belirli genler fizyolojik fonksiyonun değerlendirildiği ve deneme2maliyetini azaltmak için yaygın olarak kullanılır. Açıklanan Akut Septik akciğer hasarı burada inflamatuar yanıt ARDS ile insanlarda görülen taklit eder. Bu model moleküler patogenezi, biyolojik gelişimi araştırmak için ve potansiyel yeni tedaviler5test etmek için geçerlidir.
Ortak kültür sistemleri in vivo çalışmalar…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar hiçbir çıkar çatışması olarak atadım.
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 |
References
- 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).
