Characterization of Inflammation-induced changes in exosomes and evaluation of their diagnostic potential
Final Report Abstract
Ziel des Projektes war die Identifizierung inflammationsbedingter Veränderungen der Lipidprofile monozytärer extrazellulärer Vesikel (EVs) mit einem besonderen Fokus auf bioaktive mehrfach ungesättigte Fettsäuren (PUFAs) sowie deren Metabolite (Eicosanoide, Resolvine). Die zellulären Effekte der identifizierten Veränderungen sollten im Anschluss unter kontrollierten in-vitro- Bedingungen überprüft werden. Da in der Literatur noch keine Methode zur umfassenden Identifizierung von PUFAs, Eicosanoide und Resolvinen in EVs beschrieben war, ist in dem Projekt die Weiterentwicklung und Validierung einer zuvor im Institut entwickelten Methode zur Messung im Plasma erfolgt. Die Erstbeschreibung einer gezielten massenspektrometrischen Methode zur quantitativen Messung von 7 PUFAs, 94 Eicosanoiden und 36 Resolvinen in EVs wurde in einem Manuskript zur Veröffentlichung vorbereitet. Im Rahmen der Methodenentwicklung wurde zudem der Einfluss von Einfrier-Auftauzyklen untersucht. Obwohl EVs in der Literatur anhand von stabilen Partikelzahlen als recht stabil gegenüber Einfrier- Auftauzyklen beschrieben sind, konnten wir teils massive Unterschiede in den Lipidprofilen feststellen. Generell ist die Präanalytik bei der Messung bioaktiver Lipide in EVs ein unbedingt zu beachtender Faktor, da in-vitro-Modifikationen zu teils deutlichen, auch zeitabhängigen Beeinflussungen der Messergebnisse führen, welche die Reproduzierbarkeit von Ergebnissen deutlich beeinträchtigt, wie zuvor in der Literatur bereits beschrieben. Dies zeigte sich ebenfalls bei der ersten Anwendung der Messmethode an EVs von unterschiedlich polarisierten Makrophagen. Zwar konnten einige Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Polarisierungen (M0/M1/M2) reproduziert werden, jedoch nicht immer mit gleicher Signifikanz. Hier wird eine Bestätigung der Ergebnisse in weiteren Replikaten des Experimentes erforderlich sein. Im Anschluss an die aufwändige Methodenentwicklung konnten bereits einige funktionelle Untersuchungen an EVs durchgeführt werden. So konnte gezeigt werden, dass EVs von proinflammatorisch polarisierten Makrophagen weitere, zuvor unpolarisierte Makrophagen zu einem pro-inflammatorischen Phänotyp anregen können. Zu dieser Funktion tragen die in M1-EVs hochregulierten Eicosanoide 8-HETE und 12-HETE bei, die in einer dosisabhängigen Art und Weise zur M1-Polarisierung von Makrophagen führen. Es laufen noch Untersuchungen zu den Effekten weiterer hochregulierter Eicosanoide. Die Effekte proinflammatorischer EVs und der hochregulierten Metabolite werden zudem in weiteren Zielzellen im Kontext von Krankheitsmodellen (z.B. Adipositas) untersucht. In einem Folgeantrag ist die Durchführung von in-vivo-Modellen geplant. Die in diesem Projekt entwickelte massenspektrometrische Methode zur Analytik von EV-Lipiden wird Kooperationspartnern innerhalb und außerhalb des Institutes, beispielsweise im Rahmen des SFB 1052, zur Verfügung gestellt.
Publications
- Targeted Lipidomics for Characterization of PUFAs and Eicosanoids in Extracellular Vesicles. Nutrients, Vol. 14. 2022, Issue 7, 1319.
Madlen Reinicke, Saikal Shamkeeva, Max Hell, Berend Isermann, Uta Ceglarek and Mitja L. Heinemann
(See online at https://doi.org/10.3390/nu14071319)
