Pathophysiologie / Tumorkrankheiten

Mikrovesikel – Exosome

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Exosome sind Mikrovesikel, die von lebenden Zellen stamen und im Blut nachweisbar sind. Sie werden in besonders großer Menge von Tumorzellen und Blutplättchen in ihre Umgebung und in biologische Flüssigkeiten, wie Blut, Urin und Speichel abgegeben. Sie haben eine erhebliche Beachtung gewonnen, da sie biologische Funktionen ausüben, und da sie auch als Biomarker für Krankheiten, insbesondere von Tumoren, dienen können. Über eine Blutprobe (liquid biopsy) lassen sich ihre Inhaltsstoffe, die Mikro-RNA, testen. Exosome eröffnen vor allem neue Möglichkeiten der Tumordiagnostik. 1

→ Mikro-RNA
→ Liquid Biopsy

Inhaltsverzeichnis
1 Das Wichtigste verständlich
2 Herkunft
3 Exosom-Funktionen
4 Diagnostische Perspektive
5 Verweise
6 Referenzen

Das Wichtigste verständlich

Exosome sind kleinste Bläschen (Mikrovesikel), die von lebenden Zellen nach außen abgegeben werden (Exozytose), eine Vielzahl von Eiweißen und Ribonukleinsäure (RNA) enthalten und biologische Funktionen ausüben.

Besondere mircoRNA und mRNA von ausgeschleusten Vesikeln (Exosomen) aus Tumoren beispielsweise dienen dazu, das Tumorwachstum sowie die Absiedlung von Tochtergeschwülsten (Metastasen) und deren Blutversorgung zu fördern. Andere Exosomen sind an dem Schutz kleiner Blutgefäße vor vorübergehender mangelhafter Sauerstoffversorgung oder am Schutz des Herzmuskeln bei zu starker Belastung beteiligt. Wiederum andere fördern die Gerinnselbildung bei Krebs.

Die Kenntnis dieser Mechanismen lässt Ansatzpunkte für neue Therapien erwarten (s. u.). Da bei verschiedenen Krankheiten unterschiedliche Exosome nachweisbar sind, erlangen sie diagnostische Bedeutung, z. B. in der Tumordiagnostik.

Herkunft

Exosome entstammen intrazellulären multivesikulären Körperchen, in denen sich 30- bis 200-nm-Vesikel abknospen 2, die durch Exozytose aus der Zelle in die umgebende interstitielle Flüssigkeit, ins Blut und in den Urin gelangen. 3

Exosom-Funktionen

Exosomale Mikrovesikel enthalten eine Vielzahl von Proteinen, DNA und RNA, vor allem mRNA und micro-RNA. 4 Sie üben darüber verschiedene Funktionen in der Zell-Zell-Kommunikation aus, indem sie Nachbarzellen oder auch entfernte Zellen des Körpers in ihrer Funktion beeinflussen. Es wird angenommen, dass sich durch Beeinflussung solcher Interaktionen neue therapeutische Konzepte entwickeln lassen. 5

  • Bestimmte Inhaltsstoffe von Mikrovesikel fördern das Tumorwachstum und die Metastasenbildung. 6 7 Sie erhöhen bei Krebspatienten die Thromboseneigung.
  • Beim Glioblastom wurde beobachtet, dass Mikrovesikel aus dem Tumor die eigene Tumorproliferation stimulieren. 8
  • Mikrovesikel aus endothelialen Vorläuferzellen fördern die Gefäßneubildung (Angiogenese), wie beispielsweise in transplantierten menschlichen Pankreasinseln.
  • Endotheliale Vorläuferzellen produzieren Mikrovesikel, welche Herzmuskelzellen vor Hypertrophie und Apoptose schützen. 9
  • Mikrovesikel aus Endothelzellen schützen andere Endothelzellen vor einer Schädigung und Fehlfunktion, die durch eine Reoxigenierung nach Hypoxie ausgelöst wird. 10
  • Bei der nächtlichen Hämoglobinurie wird die erhöhte Thromboseneigung zum Teil auf die Wirkung extrazellulärer Vesikel zurückgeführt. 11

Diagnostische Perspektive

Die in Exosomen nachweisbaren microRNA (miRNA) können sich als Biomarker für verschiedene Krankheiten und insbesondere für Tumore eignen. 12

  • Im Serum von Leberkranken finden sich besonders hohe Konzentrationen verschiedener microRNA. 13
    • miR-12 wird im Serum besonders hoch angetroffen, wenn ein HCC vorliegt. Wie genauere Untersuchungen zeigen, sind diese microRNA nicht im Serum gelöst, sondern befinden sich in Mikrovesikeln (Exosomen). 14
    • verschiedene miR (so beispielsweise miR-122) werden bei einer nichtalkoholischen Fettlebererkrankung (NAFLD) im Serum (verpackt in Mikrovesikel) je nach Grad der Steatose erhöht gefunden. 15
  • Andere microRNA indizieren das Vorliegen eines Pankreaskarzinoms. 16
  • Auch bei anderen Tumoren, wie Darmkrebs, Brustkrebs, Kopf-Hals-Tumoren oder Glioblastomen wurde eine Assoziation mit der Erhöhung bestimmter microRNA gefunden, die wahrscheinlich überwiegend über Exosome ins Blut gelangen. 2 Im Fall von Brustkrebs vermag die Exosom-Analyse die familiäre von der sporadischen Form zu unterscheiden 17 sowie Relapsgefährdete frühzeitig zu identifizieren. 18
  • Exosom-assoziierte microRNA finden sich im Urin bei bestimmten Nierenerkrankungen erhöht. 19 So kann es beim Nierenzellkarzinom als diagnostischer Marker verwendet werden. 20

Verweise

Referenzen

  1. J Thorac Dis. 2023 May 30;15(5):2616-2626. doi: 10.21037/jtd-23-398[↩]
  2. Curr Opin Oncol. 2013 Jan;25(1):66-75[↩][↩]
  3. J Cell Biol. 1985 Sep;101(3):942-8[↩]
  4. Semin Immunopathol. 2011 Sep;33(5):455-67[↩]
  5. Physiology (Bethesda). 2019 May 1;34(3):169-177. DOI: 10.1152/physiol.00045.2018[↩]
  6. Dev Cell. 2019 May 6;49(3):347-360. doi: 10.1016/j.devcel.2019.04.011[↩]
  7. Int J Mol Sci. 2022 Jun 24;23(13):7024. doi: 10.3390/ijms23137024[↩]
  8. Nat Cell Biol. 2008 Dec;10(12):1470-6. doi: 10.1038/ncb1800.[↩]
  9. J Cardiovasc Transl Res. 2021 Apr;14(2):195-212. doi: 10.1007/s12265-020-10040-5[↩]
  10. Oxid Med Cell Longev. 2013;2013:572729[↩]
  11. Sci Rep. 2019 Mar 5;9(1):3611. doi: 10.1038/s41598-019-40453-5[↩]
  12. Cell Adh Migr. 2017 Mar 4;11(2):173-186. doi: 10.1080/19336918.2016.1276694[↩]
  13. Clin Sci (Lond). 2011 Mar;120(5):183-93[↩]
  14. Front Oncol. 2022 May 25;12:884369. doi: 10.3389/fonc.2022.884369[↩]
  15. World J Hepatol. 2015 Feb 27;7(2):226-34[↩]
  16. World J Gastrointest Oncol. 2014 Jan 15;6(1):22-33[↩]
  17. PLoS One. 2014; 9(7):e101656[↩]
  18. PLoS One. 2014 Mar 14;9(3):e91884[↩]
  19. Front Cell Dev Biol. 2015 Oct 20;3:65. DOI: 10.3389/fcell.2015.00065.[↩]
  20. Oncol Lett. 2018 Aug;16(2):1666-1674. doi: 10.3892/ol.2018.8874[↩]