Екзосоми і їх роль у репродуктивній системі

Екзосоми – це маленькі позаклітинні везикули (30–150 нм), що утворюються в процесі внутрішньоклітинного брунькування ендосом та вивільняються різними типами клітин. Вони містять широкий спектр біомолекул (білки, ліпіди, мРНК, мікроРНК, довгі некодуючі РНК), що дозволяє їм виконувати роль міжклітинних носіїв інформації [4]. У репродуктивній системі екзосоми забезпечують регуляцію процесів дозрівання фолікулів, імплантації ембріона та підтримання функції ендометрію і яєчників [2,3].

Біологія екзосом та механізми дії

Екзосоми утворюються шляхом внутрішньоклітинного брунькування ранніх ендосом із формуванням багатопухирчастих тіл, які згодом зливаються з клітинною мембраною, звільняючи екзосоми у позаклітинний простір [4]. Їхня мембрана насичена специфічними білками, такими як CD9, CD63, CD81, ALIX та TSG101, що дозволяє використовувати їх як маркери для ідентифікації [4]. Екзосоми діють через зв’язування з рецепторами на поверхні клітин-мішеней або шляхом ендоцитозу, доставляючи свій вміст і тим самим модулюючи функцію клітин [4,8].

Екзосоми та ендометрій

Імплантація ембріона та підтримка вагітності залежать від складного міжклітинного діалогу між ембріоном і ендометрієм. Ендометрій у фазі рецептивності секретує екзосоми, які містять специфічні білки, мРНК і мікроРНК, що сприяють регуляції адгезії та інвазії ембріона [2]. Крім того, екзосоми, що виділяються трофобластом бластоцисти, взаємодіють з ендометріальними клітинами, стимулюючи локальні імунні процеси та сприяючи формуванню оптимального середовища для імплантації [2,4]. Порушення у складі екзосом, наприклад, у пацієнток із ендометріальними порушеннями чи хронічним запаленням, можуть бути причиною невдалих імплантацій та безпліддя [2,8].

Екзосоми та яєчники

У яєчниках екзосоми беруть участь у координації процесів дозрівання фолікулів. Гранульозні клітини виділяють екзосоми у фолікулярну рідину, що забезпечує міжклітинну комунікацію, стимулює секрецію статевих стероїдів та сприяє розвитку ооцита [3]. У патологічних станах, таких як синдром полікістозних яєчників (СПКЯ) або передчасна оваріальна недостатність, аналіз екзосомного вмісту може виявити дисбаланс регуляторних мікроРНК та білків, що впливають на нормальне дозрівання фолікулів [3,8]. Останні дослідження демонструють, що корекція цього дисбалансу може стати потенційним напрямком терапії безпліддя [8,10].

Роль екзосом у лікуванні безпліддя

Одним із перспективних напрямків є використання екзосом у терапевтичних протоколах для регенерації ендометрію та яєчників. Екзосомна терапія має низку переваг: вона менш імуногенна, не викликає неконтрольованого росту клітин і може ефективно доставляти терапевтичні молекули до цільових тканин [5]. Наприклад, експериментальні дослідження на тваринних моделях показали, що введення екзосом, отриманих із мезенхімальних стовбурових клітин, сприяє регенерації ендометрію, зменшує фіброз і відновлює нормальну рецептивність, що позитивно впливає на імплантацію ембріона [5]. Аналогічно, застосування екзосом у моделях передчасної оваріальної недостатності дозволило збільшити кількість дозрілих фолікулів, покращити гормональний баланс та підвищити рівень статевих гормонів, що позитивно впливає на репродуктивні показники [6,7]. Останнє дослідження 2024 року показало, що екзосоми, ізольовані з фолікулярної рідини молодих донорів, можуть «омолодити» яєчники у старших моделей, відновлюючи кількість примордіальних і зріючих фолікулів [10].

Висновки

Екзосоми виступають як ключові посередники міжклітинної комунікації в репродуктивній системі, беручи участь у регуляції функцій ендометрію та яєчників. Сучасні дослідження демонструють, що аналіз вмісту екзосом може стати не тільки діагностичним маркером, але й перспективним терапевтичним інструментом для лікування безпліддя. Екзосомна терапія, зокрема з використанням мезенхімальних стовбурових клітин, вже показала позитивні результати в доклінічних дослідженнях, що відкриває шлях до майбутніх клінічних випробувань [5–7,10].

Список літератури

1. Beal JR, Ma Q, Bagchi IC, Bagchi MK. Role of Endometrial Extracellular Vesicles in Mediating Cell-to-Cell Communication in the Uterus: A Review. Cells. 2023 Nov 7;12(22):2584. doi: 10.3390/cells12222584. PMID: 37998319; PMCID: PMC10670844.
2. Mishra A, Ashary N, Sharma R, Modi D. Extracellular vesicles in embryo implantation and disorders of the endometrium. Am J Reprod Immunol. 2021 Feb;85(2):e13360. doi: 10.1111/aji.13360. Epub 2020 Nov 4. PMID: 33064348.
3. Chen W, et al. Therapeutic potential of exosomes/miRNAs in polycystic ovary syndrome induced by the alteration of circadian rhythms. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;13:918805.
4. Kalluri R, LeBleu VS. The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science. 2020 Feb 7;367(6478):eaau6977. doi: 10.1126/science.aau6977. PMID: 32029601; PMCID: PMC7717626.
5. Zhao S, Qi W, Zheng J, Tian Y, Qi X, Kong D, Zhang J, Huang X. Exosomes Derived from Adipose Mesenchymal Stem Cells Restore Functional Endometrium in a Rat Model of Intrauterine Adhesions. Reprod Sci. 2020 Jun;27(6):1266-1275. doi: 10.1007/s43032-019-00112-6. Epub 2020 Jan 13. PMID: 31933162.
6. Zhang S, Huang B, Su P, Chang Q, Li P, Song A, Zhao X, Yuan Z, Tan J. Concentrated exosomes from menstrual blood-derived stromal cells improves ovarian activity in a rat model of premature ovarian insufficiency. Stem Cell Res Ther. 2021 Mar 12;12(1):178. doi: 10.1186/s13287-021-02255-3. PMID: 33712079.
7. Li Z, Zhang M, Zheng J, Tian Y, Zhang H, Tan Y, Li Q, Zhang J, Huang X. Human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes Improve Ovarian Function and Proliferation of Premature Ovarian Insufficiency by Regulating the Hippo Signaling Pathway. Front Endocrinol (Lausanne). 2021 Aug 12;12:711902. doi: 10.3389/fendo.2021.711902. PMID: 34456868; PMCID: PMC8397419.
8. Yang M, Lin L, Sha C, Li T, Zhao D, Wei H, Chen Q, Liu Y, Chen X, Xu W, Li Y, Zhu X. Bone marrow mesenchymal stem cell-derived exosomal miR-144-5p improves rat ovarian function after chemotherapy-induced ovarian failure by targeting PTEN. Lab Invest. 2020 Mar;100(3):342-352. doi: 10.1038/s41374-019-0321-y. Epub 2019 Sep 19. PMID: 31537899.
9. Huang B, Lu J, Ding C, Zou Q, Wang W, Li H. Exosomes derived from human adipose mesenchymal stem cells improve ovary function of premature ovarian insufficiency by targeting SMAD. Stem Cell Res Ther. 2018 Aug 9;9(1):216. doi: 10.1186/s13287-018-0953-7. PMID: 30092819; PMCID: PMC6085638.
10. Yu Liu, Hongbei Mu, Yu Chen, Kexin Li, Qiaojuan Mei, Lingjuan Wang, Tianyu Tang, Qiuzi Shen, Huaibiao Li, Ling Zhang, Jing Li, Wenpei Xiang, Follicular fluid-derived exosomes rejuvenate ovarian aging through miR-320a-3p-mediated FOXQ1 inhibition, Life Medicine, Volume 3, Issue 1, February 2024, lnae013, https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnae013