Onderzoek legt verband tussen nanodeeltjes en oxidatieve stress en neurondood

Onderzoekers aan de University of Kentucky hebben een beter begrip van de regulatie van extracellulaire vesikels door oxidatieve stress en hoe deze vesikels oxidatieve stress verspreiden en neuronen kunnen beschadigen. Extracellulaire vesikels zijn nanodeeltjes die door alle celtypen worden vrijgegeven en die helpen bij het transporteren van informatie tussen cellen.

De studie getiteld “Ceramide-gemedieerde orkestratie van oxidatieve stressrespons via filopodia-afgeleide kleine extracellulaire vesikels” werd onlangs gepubliceerd. gepubliceerd in de Tijdschrift voor extracellulaire blaasjes.

“Deze studie legt de basis om te leren wat er gebeurt tijdens de uitwisseling van extracellulaire vesikels tussen verschillende celtypen om vervolgens te werken aan het begrijpen van de betekenis van deze processen bij neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer,” zei Erhard Bieberich, Ph.D., een professor in de afdeling Fysiologie van het UK College of Medicine. Bieberich is de hoofdonderzoeker.

Het onderzoeksteam van Bieberich richtte zich op oxidatieve stress: een teveel aan zuurstofradicalen in het lichaam. Dit teveel resulteert in schade aan cellen en weefsels. Andere studies hebben aangetoond dat dit een rol speelt bij veel chronische en degeneratieve aandoeningen.

Onderzoekers bestudeerden HeLa-cellen, zogenaamde “onsterfelijke” cellen vanwege hun unieke vermogen om continu te groeien en te delen in het lab. Bij blootstelling aan waterstofperoxide vormden de cellen filopodia (vingerachtige uitsteeksels van celmembranen) en scheidden extracellulaire vesikels af (kleine structuren die vrijkomen uit celmembranen).

“In ons onderzoek hebben we de functie van ceramide, een type vetachtige verbinding, onderzocht bij de vorming van filopodia en de secretie van extracellulaire blaasjes, die beide worden veroorzaakt door oxidatieve stress”, aldus Bieberich.

“Met behulp van een nieuwe metabolische labelingstechniek ontdekten we dat die twee processen worden aangestuurd door twee enzymen die ceramide genereren in het plasmamembraan,” zei Zainuddin Quadri, de eerste auteur van de studie en een senior research associate in de afdeling Fysiologie. “Dit leidt tot de vrijlating van ceramide-rijke kleine extracellulaire vesikels uit filopodia, die vervolgens mitochondriën aanvallen en celdood veroorzaken.”

“Eerder onderzoek richtte zich op oxidatieve stress veroorzaakt door de ophoping van amyloïde in plaques of andere eiwitten in neuronen”, aldus Bieberich.

“We hebben een nieuw mechanisme ontdekt waarmee oxidatieve stress zich kan verspreiden via extracellulaire blaasjes, wat celdood kan bevorderen, zelfs als neuronen zelf niet rechtstreeks worden blootgesteld aan schadelijke eiwitten zoals amyloïde.”

De twee onderzoekers zeiden dat de inductie van celdood vooral werd aangetroffen in neuronale cellen, maar ze zijn van plan om het proces verder te bestuderen in andere soorten cellen.

Hun bevindingen suggereren dat het aanpakken van de interactie tussen de twee enzymen een mogelijk therapeutisch doelwit zou kunnen zijn om door oxidatieve stress veroorzaakte celdood te voorkomen.

Dit onderzoek werd mogelijk gemaakt door de samenwerking met twee lipidenbiologen, Stefanka Spassieva, Ph.D., en Mariana Nikolova-Karakashian, Ph.D., van de afdeling Fysiologie. Zij zijn ook co-auteurs van de publicatie.