Mikrocząstki w regulacji funkcji śródbłonka STRESZCZENIE Praca wprowadza czytelnika w zagadnienia poświęcone biologii i funkcji mikrocząstek pochodzenia śródbłonkowego. Daje historyczny przekrój badań nad mikrocząstkami i opisuje aktualny stan wiedzy na temat mechanizmów formowania mikrocząstek, ich budowy i składu molekularnego. Pokazuje najnowsze kierunki badań nad mikrocząstkami śródbłonkowymi, z uwzględnieniem badań nad biologią układu krzepnięcia. WPROWADZENIE Pisząc o historii odkrycia mikrocząstek, najczęściej cytuje się pracę Wolfa z 1967 roku, w której to po raz pierwszy opisał on specyficzne, prozakrzepowe właściwości osadu otrzymywanego z osocza człowieka metodą ultrawirowania [1]. Pokazał on za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego, że osad ten tworzą bogate w lipidy cząstki. Nazwał je pyłem płytkowym (ang. platelet dust) i pokazał, że wykazują one aktywność czynnika tkankowego (TF, ang. tissue factor, CD142), inaczej tromboplastyny lub czynnika płytkowego 3. Chociaż Wolf słusznie sugerował, że większość mikrocząstek osocza pochodzi z aktywowanych płytek, to dzisiaj wiemy, iż inne komórki, w tym komórki śródbłonka naczyniowego, również wytwarzają mikrofragmenty błonowe o specyficznych właściwościach biologicznych [2]. Definicja mikrocząstek opiera się głównie na kryterium wielkości, wskazując na obiekty wytwarzane z pęcherzyków na powierzchni błony komórkowej (ang. vesiculation) przez ich złuszczanie (ang. exfoliation) lub wypychanie (ang. shedding, bubbling). Ich średnicę określa się między 0,1 a 1 µm, czyli więcej niż średnica egzosomów (obserwowanych w próbkach pochodzących z hodowli komórkowych), a mniej niż średnica małych płytek, trombocytów (obserwowanych w próbkach osocza) [3-5]. Obecnie wiadomo, że to kryterium powinno zostać poszerzone o inne specyficzne dla mikrocząstek właściwości, odróżniające je od egzosomów i innych pęcherzyków komórkowych (np. pęcherzyków apoptotycznych): (1) obecność na powierzchni mikrocząstek specyficznych biomarkerów, (2) pochodzenie i sposób ich wytwarzania przez komórki, (3) właściwości fizyczne, które wpływają na metody izolacji, (4) właściwości biologiczne (Tab. 1) [6]. Kryteria różnicujące mikrocząstki od egzosomów przedstawiono również w postaci schematu (Ryc. 1A, B). W literaturze anglojęzycznej, szczególnie w tej sprzed 2010 roku, występuje sporo nieścisłości w nomenklaturze, a pewne nazwy są używane zamiennie: microvesicles, microparticles, ectosomes, extracellular membrane vesicles, membrane particles w kontekście mikrocząstek oraz microvesicles, exosomes, exosome-like vesicles, exovesicles, nanoparticles, oncosomes, prostasomes w kontekście egzosomów [7,8]. Ponadto, bardzo często autorzy publikacji, opierając się jedynie na kryterium wielkości, nazywali małe mikrocząstki egzosomami [9,10]. W języku polskim, w kontekście mikrocząstek autorzy tej pracy proponują używanie zamiennie nazw: mikrocząstki (MP) i egzosomy (Ex), jako historycznie utrwalone w piśmiennictwie naukowym i zaadoptowane z języka angielskiego [11]. Ewa Stępień 1, Marta Targosz-Korecka 2 1 Zakład Diagnostyki Genetycznej i Nutrigenomiki, Katedra Biochemii Klinicznej, Collegium Medicum Uniwersytet Jagielloński, Kraków 2 Zakład Fizyki Nanostruktur i Nanotechnologii, Instytut Fizyki, Uniwersytet Jagielloński, Kraków Zakład Diagnostyki Genetycznej i Nutrigenomiki, Katedra Biochemii Klinicznej, Collegium Medicum, Uniwersytet Jagielloński, ul. Kopernika 15A, 31-501 Kraków; tel.: (12) 42 48 787, e-mail: e.stepien@uj.edu.pl Artykuł otrzymano 17 września 2013 r. Artykuł zaakceptowano 22 października 2013 r. Słowa kluczowe: dysfunkcja śródbłonka, egzosomy, ektosomy, fibrynoliza, krzepnięcie, neoangiogeneza Wykaz skrótów: AF filamenty aktynowe; ATP adenozynotrifosforan; EMP mikrocząstki pochodzenia śródbłonkowego; EPC śródbłonkowe białko C; Ex egzosomy; FGF czynnik wzrostu fibroblastów; HUVEC komórki śródbłonka żyły pępowinowej; MLC łańcuch lekki miozyny; MMP metaloproteinazy macierzy zewnątrz komórkowej; MP mikrocząstki; MRP1 białko oporności na leki; TF czynnik tkankowy; TNFα czynnik martwicy nowotworów α; tpa/upa tkankowy/urokinazowy aktywator plazminogenu; TTP zakrzepowa plamica małopłytkowa; PDI disulfoizomeraza białek; PS forfatydyloseryna; PE fosfatydyloetyloamina; VEGF czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego Podziękowanie: Badania prowadzone przez Autorów niniejszej pracy są finansowane ze środków na naukę przyznanych przez NCN grant nr: 2012/07/B/NZ5/02510. Liczba publikacji poświęconych mikrocząstkom i egzosomom wzrosła w ostatnich latach znacząco, od kilkunastu rocznie, w latach 80-tych XX wieku, do ponad 500 w roku 2012. Przy czym zainteresowanie badaniami nad MP komórek śródbłonka jest porównywalne z badaniami nad MP pochodzenia nowotworowego (Ryc. 2). Postępy Biochemii 59 (4) 2013 395
Rycina 1. Budowa mikrocząstek pochodzenia śródbłonkowego oraz porównanie ich do egzosomów. Mikrocząstki różnią się od egzosomów (Ex) nie tylko wielkością, ale też sposobem formowania. A. Biogeneza egzosomów wiąże się z ich tworzeniem i dojrzewaniem w pęcherzykach wewnątrzkomórkowych (MVB) i wydzielanie na zewnątrz komórki na drodze fuzji bony pęcherzyka z błoną komórkową. B. Biogeneza mikrocząstek (MP) wiąże się z tworzeniem uwypukleń na powierzchni komórki, w czym aktywnie uczestniczą m.in. białka cytoszkieletu (AF). Odrywanie pęcherzyka zachodzi poprzez obkurczenie komórki i złuszczenie go (Sh). C. Uformowana mikrocząstka pochodzenia śródbłonkowego (EMP) jest nośnikiem licznych makromolekuł, jak białka powierzchniowe, receptory, enzymy, lipidy (fosfatydyloseryna), RNA (mrna i mirna), DNA, czynniki krzepnięcia. Biorą one udział w najważniejszych procesach biologicznych. MECHANIZM FORMOWANIA I UWALNIANIA MIKROCZĄSTEK Z KOMÓREK ŚRÓDBŁONKA jest utrata asymetrii błony komórkowej poprzez dyfuzję pionową (wertykalną) fosfolipidów, w tym fosfatydyloseryny (PS) i fosfatydyloetanolaminy (PE) oraz udział białek kurczliwych cytoszkieletu aktyno-miozynowego (AF) [13,14]. Podczas aktywacji komórki śródbłonka, która może zapoczątkowywać już nieodwracalne procesy dysfunkcji, pierwszym obserwowanym zjawiskiem jest ekspozycja na powierzchni błony komórkowej cząsteczek ujemnie naładowanych fosfolipidów: PS i PE, które normalnie zlokalizowane są po wewnętrznej stronie błony komórkowej (Ryc. 3). Proces ten zapoczątkowuje napływ jonów wapnia (Ca 2+ ) z przestrzeni wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych. Finalnie podwyższone stężenie Ca 2+ zwiększa przepuszczalność błon mitochondrialnych i prowadzi do apoptozy [15]. Zatem zwiększona ekspozycja PS i wewnątrzkomórkowy napływ Ca 2+ są wspólnymi etapami dla procesów formowania mikrocząstek i apoptozy [15-17]. Ważnymi enzymami biorącymi udział w utrzymaniu tej asymetrii są zależne od ATP translokazy aminofosfolipidowe: (1) flipazy inaczej określane jako P4 ATPazy i (2) flopazy, których aktywność jest regulowana przez białko ABCC1, znane też jako białko oporności na leki (MRP1, ang. multidrug resistance protein) [11,16]. Transportują one fosfolipidy w przeciwstawnych do siebie kierunkach, przy czym flipazy odgrywają główną rolę w otrzymaniu PS i PE po wewnętrznej stronie błony komórkowej, co ma fundamentalne znaczenie w procesach endocytozy i tworzeniu pęcherzyków komórkowych (egzosomów, mikrocząstek) [18]. Nie zbadano do tej pory związku między niedoborem flipaz a funkcją śródbłonka, jest natomiast szereg dowodów na udział różnych izoform P4 ATPaz w patomechanizmie cukrzycy typu 2 i insulinooporności [19]. Pierwszy opis tworzenia MP przez komórki śródbłonka naczyń pochodzi z pracy Biscoe i Stehbensa z roku 1966, czyli poprzedza obserwacje Wolfa [12]. Opisany jest w niej proces fenestracji i permeabilizacji warstwy śródbłonka tętniczek w kłębku szyjnym. W komórkach śródbłonka żylnego in vitro, po raz pierwszy opisano tworzenie pęcherzyków błonowych w roku 1999 [3]. Mechanizm tworzenia MP poprzez pączkowanie błony komórkowej jest do tej pory niejasny, i prawdopodobnie różny dla rożnych typów komórek. Uniwersalną cechą tego procesu Trzecim enzymem biorącym udział w utrzymaniu asymetrii błony komórkowej jest skramblaza, której rola dobrze została opisana w płytkach krwi. Jej niedobór przyczynia się do powstawania umiarkowanych zaburzeń krzepnięcia u chorych z zespołem Scotta, wrodzonej łagodnej skazy krwotocznej [20]. W procesie formowania MP z komórek śródbłonka skramblazy mają prawdopodobnie mniejsze znaczenie, chociażby z tego względu, że do ich pełnej aktywacji wymagany jest wysoki wzrost Ca 2+, co w przypadku tych komórek wiąże się z apoptozą [21]. 396 www.postepybiochemii.pl
Tabela 1. Kryteria różnicujące poszczególne typy pęcherzyków pochodzenia komórkowego. Na podstawie Mause & Webber [6], zmienione. Kryteria Egzosomy Mikrocząstki ektosomy Ciałka apoptotyczne średnica 50-100 nm 100-1000 nm >1000 nm do 4 µm sedymentacja 100 000 120 000 g 16 000 20 000 g 5 000 16 000 g filtracja 20-200 nm >200 nm >1000 nm pochodzenie przedziały komórkowe błona cytoplazmatyczna fragmenty komórek mechanizm uwalniania spoczynkowa i aktywowana egzocytoza aktywacja komórki, dysfunkcja komórki* końcowa apoptoza wiązanie aneksyny 5 do powierzchni słabe lub brak silne silne biomarkery tertraspanina (CD63), flotillina, alix, tumor susceptibility gene 101 protein (TSG101), Rab5b. integryny, selektyny, kadheryny, białka adhezji komórkowej i inne białka komórek pochodnych histony *termin dysfunkcja komórki jest zarezerwowany dla stanu komórek śródbłonka, kiedy początkowo w sposób odwracalny, tracą one swoje biologiczne właściwości (uwalnianie czynników wazodylatacyjnych, antyagregacyjnych i proteolitycznych i przeciwzapalnych) i wchodzą na drogę programowanej śmierci. Czynniki stymulujące komórki śródbłonka do uwalniania mikrocząstek to: hiperhomocysteinemia, hiperglikemia, hipoksja, aktywacja za pośrednictwem czynnika martwicy nowotworów α (TNFα), cytokiny zapalne (np. interleukina 1α, IL-1α) [3,22-28]. Każdy z tych czynników, czy to bezpośrednio, czy na drodze receptorowej oddziaływa na komórki śródbłonka wywołując ich aktywację i w konsekwencji dysfunkcję. W samym procesie uwalniania MP, główną rolę odgrywa niemięśniowa miozyna II (MII), której aktywność jest regulowana przez zależną od białka powierzchniowego β 2 -glikoproteiny I, aktywację komórki [29]. Ponadto małe białka G (RhoA) uczestniczą w tym procesie poprzez ich aktywację za pośrednictwem wielofunkcyjnej kinazy ROCK-I lub ROCK-II [30,31]. Trombina, której rola w aktywacji procesów krzepnięcia jest podstawowa, stymuluje komórki śródbłonka do produkcji i uwalniania mikrocząstek poprzez aktywację kinazy ROCK-II [31] (Ryc. 3). EMP JAKO NOŚNIKI BIOLOGICZNIE AKTYWNYCH MAKROMOLEKUŁ Rycina 2. Zainteresowanie badaniami nad mikrocząstkami pochodzenia śródbłonkowego: porównanie do liczby publikacji poświęconych egzosomom i innym pęcherzykom komórkowym. Wykres pokazuje, że liczba publikacji odnotowanych w bazie PubMed, zawierających w polach tytuł, słowa kluczowe i streszczenia, termin microparticles and endothelium, w odniesieniu do badań na komórkach ludzkich i zwierzęcych jest prawie dwukrotnie większa niż analogicznie dla słów exosomes or microparticles and endothelium. Dla porównania przedstawiono wynik tych samych przeszukiwań dla terminu cancer. *analizę wykonano 08-09-2013. Charakterystyczna budowa mikrocząstek pochodzenia śródbłonkowego, EMP (rozmiary, ładunek błonowy, powinowactwo receptorowe) powoduje, że EMP są specyficznym nośnikiem biologicznie aktywnych makromolekuł w organizmie. Działając jak transportery międzykomórkowe lub posłańcy (ang. conveyors), pośredniczą w przenoszeniu informacji, regulując procesy zapalne, skurcz naczyń, krzepnięcie, fibrynolizę i angiogenezę [32]. Badania z wykorzystaniem cytometrii przepływowej pokazały, że EMP posiada- Postępy Biochemii 59 (4) 2013 397
Rycina 3. Proces formowania mikrocząstek przez stymulowane komórki śródbłonka. Stymulacja komórki śródbłonka (1), czy za pośrednictwem receptora (R), czy innych czynników (hiperglikemia, hiperhomocysteinemia) powoduje otwarcie kanałów wapniowych (CaCh) i napływ jonów wapnia (Ca2+) do komórki (2). Lokalny wzrost stężenia Ca2+ aktywuje enzym proteolityczny (kalpainę), która trawi białka cytoszkieletu (F-aktynę i spektrynę) (3). Napływ Ca2+ zmienia aktywność flipaz/flopaz i skramblazy (głównie w płytkach), co zaburza asymetrię błony komórkowej i powoduje ekspozycję fosfatydyloseryny (PS) i fosfatydyloetyloaminy na zewnątrz błony komórkowej (4). Napływ Ca2+ jest też bodźcem do fosforylacji białka RhaA i aktywacji aparatu kurczliwego miozyna II (MII) aktyna (5). Tak uformowana mikrocząstka posiada na swej powierzchni receptory błonowe (m.in. integryny), PS i duże ilości filamentów aktynowych (6). ją na swojej powierzchni te same specyficzne antygeny, które charakteryzują aktywowane komórki śródbłonka, w tym ICAM-1 (CD54), PE-CAM 1 (CD31), endoglinę (CD105), E-selektynę (CD62E) i integryny (αvβ3 CD51/61) [3335]; przenoszą białka adhezji komórkowej: VE-kadherynę (CD144), T-kadherynę (CDH13), wspomnianą już E-selektynę i sialomucynę (CD34) [11,36]. EMP są też nośnikiem wielu aktywnych enzymów, w tym: metaloproteinaz (MMP-2, MMP-9), ich inhibitorów (TIMP-1, TIMP-2), kwaśnej sfingomielinazy, syntazy tlenku azotu (enos), oksydazy NADPH [14,28,37-40]. Transportują międzykomórkowo lipidy (PS, PA, sfingomielinę, kwas arachidonowy AA) [32-39]. EMP są też ważnym nośnikiem międzykomórkowym dla DNA, mrna, mikrorna mirna i być może innych niekodujących sekwencji kwasów nukleinowych [7,24,41-44]. W medycynie znalazło to swoje zastosowanie w diagnostyce chorób układu krążenia, serca, zawału, ale także chorób zapalnych, jak choroba Leśniowskiego-Crohna czy reumatoidalne zapalenie stawów [34,35,45-48]. ROLA EMP W REGULACJI APOPTOZY Związek EMP z apoptozą to przede wszystkim obecność PS na powierzchni mikrocząstek [49]. Kolejne badania pokazały, że te stymulowane staurosporyną mikropęcherzyki i fragmenty to bardzo różnorodne populacje mikrocząstek, 398 obejmujące zarówno ciałka apoptotyczne jak i duże i małe mikrocząstki [3,13,33,50]. Różnice w budowie i właściwościach mikrocząstek uwalnianych po zadziałaniu bodźców proapoptotycznych wynikają prawdopodobnie z drogi stymulacji komórek źródłowych. Analiza proteomiczna EMP pozyskanych z komórek HUVEC (ludzkie komórki śródbłonka żyły pępowinowej) po stymulacji czynnikiem TNF-α (działanie proapoptotyczne) i inhibitorem aktywatora plazminogenu, PAI-1 (działanie antyapoptotyczne) zidentyfikowała 432 białka wspólne dla wszystkich populacji EMP, 104 białka unikatowe dla EMP stymulowanych PAI-1, 70 EMP unikatowych dla EMP stymulowanych TNF-α oraz 231 dla niestymulowanej kontroli [51]. TNF-α oddziałuje na komórki poprzez dwa typy receptorów: TNFR1 i TNFR2, przy czym poziom tego drugiego wzrasta w stymulowanych w wyniku niedotlenienia komórkach śródbłonka [52]. Ponadto inne receptory z tej nadrodziny (TNFRSF) występujące na komórkach śródbłonka, takie jak TRAIL-R2, mogą być aktywowane przez trombinę i stymulować uwalnianie EMP [53]. EMP uwalniane in vitro z HUVEC zarówno w warunkach kontrolnych, jak i po stymulacji IL-1α, wykazują aktywność kaspazy-3 [27]. Kaspaza-3 za pośrednictwem kinazy ROCK-I aktywuje fosforylację łańcucha lekkiego miozyny (MLC) konieczną do tworzenia się pęcherzyków na powierzchni www.postepybiochemii.pl
na 1 znajduje się na powierzchni EMP i za pośrednictwem receptora dla PS (PSR) mikrocząstki ulegają internalizacji do komórek śródbłonka [57]; (2) hamowanie apoptozy odbywa się poprzez aktywację fosfatazy-1 MAPK (MKP-1), a tym samym hamowanie aktywacji p38; (3) hamowanie apoptozy zachodzi po internalizacji EMP transportujących antyapoptotyczne i proangiogenne mikrorna (mir-126, mir-296) [41,43,58]. Czy internalizacja EMP zachodzi na drodze fuzji czy fagocytozy, jest ciągle sprawą dyskusyjną. Wiadomo na pewno, że aneksyna 1 znajdująca się na EMP uczestniczy w wiązaniu PS do jej receptora, i za tym pośrednictwem są aktywowane między innymi szlaki antyapoptotyczne w komórce [56]. UDZIAŁ EMP W PROCESACH KRZEPNIĘCIA I FIBRYNOLIZY Pierwsza obserwacja Wolfa wskazała na potencjalny prozakrzepowy charakter MP pochodzenia płytkowego [1]. Prozakrzepowy charakter EMP został opisany początkowo jako udział w procesie generacji (aktywacji) trombiny [13]. Wykazana została obecność czynnika tkankowego (TF) na EMP pochodzących z blaszki Rycina 4. Obraz mikrocząstek na powierzchni komórek śródbłonka EA.hy 926 (A, B, C) i HUVEC (D) w miażdżycowej (ang. atherosclerotic plawarunkach kontrolnych in vitro (A, D) i stymulowanych hiperglikemią. Obrazy przedstawiają różne fazy formowania mikrocząstek na powierzchni komórek śródbłonka. Obraz z mikroskopu sił atomowych (AFM) que) lub izolowanych z krwi obwodowej (C) pokazuje wczesną fazę powstawania pęcherzyków błony komórkowej, których średnica wynosi ok. 2 zarówno chorych bezobjawowych jak µm (czarna strzałka). Uformowane pęcherzyki mają średnicę między 0,5 a 1,0 µm na powierzchni błony i tych z zawałem, udarem mózgu, zatokomórkowej i są wyładowane F-aktyną (A,B) (mała biała strzałka). Niektóre z nich mogą tworzyć agregaty o średnicy do 2 µm (pusta strzałka). Obraz ze skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) pokazuje rowością płucną i innymi powikłaniami etapy formowania pęcherzyków na powierzchni (duża biała strzałka) i małe ziarnistości o średnicy ok. 1 zakrzepowymi: zakrzepicą żylną, ukłaµm i poniżej na powierzchni komórek (mała biała strzałka). Zdjęcia fluorescencji (A, B) wykonano przy dowym toczniem rumieniowatym (ang. użyciu mikroskopu Olympus IX71, z komórek utrwalonych 2,5% glutaraldehydem, permeabilizowanych 0,1% Tritonem X-100 i znakowanych falloidyną (Alexa Fluor). Obrazy powierzchni żywych komórek (C) systemic lupus erythematosus), migotaniem wykonano za pomocą mikroskopu sił atomowych AFM Auto Probe CP-2 (Park Scientific Instruments) przy przedsionków, zakrzepową plamicą maużyciu próbnika V-kształtnego pokrytego złotem (MLCT multilever, Veeco Probes, Camarillo, CA, USA). Obrazy ze skaningowego mikroskopu elektronowego SEM (D) wykonano z komórek utrwalonych 2,5% łopłytkową (TTP, ang. thrombotic thromglutaraldehydem, odwodnionych w punkcie krytycznym i napylonych złotem przy użyciu JFC-1100E Ion bocytopenic purpura) [34,47,59-68]. EMP Sputter (Jeol Ltd., Japan). Wizualizację wykonano z pomocą aparatu Hitachi S4700 (Hitachi Ltd, Japan), transportujące TF są również obecne, i to dzięki współpracy z dr inż. Olgą Woźnicką z Zakładu Biologii i Obrazowania Komórki Instytutu Zoologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. w dużych ilościach, u chorych z chorobą nowotworową, a związek z ich prozakrzepowym działaniem u tych chorych komórki podczas formowania mikrocząstek [54]. Jednoczema niebagatelne znaczenie w leczeniu powikłań [2,69,70]. śnie wykazano, że zahamowanie formowania EMP przez inhibitor kinazy Rho (Y-27632) i aktywator kinazy Rho Procentowo udział EMP, w stosunku do innych MP (kalpeptynę) również przyczynia się do zwiększonej aktyw(głównie płytkowych), jest niewielki i waha się od kilku ności kaspazy-3 [55]. Ten zróżnicowany mechanizm uwalprocent w osoczu chorych bezobjawowych do ok. 20% niania mikrocząstek z komórek śródbłonka kontrolowany u chorych z zawałem serca lub dysfunkcją śródbłonka jest przez ich właściwości adhezji, komórki adherentne są [34,40,68]. Podobne proporcje są w populacji MP izolowamniej podatne na stymulację, co jeszcze raz wskazuje, że nych ze zmian miażdżycowych, z tym, że w zmianach (w dysfunkcja śródbłonka i apoptoza mają wspólny etap, który blaszce miażdżycowej) ilościowo jest więcej MP niż w krwi zapoczątkowuje między innymi procesy tworzenia mikrokrążącej, w przeliczeniu na objętość tkanki [60]. fragmentów błonowych, mikrocząstek. Po raz pierwszy pokazano antyapoptotyczne działanie MP na komórki HUVEC wykorzystując MP pochodzenia płytkowego indukowane trombiną [56]. Opisany efekt był trwały i zależny od dawki. Dziś wiemy, że antyapoptotyczny mechanizm opiera się na kontroli co najmniej trzech procesów wpływających na indukcję apoptozy: (1) aneksypostępy Biochemii 59 (4) 2013 Prozakrzepowy charakter EMP (i innych MP) wiąże się niewątpliwie ze zwiększoną ekspozycją PS i PE na powierzchni zewnętrznej ich błony. Nie dość, że PS dostarcza dodatkowo ujemnego ładunku, to jeszcze zmienia strukturę tratw lipidowych bogatych w sfingomieliny, gdzie zazwyczaj lokalizuje się TF [71,72]. Sugeruje się, że zmianie wła- 399
ściwości krystalicznych tratw lipidowych, spowodowanych gromadzeniem się PS, towarzyszy zwiększenie aktywności TF oraz czynnika VII krzepnięcia. Jest to proces alternatywny do aktywacji TF przez disulfidoizomerazę białek (PDI) [72,73]. Do tej pory dyskusyjna pozostaje kwestia czy aktywacja szlaku prozakrzepowego przez MP zachodzi na drodze zależnej od TF i czynnika VII, czy na drodze niezależnej od TF [13,33,74]. EMP poprzez obecność na ich powierzchni PS łatwo ulegają adhezji do komórek docelowych i za pośrednictwem receptora dla PS dochodzi do internalizacji EMP, nawet do komórek niefagocytujących (w tym komórek śródbłonka) [57]. Transport TF na odległość za pomocą MP i kumulacja ich w miejscach formowania skrzepu jest jednym z ważniejszych mechanizmów zakrzepicy [75]. Mikrocząstki, także te śródbłonkowe, mogą między sobą agregować także tworzyć konglomeraty z komórkami i płytkami [76]. Przeciwzakrzepowe działanie EMP regulowane jest przez obecność śródbłonkowego białka C (EPC) na ich powierzchni oraz receptora dla EPC [35,77,78]. Aktywność fibrynolityczna EMP opiera się głównie na aktywności tkankowego aktywatora plazminogenu (tpa). Obecność tpa na powierzchni MP zwiększa aktywność plazminową osocza [79]. EMP nie tylko są nośnikiem aktywatora plazminy, ale stanowią też powierzchnię transportu urokinazowego aktywatora plazminogenu (upa) poprzez jego receptor powierzchniowy upar [80]. To właśnie upa związany na powierzchni EMP aktywuje plazminogen, który przez związanie do reszt lizynowych na jego biologicznych receptorach ulega aktywacji przez tpa, upa oraz w procesach proteolizy regulowanej przez metaloproteinazy [81]. REGULACJA NEOANGIOGENEZY PRZEZ EMP Rola MP w procesach neoangiogenezy niewątpliwie wiąże się z ich właściwościami proteolitycznymi [80,82]. Zaobserwowano, że MP izolowane z blaszki miażdżycowej uwalniają szereg enzymów proteolitycznych o właściwościach żelatynazy (MMP-2, MMP-9) lub enzymów takich jak proteinaza ADAM-17 konwertująca TNFα i jego receptory (TNFR-1 i TNFR-2) [38,83]. Te proteolityczne właściwości EMP mają niewątpliwie znaczenie w progresji nowotworów i w nowotworowej neoangiogenezie [84]. Ponadto, zarówno patologiczna (nowotworowa) jak i regeneracyjna neoangiogeneza są wzmocnione poprzez lokalną ekspresję czynników wzrostu: VEGF (ang. vascular endothelial growth factor) i FGF (ang. fibroblast growth factor) kontrolowaną za pośrednictwem EMP w guzach lub niedotlenionych narządach [24,32,35,70]. Jednym z tych mechanizmów jest bezpośredni transport enos, enzymu, który utrzymuje homeostazę komórek naczyń i wpływa na produkcję VEGF [40]. Ponadto, produkcja VEGF może być regulowana przez białko morfogenne Shh (ang. morphogen sonic hedgehog), które zwiększa syntezę enos i VEGF oraz neowaskularyzację [85,86]. Aktywacja ścieżek sygnału Hedgehog wpływa na syntezę białek adhezji, kadheryn. Ich proangiogenny wpływ na komórki śródbłonka oraz obecność na EMP również zostały udowodnione [36,87]. Neowaskularyzacja to także unaczynienie blaszki miażdżycowej, a co za tym idzie zwiększenie ryzyka okluzji i zawału (tzw. gorąca blaszka miażdżycowa). Mikrocząstki transportujące antygen CD40L izolowane z blaszki miażdżycowej stymulują neoangiogenezę in vitro i neowaskularyzacje in vivo [88]. Opisano również antyangiogenny efekt wywołany przez EMP, przy czym wiąże się go głównie z mechanizmami proapoptotycznymi i wolnorodnikowymi [89]. Ostatnio coraz więcej uwagi poświęca się badaniu regulacji neoangiogenezy przez mirna transportowane za pośrednictwem EMP. Taki proangiogenny charakter udokumentowano dla mikrocząstek wyładowanych mir-126 i mir-296 [41,43,58]. U chorych z krytycznym niedotlenieniem kończyn dolnych wzrasta też ekspresja krążących mir-15a i mir-16 regulujących neoangiogenezę [90]. REGULACJA FUNKCJI ŚRÓDBŁONKA Obecność krążących EMP u chorych zawsze jest dyskutowana w kontekście uszkodzenia śródbłonka lub jego aktywacji bądź dysfunkcji [40,91,92]. Ilościowo, liczba krążących EMP jest przeważnie korelowana z innymi biomarkerami dysfunkcji śródbłonka, takimi jak krążące komórki śródbłonka (ang. circulating endothelial cells CECs), białka adhezji komórkowej (ang. intercellular adhesion molecule-1 ICAM-1; ang. vascular cell adhesion molecule-1 VCAM- 1), E-selektyna, czynnik von Willebranda, endoglina, VE- -kadheryna [59,64,68,93]. Dzisiaj wiadomo, że większość z tych tak zwanych rozpuszczalnych biomarkerów jest transportowana za pośrednictwem mikrocząstek (EMP) i ich obecność w krwi świadczy o dysfunkcji śródbłonka naczyniowego [93,94]. Jedną z pierwszych prac dokumentujących szkodliwy wpływ EMP (a także egzosomów) uwalnianych z niestymulowanego śródbłonka naczyń włosowatych nerki (RMVEC) jest praca S.V. Brodskiego i współpracowników z 2004 roku [95]. Opisał on zahamowanie efektu wazorelaksacyjnego wywołanego acetylocholiną i tlenkiem azotu w modelu ex vivo krążków naczyniowych z aorty szczura. Obecnie coraz więcej prac dokumentuje obecność patologicznych mikrocząstek, pozyskiwanych od chorych z chorobami zapalnymi (choroba Leśniowskiego-Crohna, toczeń układowy) czy nadciśnieniem [44,47,48,92,96]. REGULACJA ODPOWIEDZI ZAPALNEJ Aktywacja i uszkodzenie (dysfunkcja) śródbłonka, którym towarzyszy formowanie EMP, to jedne z kluczowych etapów w patomechanizmie chorób układu krążenia, często związanych z zapaleniem [16,97]. Mimo, że EMP są zaangażowane w regulację procesów zapalnych zarówno w blaszce miażdżycowej jak i w komórkach naczyń, nie ma danych klinicznych na temat korelacji między stężeniami cytokin zapalnych a liczbą krążących MP [33,60,83]. Badania in vitro pokazały, że uwalnianie EMP ściśle koreluje z uwalnianiem IL-6 przez komórki śródbłonka [98]. Poza specyficzną aktywacją przez TNFα, która prowadzi do uwalniania EMP, jest to kolejny dowód na to, że reakcja zapalna stymuluje 400 www.postepybiochemii.pl
komórki śródbłonka, nasilając powstawanie EMP [3]. Stan zapalny wywołany niedotlenieniem lub sepsą to czynniki, które również indukują wytwarzanie MP przez śródbłonek [15,46,68,93,99]. Z klinicznego punktu widzenia mikrocząstki indukowane odpowiedzią zapalną odgrywają ważną rolę w regulacji aktywności układu krzepnięcia. Z jednej strony przez prozakrzepowy charakter chronią przez utratą krwi, płynów i rozwoju infekcji, z drugiej są przyczyną wielu powikłań klinicznych [100,101]. Ważnym ogniwem łączącym te dwa procesy jest trombina, która stymuluje komórki śródbłonka poprzez aktywację TRIAL-R2 za pomocą ligandu uwolnionego z kompleksu TRIAL/Apo2L znajdującego się na powierzchni komórek [53]. Drugim ogniwem jest aktywowane białko C (EPC) i jego receptor na mikrocząstkach, działające jak inhibitor krzepnięcia [35]. Kolejnym zagadnieniem łączącym MP z układem immunologicznym jest regulacja mechanizmów adhezji i różnicowania limfocytów. Mikrocząstki pochodzące z blaszki miażdżycowej wpływają na zwiększoną produkcję I-CAM w komórkach śródbłonka in vitro, bądź to na drodze funkcjonalnej integracji błony komórkowej z MP, bądź poprzez inny mechanizm regulacji syntezy I-CAM w komórkach docelowych [102]. Wykazano, że EMP izolowane od chorych z ostrym zespołem wieńcowym przyspieszają różnicowanie limfocytów Th1 [46]. Regulacja odpowiedzi zapalnej może też odbywać się poprzez transfer receptorów powierzchniowych, białek adhezji komórkowej (I-CAM) i antygenów komórkowych (autoantygenów), w tym DNA [102]. Może także wynikać ze zwiększenia aktywności oksydazy NADPH transportowanej przez stymulowane EMP [28]. Najnowsze badania pokazują, że MP (w tym MP pochodzenia śródbłonkowego) uczestniczą w modulacji tak zwanej sterylnej odpowiedzi zapalnej, przenosząc cytokiny prozapalne (IL-1α) lub też będąc swoistym autoadjuwantem mogącym stymulować komórki B do wzmacniania odpowiedzi przeciwko własnym antygenom organizmu [103,104]. PODSUMOWANIE Mikrocząstki pochodzenia śródbłonkowego to zróżnicowane pod względem budowy i funkcji obiekty biologiczne. Ich właściwości, a co za tym idzie funkcje biologiczne, zależą od komórek z jakich zostały uwolnione, sposobu w jaki doszło do stymulacji i uwalniania MP oraz oddziaływania z komórkami docelowymi. EMP są nośnikami aktywnych białek, kwasów nukleinowych (w tym mirna) oraz innych makromolekuł o specyficznych właściwościach. Ich prozakrzepowy, fibrynolityczny i proangiogenny charakter może być wykorzystany w medycynie do monitorowania chorób, a także jako cel terapeutyczny w leczeniu. Analiza proteomiczna i genetyczna EMP rzuca nowe światło na mechanizmy komunikacji międzykomórkowej w chorobach i procesach regeneracyjnych. PIŚMIENNICTWO 1. Wolf P (1967) The nature and significance of platelet products in human plasma. Br J Haematol 13: 269-288 2. Mostefai HA, Andriantsitohaina R, Martínez MC (2008) Plasma membrane microparticles in angiogenesis: role in ischemic diseases and in cancer. Physiol Res 57: 311-320 3. Combes V, Simon AC, Grau GE, Arnoux D, Camoin L, Sabatier F, Mutin M, Sanmarco M, Sampol J, Dignat-George F (1999) In vitro generation of endothelial microparticles and possible prothrombotic activity in patients with lupus anticoagulant. J Clin Invest 104: 93-102 4. Trams EG, Lauter CJ, Salem N Jr, Heine U (1981) Exfoliation of membrane ecto-enzymes in the form of micro-vesicles. Biochim Biophys Acta 645: 63-70 5. Heijnen HF, Debili N, Vainchencker W, Breton-Gorius J, Geuze HJ, Sixma JJ (1998) Multivesicular bodies are an intermediate stage in the formation of platelet alpha-granules. Blood 91: 2313-2325 6. Mause SF, Weber C (2010) Microparticles: protagonists of a novel communication network for intercellular information exchange. Circ Res 107: 1047-1057 7. Deregibus MC, Cantaluppi V, Calogero R, Lo Iacono M, Tetta C, Biancone L, Bruno S, Bussolati B, Camussi G (2007) Endothelial progenitor cell derived microvesicles activate an angiogenic program in endothelial cells by a horizontal transfer of mrna. Blood 110: 2440-2448 8. Choi DS, Kim DK, Kim YK, Gho YS (2013) Proteomics, transcriptomics and lipidomics of exosomes and ectosomes. Proteomics 13: 1554-1571 9. Gambim MH, do Carmo Ade O, Marti L, Veríssimo-Filho S, Lopes LR, Janiszewski M (2007) Platelet-derived exosomes induce endothelial cell apoptosis through peroxynitrite generation: experimental evidence for a novel mechanism of septic vascular dysfunction. Crit Care 11: R107 10. Lee HM, Choi EJ, Kim JH, Kim TD, Kim YK, Kang C, Gho YS (2010) A membranous form of ICAM-1 on exosomes efficiently blocks leukocyte adhesion to activated endothelial cells. Biochem Biophys Res Commun 397: 251-256 11. Maślanka K, Michur H, Smoleńska-Sym G (2009) Mikrocząstki błon komórkowych. Acta Haematol Pol 40: 481-491 12. Biscoe TJ, Stehbens WE (1966) Ultrastructure of the carotid body. J Cell Biol 30: 563-578 13. Berckmans RJ, Nieuwland R, Böing AN, Romijn FP, Hack CE, Sturk A (2001) Cell-derived microparticles circulate in healthy humans and support low grade thrombin generation. Thromb Haemost 85: 639-646 14. Bianco F, Perrotta C, Novellino L, Francolini M, Riganti L, Menna E, Saglietti L, Schuchman EH, Furlan R, Clementi E, Matteoli M, Verderio C (2009) Acid sphingomyelinase activity triggers microparticle release from glial cells. EMBO J 28: 1043-1054 15. Marczak A, Jóźwiak Z (2007) Zaburzenia asymetrycznego rozmieszczenia fosfatydyloseryny w błonie komórkowej, najnowsze teorie. Post Biol Kom 34: 231-240 16. Morel O, Morel N, Jesel L, Freyssinet JM, Toti F (2011) Microparticles: a critical component in the nexus between inflammation, immunity, and thrombosis. Semin Immunopathol 33: 469-486 17. Morel O, Jesel L, Freyssinet JM, Toti F (2011) Cellular mechanisms underlying the formation of circulating microparticles. Arterioscler Thromb Vasc Biol 31: 15-26 18. Paulusma CC, Elferink RP (2010) P4 ATPases The physiological relevance of lipid flipping transporters. FEBS Lett 584: 2708-2716 19. van der Mark VA, Elferink RP, Paulusma CC (2013) P4 ATPases: Flippases in Health and Disease. Int J Mol Sci 14: 7897-7922 20. Lhermusier T, Chap H, Payrastre B (2011) Platelet membrane phospholipid asymmetry: from the characterization of a scramblase activity to the identification of an essential protein mutated in Scott syndrome. J Thromb Haemost 9: 1883-1891 21. Bevers EM, Williamson PL (2010) Phospholipid scramblase: an update. FEBS Lett 584: 2724-2730 22. Sekuła M, Janawa G, Stankiewicz E, Stępień E (2011) Endothelial microparticle formation in moderate concentrations of homocysteine and methionine in vitro. Cell Mol Biol Lett 16: 69-78 23. Zhu J, Xie R, Piao X, Hou Y, Zhao C, Qiao G, Yang B, Shi J, Lu Y (2012) Homocysteine enhances clot-promoting activity of endothelial cells Postępy Biochemii 59 (4) 2013 401
via phosphatidylserine externalization and microparticles formation. Amino Acids 43: 1243-1250 24. Stępień E, Kabłak-Ziembicka A, Czyż J, Przewłocki T, Małecki M (2012) Microparticles, not only markers but also a therapeutic target in the early stage of diabetic retinopathy and vascular aging. Expert Opin Ther Targets 16: 677-688 25. Helal O, Defoort C, Robert S, Marin C, Lesavre N, Lopez-Miranda J, Risérus U, Basu S, Lovegrove J, McMonagle J, Roche HM, Dignat-George F, Lairon D (2011) Increased levels of microparticles originating from endothelial cells, platelets and erythrocytes in subjects with metabolic syndrome: relationship with oxidative stress. Nutr Metab Cardiovasc Dis 21: 665-671 26. Feng J, Zhang D, Chen B (2012) Endothelial mechanisms of endothelial dysfunction in patients with obstructive sleep apnea. Sleep Breath 16: 283-294 27. Abid Hussein MN, Nieuwland R, Hau CM, Evers LM, Meesters EW, Sturk A (2005) Cell-derived microparticles contain caspase 3 in vitro and in vivo. J Thromb Haemost 3: 888-896 28. Jansen F, Yang X, Franklin BS, Hoelscher M, Schmitz T, Bedorf J, Nickenig G, Werner N (2013) High glucose condition increases NADPH oxidase activity in endothelial microparticles that promote vascular inflammation. Cardiovasc Res 98: 94-106 29. Betapudi V, Lominadze G, Hsi L, Willard B, Wu M, McCrae KR (2013) Anti-β2GPI antibodies stimulate endothelial cell microparticle release via a non-muscle myosin II motor protein-dependent pathway. Blood, w druku 30. Sebbagh M, Renvoize C, Hamelin J, Riche N, Bertoglio J, Breard J (2001) Caspase-3-mediated cleavage of ROCK I induces MLC phosphorylation and apoptotic membrane blebbing. Nat Cell Biol 3: 346-352 31. Sapet C, Simoncini S, Loriod B, Puthier D, Sampol J, Nguyen C, Dignat-George F, Anfosso F (2006) Thrombin-induced endothelial microparticle generation: identification of a novel pathway involving ROCK-II activation by caspase-2. Blood 108: 1868-1876 32. Leroyer AS, Anfosso F, Lacroix R, Sabatier F, Simoncini S, Njock SM, Jourde N, Brunet P, Camoin-Jau L, Sampol J, Dignat-George F (2010) Endothelial-derived microparticles: Biological conveyors at the crossroad of inflammation, thrombosis and angiogenesis. Thromb Haemost 104: 456-463 33. Sabatier F, Roux V, Anfosso F, Camoin L, Sampol J, Dignat-George F (2002) Interaction of endothelial microparticles with monocytic cells in vitro induces tissue factor-dependent procoagulant activity. Blood 99: 3962-3970 34. Stępień E, Stankiewicz E, Zalewski J, Godlewski J, Zmudka K, Wybrańska I (2012) Number of microparticles generated during acute myocardial infarction and stable angina correlates with platelet activation. Arch Med Res 43: 31-35 35. Dignat-George F, Boulanger CM (2011) The many faces of endothelial microparticles. Arterioscler Thromb Vasc Biol 31: 27-33 36. Philippova M, Suter Y, Toggweiler S, Schoenenberger AW, Joshi MB, Kyriakakis E, Erne P, Resink TJ (2011) T-cadherin is present on endothelial microparticles and is elevated in plasma in early atherosclerosis. Eur Heart J 32: 760-771 37. Taraboletti G, D Ascenzo S, Borsotti P, Giavazzi R, Pavan A, Dolo V (2002) Shedding of the matrix metalloproteinases MMP-2, MMP-9, and MT1-MMP as membrane vesicle-associated components by endothelial cells. Am J Pathol 160: 673-680 38. Lozito TP, Tuan RS (2012) Endothelial cell microparticles act as centers of matrix metalloproteinsase-2 (MMP-2) activation and vascular matrix remodeling. J Cell Physiol 227: 534-549 39. Distler JH, Akhmetshina A, Dees C, Jüngel A, Stürzl M, Gay S, Pisetsky DS, Schett G, Distler O (2011) Induction of apoptosis in circulating angiogenic cells by microparticles. Arthritis Rheum 63: 2067-2077 40. Horn P, Cortese-Krott MM, Amabile N, Hundsdörfer C, Kröncke KD, Kelm M, Heiss C (2012) Circulating microparticles carry a functional endothelial nitric oxide synthase that is decreased in patients with endothelial dysfunction. J Am Heart Assoc 2: e003764 41. Diehl P, Fricke A, Sander L, Stamm J, Bassler N, Htun N, Ziemann M, Helbing T, El-Osta A, Jowett JB, Peter K (2012) Microparticles: major transport vehicles for distinct micrornas in circulation. Cardiovasc Res 93: 633-644 42. Ranghino A, Cantaluppi V, Grange C, Vitillo L, Fop F, Biancone L, Deregibus MC, Tetta C, Segoloni GP, Camussi G (2012) Endothelial progenitor cell-derived microvesicles improve neovascularization in a murine model of hindlimb ischemia. Int J Immunopathol Pharmacol 25: 75-85 43. Jansen F, Yang X, Hoelscher M, Cattelan A, Schmitz T, Proebsting S, Wenzel D, Vosen S, Franklin BS, Fleischmann BK, Nickenig G, Werner N (3013) Endothelial microparticle-mediated transfer of micror- NA-126 promotes vascular endothelial cell repair via SPRED1 and is abrogated in glucose-damaged endothelial microparticles. Circulation, w druku 44. Pisetsky DS, Gauley J, Ullal AJ (2011) Microparticles as a source of extracellular DNA. Immunol Res 49: 227-234 45. Martinez MC, Tual-Chalot S, Leonetti D, Andriantsitohaina R (2011) Microparticles: targets and tools in cardiovascular disease. Trends Pharmacol Sci 32: 659-665 46. Lu Y, Li L, Yan H, Su Q, Huang J, Fu C (2013) Endothelial microparticles exert differential effects on functions of Th1 in patients with acute coronary syndrome. Int J Cardiol, w druku 47. Leonetti D, Reimund JM, Tesse A, Viennot S, Martinez MC, Bretagne AL, Andriantsitohaina R (2013) Circulating microparticles from Crohn s disease patients cause endothelial and vascular dysfunctions. PLoS One 8: e73088 48. Duval A, Helley D, Capron L, Youinou P, Renaudineau Y, Dubucquoi S, Fischer AM, Hachulla E (2010) Endothelial dysfunction in systemic lupus patients with low disease activity: evaluation by quantification and characterization of circulating endothelial microparticles, role of anti-endothelial cell antibodies. Rheumatology (Oxford) 49: 1049-1055 49. Bombeli T, Karsan A, Tait JF, Harlan JM (1997) Apoptotic vascular endothelial cells become procoagulant. Blood 89: 2429-2442 50. Jimenez JJ, Jy W, Mauro LM, Soderland C, Horstman LL, Ahn YS (2003) Endothelial cells release phenotypically and quantitatively distinct microparticles in activation and apoptosis. Thromb Res 109: 175-180 51. Peterson DB, Sander T, Kaul S, Wakim BT, Halligan B, Twigger S, Pritchard KA Jr, Oldham KT, Ou JS (2008) Comparative proteomic analysis of PAI-1 and TNF-alpha-derived endothelial microparticles. Proteomics 8: 2430-2446 52. Luo Y, Xu Z, Wan T, He Y, Jones D, Zhang H, Min W (2010) Endothelial-specific transgenesis of TNFR2 promotes adaptive arteriogenesis and angiogenesis. Arterioscler Thromb Vasc Biol 30: 1307-1314 53. Simoncini S, Njock MS, Robert S, Camoin-Jau L, Sampol J, Harlé JR, Nguyen C, Dignat-George F, Anfosso F (2009) TRAIL/Apo2L mediates the release of procoagulant endothelial microparticles induced by thrombin in vitro: a potential mechanism linking inflammation and coagulation. Circ Res 104: 943-951 54. Sebbagh M, Renvoizé C, Hamelin J, Riché N, Bertoglio J, Bréard J (2001) Caspase-3-mediated cleavage of ROCK I induces MLC phosphorylation and apoptotic membrane blebbing. Nat Cell Biol 3: 346-352 55. Abid Hussein MN, Böing AN, Sturk A, Hau CM, Nieuwland R (2007) Inhibition of microparticle release triggers endothelial cell apoptosis and detachment. Thromb Haemost 98: 1096-1107 56. Zhong YJ, Chen BA, Huang CY, Li CP, Gao F, Fei F, Pei XP, Gao C, Ding JH, Sun YY, Cheng J, Wang J, Zhao G, Ma Y (2007) [Effects of platelet-derived membrane microparticles on the proliferation and apoptosis of human umbilical vein endothelial cells]. Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi 15: 858-861 57. Jansen F, Yang X, Hoyer FF, Paul K, Heiermann N, Becher MU, Abu Hussein N, Kebschull M, Bedorf J, Franklin BS, Latz E, Nickenig G, Werner N (2012) Endothelial microparticle uptake in target cells is annexin I/phosphatidylserine receptor dependent and prevents apoptosis. Arterioscler Thromb Vasc Biol 32: 1925-1935 58. Wei Y, Nazari-Jahantigh M, Neth P, Weber C, Schober A (2013) MicroRNA-126, -145, and -155: a therapeutic triad in atherosclerosis? Arterioscler Thromb Vasc Biol 33: 449-454 402 www.postepybiochemii.pl
59. Jimenez JJ, Jy W, Mauro LM, Horstman LL, Soderland C, Ahn YS (2003) Endothelial microparticles released in thrombotic thrombocytopenic purpura express von Willebrand factor and markers of endothelial activation. Br J Haematol 123: 896-902 60. Leroyer AS, Isobe H, Lesèche G, Castier Y, Wassef M, Mallat Z, Binder BR, Tedgui A, Boulanger CM (2007) Cellular origins and thrombogenic activity of microparticles isolated from human atherosclerotic plaques. J Am Coll Cardiol 49: 772-777 61. Dignat-George F, Camoin-Jau L, Sabatier F, Arnoux D, Anfosso F, Bardin N, Veit V, Combes V, Gentile S, Moal V, Sanmarco M, Sampol J (2004) Endothelial microparticles: a potential contribution to the thrombotic complications of the antiphospholipid syndrome. Thromb Haemost 91: 667-673 62. Jung KH, Chu K, Lee ST, Park HK, Bahn JJ, Kim DH, Kim JH, Kim M, Kun Lee S, Roh JK (2009) Circulating endothelial microparticles as a marker of cerebrovascular disease. Ann Neurol 66: 191-199 63. Eleftheriou D, Ganesan V, Hong Y, Klein NJ, Brogan PA (2012) Endothelial injury in childhood stroke with cerebral arteriopathy: a cross- -sectional study. Neurology 79: 2089-2096 64. Lee ST, Chu K, Jung KH, Kim JM, Moon HJ, Bahn JJ, Im WS, Sunwoo J, Moon J, Kim M, Lee SK, Roh JK (2012) Circulating CD62E+ microparticles and cardiovascular outcomes. PLoS One 7: e35713 65. Ye R, Ye C, Huang Y, Liu L, Wang S (2012) Circulating tissue factor positive microparticles in patients with acute recurrent deep venous thrombosis. Thromb Res 130: 253-258 66. Campello E, Spiezia L, Radu CM, Bon M, Gavasso S, Zerbinati P, Woodhams B, Tormene D, Prandoni P, Simioni P (2012) Circulating microparticles in carriers of factor V Leiden with and without a history of venous thrombosis. Thromb Haemost 108: 633-639 67. Jesel L, Abbas M, Toti F, Cohen A, Arentz T, Morel O (2013) Microparticles in atrial fibrillation: A link between cell activation or apoptosis, tissue remodelling and thrombogenicity. Int J Cardiol, w druku 68. Montoro-García S, Shantsila E, Tapp LD, López-Cuenca A, Romero AI, Hernández-Romero D, Orenes-Piñero E, Manzano-Fernández S, Valdés M, Marín F, Lip GY (2013) Small-size circulating microparticles in acute coronary syndromes: relevance to fibrinolytic status, reparative markers and outcomes. Atherosclerosis 227: 313-322 69. Date K, Hall J, Greenman J, Maraveyas A, Madden LA (2013) Tumour and microparticle tissue factor expression and cancer thrombosis. Thromb Res 131: 109-115 70. Rak J (2010) Microparticles in cancer. Semin Thromb Hemost 36: 888-906 71. Dietzen DJ, Page KL, Tetzloff TA (2004) Lipid rafts are necessary for tonic inhibition of cellular tissue factor procoagulant activity. Blood 103: 3038-3044 72. Zhou J, Shi J, Hou J, Cao F, Zhang Y, Rasmussen JT, Heegaard CW, Gilbert GE (2010) Phosphatidylserine exposure and procoagulant activity in acute promyelocytic leukemia. J Thromb Haemost 8: 773-782 73. Pendurthi UR, Rao LV (2008) Role of tissue factor disulfides and lipid rafts in signaling. Thromb Res 122 Suppl 1: S14-S18 74. Büller HR, Sturk A, Nieuwland R (2012) Coagulation activation and microparticle-associated coagulant activity in cancer patients. An exploratory prospective study. Thromb Haemost 108: 160-165 75. Zwicker JI, Trenor CC 3rd, Furie BC, Furie B (2011) Tissue factor-bearing microparticles and thrombus formation. Arterioscler Thromb Vasc Biol 31: 728-733 76. Freyssinet JM, Toti F (2010) Formation of procoagulant microparticles and properties. Thromb Res 125 Suppl 1: S46-48 77. Perez-Casal M, Downey C, Fukudome K, Marx G, Toh CH (2009) Activated protein C induces the release of microparticle-associated endothelial protein C receptor. Blood 105: 1515-1522 78. Perez-Casal M, Downey C, Cutillas-Moreno B, Zuzel M, Fukudome K, Toh CH (2009) Microparticle-associated endothelial protein C receptor and the induction of cytoprotective and anti-inflammatory effects. Haematologica 94: 387-394 79. Lacroix R, Plawinski L, Robert S, Doeuvre L, Sabatier F, Martinez de Lizarrondo S, Mezzapesa A, Anfosso F, Leroyer AS, Poullin P, Jourde N, Njock MS, Boulanger CM, Anglés-Cano E, Dignat-George F (2012) Leukocyte- and endothelial-derived microparticles: a circulating source for fibrinolysis. Haematologica 97: 1864-1872 80. Lacroix R, Sabatier F, Mialhe A, Basire A, Pannell R, Borghi H, Robert S, Lamy E, Plawinski L, Camoin-Jau L, Gurewich V, Angles-Cano E, Dignat-George F (2007) Activation of plasminogen into plasmin at the surface of endothelial microparticles: a mechanism that modulates angiogenic properties of endothelial progenitor cells in vitro. Blood 110: 2432-2439 81. Dejouvencel T, Doeuvre L, Lacroix R, Plawinski L, Dignat-George F, Lijnen HR, Anglés-Cano E (2010) Fibrinolytic cross-talk: a new mechanism for plasmin formation. Blood 115: 2048-2056 82. Lacroix R, Dignat-George F (2013) Microparticles: new protagonists in pericellular and intravascular proteolysis. Semin Thromb Hemost 39: 33-39 83. Canault M, Leroyer AS, Peiretti F, Lesèche G, Tedgui A, Bonardo B, Alessi MC, Boulanger CM, Nalbone G (2007) Microparticles of human atherosclerotic plaques enhance the shedding of the tumor necrosis factor-alpha converting enzyme/adam17 substrates, tumor necrosis factor and tumor necrosis factor receptor-1. Am J Pathol 171: 1713-1723 84. Falanga A, Tartari CJ, Marchetti M (2012) Microparticles in tumor progression. Thromb Res 129 Suppl 1: S132-S136 85. Ogden SK, Ascano M Jr, Stegman MA, Robbins DJ (2004) Regulation of hedgehog signaling: a complex story. Biochem Pharmacol 67: 805-814 86. Benameur T, Soleti R, Porro C, Andriantsitohaina R, Martínez MC (2010) Microparticles carrying Sonic hedgehog favor neovascularization through the activation of nitric oxide pathway in mice. PLoS One 5: e12688 87. Soleti R, Martinez MC (2012) Sonic Hedgehog on microparticles and neovascularization. Vitam Horm 88: 395-438 88. Leroyer AS, Rautou PE, Silvestre JS, Castier Y, Lesèche G, Devue C, Duriez M, Brandes RP, Lutgens E, Tedgui A, Boulanger CM (2008) CD40 ligand+ microparticles from human atherosclerotic plaques stimulate endothelial proliferation and angiogenesis a potential mechanism for intraplaque neovascularization. J Am Coll Cardiol 52: 1302-1311 89. Mezentsev A, Merks RM, O Riordan E, Chen J, Mendelev N, Goligorsky MS, Brodsky SV (2005) Endothelial microparticles affect angiogenesis in vitro: role of oxidative stress. Am J Physiol Heart Circ Physiol 289: H1106-H1114 90. Spinetti G, Fortunato O, Caporali A, Shantikumar S, Marchetti M, Meloni M, Descamps B, Floris I, Sangalli E, Vono R, Faglia E, Specchia C, Pintus G, Madeddu P, Emanueli C (2013) MicroRNA-15a and micror- NA-16 impair human circulating proangiogenic cell functions and are increased in the proangiogenic cells and serum of patients with critical limb ischemia. Circ Res 112: 335-346 91. Horstman LL, Jy W, Jimenez JJ, Ahn YS (2004) Endothelial microparticles as markers of endothelial dysfunction. Front Biosci 9: 1118-1135 92. Chironi GN, Boulanger CM, Simon A, Dignat-George F, Freyssinet JM, Tedgui A (2009) Endothelial microparticles in diseases. Cell Tissue Res 335: 143-151 93. Simak J, Gelderman MP, Yu H, Wright V, Baird AE (2006) Circulating endothelial microparticles in acute ischemic stroke: a link to severity, lesion volume and outcome. J Thromb Haemost 4: 1296-1302 94. Burger D, Touyz RM (2012) Cellular biomarkers of endothelial health: microparticles, endothelial progenitor cells, and circulating endothelial cells. J Am Soc Hypertens 6: 85-99 95. Brodsky SV, Zhang F, Nasjletti A, Goligorsky MS (2004) Endothelium- -derived microparticles impair endothelial function in vitro. Am J Physiol Heart Circ Physiol 286: H1910-H1915 96. Tual-Chalot S, Guibert C, Muller B, Savineau JP, Andriantsitohaina R, Martinez MC (2010) Circulating microparticles from pulmonary hypertensive rats induce endothelial dysfunction. Am J Respir Crit Care Med 182: 261-268 97. Morel O, Toti F, Morel N, Freyssinet JM (2009) Microparticles in endothelial cell and vascular homeostasis: are they really noxious? Haematologica 94: 313-317 Postępy Biochemii 59 (4) 2013 403
98. Curtis AM, Wilkinson PF, Gui M, Gales TL, Hu E, Edelberg JM (2009) p38 mitogen-activated protein kinase targets the production of proinflammatory endothelial microparticles. J Thromb Haemost 7: 701-709 99. Reid VL, Webster NR (2012) Role of microparticles in sepsis. Br J Anaesth 109: 503-513 100. Andriantsitohaina R, Gaceb A, Vergori L, Martínez MC (2012) Microparticles as regulators of cardiovascular inflammation. Trends Cardiovasc Med 22: 88-92 101. Delabranche X, Berger A, Boisramé-Helms J, Meziani F (2012) Microparticles and infectious diseases. Med Mal Infect 42: 335-343 102. Rautou PE, Leroyer AS, Ramkhelawon B, Devue C, Duflaut D, Vion AC, Nalbone G, Castier Y, Leseche G, Lehoux S, Tedgui A, Boulanger CM (2011) Microparticles from human atherosclerotic plaques promote endothelial ICAM-1-dependent monocyte adhesion and transendothelial migration. Circ Res 108: 335-343 103. Berda-Haddad Y, Robert S, Salers P, Zekraoui L, Farnarier C, Dinarello CA, Dignat-George F, Kaplanski G (2011) Sterile inflammation of endothelial cell-derived apoptotic bodies is mediated by interleukin-1α. Proc Natl Acad Sci USA 108: 20684-20689 104. Pisetsky DS, Lipsky PE (2010) Microparticles as autoadjuvants in the pathogenesis of SLE. Nat Rev Rheumatol 6: 368-372 Microparticles in endothelial function Ewa Stępień 1,, Marta Targosz-Korecka 2 1 Genetic Diagnostics and Nutrigenomcs Unit, Department of Clinical Biochemistry, Jagiellonian University Medical College, 15A Kopernika St., 31-501 Krakow, Poland 2 Research Centre for Nanometer-Scale Science and Advanced Materials, NANOSAM, Faculty of Physics, Astronomy, and Applied Computer Science, Jagiellonian University, 4 Reymonta St., 30-059 Krakow, Poland e-mail: e.stepien@uj.edu.pl Key words: coagulation, ectosomes, endothelial dysfunction, exosomes, fibrinolysis, neoangiogenesis ABSTRACT The paper is an introduction to the issue of endothelial microparticles, their biology and function. The historical view of microparticle research and actual knowledge about microaprticle formation, structure and molecular composition are presented. The new directions of endothelial microparticle research are discussed with the emphasis of their coagulation aspects.