Jak wiadomo cząsteczki mikroRNA pełnią funkcję potranskrypcyjnych regulatorów ekspresji licznych genów, co ma miejsce we wnętrzu żywych komórek. Udowodniono jednak, że mogą one przedostawać się do środowiska zewnątrzkomórkowego, głównie do krwiobiegu, gdzie krążą w wysoce stabilnej formie. Takie miRNA określane są mianem krążących, a ich obecność stwierdzono m.in. w surowicy/osoczu krwi, ślinie, moczu i mleku. Ponadto, zaburzenia ekspresji krążących mikroRNA w wielu schorzeniach ściśle odzwierciedlają zmiany ich poziomu we wnętrzu komórek, co ma istotne znaczenie z praktycznego punktu widzenia, ponieważ wiąże się ze znacznym uproszczeniem procedur związanych z pobraniem materiału biologicznego do badań oraz technik izolacji miRNA z tego materiału.
MikroRNA mogą przedostawać się do płynów ciała w wyniku:
- uszkodzenia komórek i wycieku tych cząsteczek do przestrzeni zewnątrzkomórkowej
- aktywnej sekrecji w strukturze mikropęcherzyków,
- połączenia się ze związkami białkowymi i uwolnieniu w postaci kompleksów.
Mechanizm związany z bierną migracją miRNA na zewnątrz komórek zachodzi najczęściej w przypadku ciężkiego mechanicznego uszkodzenia tkanek, przewlekłego stanu zapalnego, krótkiego okresu półtrwania komórek lub ich apoptozy i nekrozy, a zatem procesów prowadzących do bezpośredniej degradacji struktur komórkowych. W przypadku komórek nowotworowych związany jest głównie ze zwiększonym wskaźnikiem lizy komórkowej.
Podstawowy mechanizm przedostawania się miRNA do krwiobiegu to ich transport w mikropęcherzykach, których głównym typem są tzw. egzosomy. Są to struktury o średnicy 30-100 nm, odpowiedzialne za komunikację międzykomórkową, przenoszące w swoim wnętrzu lub na powierzchni takie związki jak białka, lipidy, transkrypty mRNA i dojrzałe mikroRNA do niekiedy bardzo oddalonych komórek-biorców, w których te związki funkcjonują dokładnie w ten sam sposób, co w komórkach macierzystych. Egzosomy ulegają scaleniu z nową komórką, uwalniając swoją zawartość w jej wnętrzu. Są one wydzielane przede wszystkim przez limfocyty, komórki dendrytyczne, komórki tuczne, nabłonkowe i nowotworowe. Sekrecja mikropęcherzyków zawierających miRNA stymulowana jest dzięki obecności komórkowych ceramidów, których biosynteza z kolei podlega regulacji przez neutralną sfingomielinazę (nSMazę). Nie wiadomo dokładnie czy nSMaza wpływa na zwiększenie produkcji egzosomów czy powoduje wzmożone pakowanie mikroRNA do tych struktur, a obydwa mechanizmy mogą się przyczynić do zwiększonej sekrecji tych cząsteczek do płynów ustrojowych.
Mikropęcherzyki nie są jedynymi strukturami, w których mogą być przenoszone endogenne miRNA. Wykazano, że takie właściwości mają również lipoproteiny o wysokiej gęstości (HDL), które z łatwością wiążą się z mikroRNA. Nie wyjaśniono jednak, w jaki sposób komórka wybiera specyficzny nośnik dla określonego typu miRNA, a niektóre z nich mogą być przenoszone tylko w strukturze HDL lub egzosomów. Są to prawdopodobnie dwa przeciwstawne mechanizmy transportu, gdyż wysoka aktywność nSMazy i ceramidów przyspiesza wydzielanie egzosomów, jednocześnie utrudniając wiązanie się miRNA z HDL.
Trzeci mechanizm, również istotny w przenoszeniu miRNA, to ich transport w formie kompleksów z komórkowymi białkami wiążącymi RNA. Do takich białek należą m.in. nukleofozmina 1 (NPM1), która dodatkowo zabezpiecza krótkie cząsteczki RNA przed zniszczeniem w czasie ich transportu, oraz niektóre białka z rodziny Argonaute (Ago). Najważniejszym wydaje się być tu białko Ago2, gdyż wykazano, że krążące miRNA ulegają zjawisku precypitacji w obecności przeciwciał anty-Ago2.
Michał Budzyński
COZL