Quantitative and Qualitative Analysis of Serum Exosomes at Different Stages after Ischemic Stroke

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Ischemic stroke (IS) is one of the leading causes of long-term disability worldwide. At the same time, there is still no unequivocal understanding of the reasons for the varying degrees and speed of recovery of patients after IS. Recovery from IS is due to the highly organized interaction of brain structures and cells with other organs and tissues and involves a number of pathophysiological processes occurring both inside and outside the brain. Exosomes are involved in modulating pathophysiological processes after IS by mediating cell-tissue communication, primarily by delivering cargo such as proteins and microRNAs. A comparative quantitative analysis of the protein profiles of serum exosomes of patients examined at different stages after IS was carried out. Protein levels are associated with immune system functioning and coagulation in the serum exosomes of patients examined 1.5–2 years after IS was significantly higher compared to the parameters of patients examined in the earlier post-stroke period. The results indicate an increased level of immune system activation in the long post-stroke period compared to the early post-stroke period and the involvement of exosomes in this process. Further study of the molecular and biochemical parameters of exosomes in the long-term post-stroke period will allow us to assess the risks of functional outcomes of more fully IS and find potential targets for their reduction.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. Yu. Zhanina

Research and Clinical Center for Neuropsychiatry of Moscow Healthcare Department; Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Sciences

Email: druzhkova.tatiana@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

T. A. Druzhkova

Research and Clinical Center for Neuropsychiatry of Moscow Healthcare Department

Author for correspondence.
Email: druzhkova.tatiana@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. A. Yakovlev

Research and Clinical Center for Neuropsychiatry of Moscow Healthcare Department; Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Sciences

Email: druzhkova.tatiana@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

A. B. Gekht

Research and Clinical Center for Neuropsychiatry of Moscow Healthcare Department; Pirogov Russian National Research Medical University

Email: druzhkova.tatiana@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

N. V. Gulyaeva

Research and Clinical Center for Neuropsychiatry of Moscow Healthcare Department; Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Sciences

Email: druzhkova.tatiana@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Benjamin E.J., Blaha M.J, Chiuve S.E, Cushman M., Das S.R., Deo R., de Ferranti S.D., Floyd J., Fornage M., and Gillespie C. // Circulation. 2017. V. 135. P. e146–e603.
  2. Langhorne P., Bernhardt J., and Kwakkel G. // Lancet. 2011. V. 377. P. 1693–1702.
  3. Chavez L.M., Huang S.S., MacDonald I., Lin J.G., Lee Y.C., and Chen Y.H. // Int. J. Mol. Sci. 2017. V. 18. P. 2270.
  4. Bernhardt J., Hayward K.S., Kwakkel G., Ward N.S., Wolf S.L., and Borschmann K. // Neurorehabilitation and Neural Repair. 2017. V. 31. P. 793‒799.
  5. Carmichael S.T., Kathirvelu B., Schweppe C.A., and Nie E.H. // Experimental Neurology. 2017. V. 287. P. 384‒394.
  6. Kwakkel G., Kollen B.J., van der Grond J., and Prevo A.J. // Stroke. 2003.V. 34. P. 2181–2186.
  7. Azizi F., Askari S., Javadpour P., Hadjighassem M., and Ghasemi R. // EXCLI J .2020. V. 19. P. 1590–1606.
  8. Peng G.P., Yuan Y., Wu S.S., He F.P., Hu Y.W., and Luo B.Y. // Transl. Stroke Res. 2015. V. 6. P. 437–445.
  9. Pathan M., Fonseka P., Chitti S.V., Kang T., Sanwlani R., Van Deun J., Hendrix A., and Mathivanan S. // Nucleic Acids Res. 2019. V. 47. P. D516-D519.
  10. Doyle L.M., and Wang M.Z. // Cells. 2019.V. 8. P. 727.
  11. Jiang L., Chen W., Ye J., and Wang Y. // Biomolecules. 2022. V. 12. P. 115.
  12. Venkat P., Chen J., and Chopp M.J. // Cereb. Blood Flow. Metab. 2018. V. 38. P. 2165–2178.
  13. Lee E.C., Ha T.W., Lee D-H., Hong D-Y., Park S-W., Lee J.Y., Lee M.R., and Oh J.S. // Int. J. Mol. Sci. 2022.V. 23. P. 8367.
  14. Lyden P. // Stroke. 2017. V. 48. P. 513–519.
  15. Nasreddine Z.S., Phillips N.A., Bedirian V., Charbonneau S., and Whitehead V. // J. Am. Geriatr. Soc. 2005.V. 53. P. 695–699.
  16. Zigmond A.S., and Snaith R.P. // ActaPsychiatr. Scand.1983. V. 67. P. 361‒370.
  17. Novikova S., Shushkova N., Farafonova T., Tikhonova O., Kamyshinsky R., and Zgoda V. // International Journal of Molecular Sciences. 2020. V. 21. P. 1‒29.
  18. Tyanova S., Temu T., Sinitcyn P., Carlson A., Hein M.Y., Geiger T., Mann M., and Cox J. // Nat. Methods. 2016. V. 13. P. 731‒740.
  19. Yu S-H., Kyriakidiu O., and Cox J. // J. Proteome Res. 2020. V. 19. P. 3945‒3954.
  20. Park J.H., Hong K.S., Lee J., Kim Y.J., and Song P. // Eur. J. Neurol. 2013. V. 20. P. 671–80.
  21. Sniderman A.D., and Faraj M. // Curr. Opin. Lipidol. 2007. V. 18. P. 633–7.
  22. Rassart E., Desmarais F., Najyb O., Bergeron K-F., and Mounier C. // Gene. 2020. V. 756. P. 144874.
  23. Simats A., and Liesz A. // EMBO Mol. Med. 2022. V. 14. P. e16269.
  24. Ambrosius W., Michalak S., Kazmierski R., Andrzejewska N., and Kozubski W. // PLos One. 2017. V. 12. P. e0179806.
  25. Gragnano F., Sperlongano S., Golia E., Natale F., Bianchi R., Crisci M., Fimiani F. Pariggiano I., Diana V., Carbone A., Cesaro A., Concilio C., Limongelli G., Russo M., and Calabro P. // Mediators Inflamm, 2017. V. 2017. P. 5620314.
  26. Romberger D.J. // Int. J. Biochem. Cell Biol. 1997. V. 29. P. 939‒43.
  27. Furr J.W., Morales-Scheihing D., Manwani B., Lee J., and McCullough L.D. // Neuromolecular Med. 2019. V. 21. P. 369‒390.
  28. Zhang Z.G., and Chopp M. // j. Clin. Invest. 2016. V. 126. P. 1190‒1197.
  29. Pluta R., and Jablonski M. // Cerebral Iscemia. Exon Publications. 2021. Nov. 6.
  30. Jiang L., Chen W., Ye J. and Wang Y. // Biomolecules. 2022. V. 12. P. 115.
  31. Széplaki G., Szegedi R., and Hirschberg K. // Atherosclerosis. 2009. V. 204. P. 315–320.
  32. Alawieh A., Elvington A. and Tomlinson S. // Front Immunol. 2015. V. 6. P. 417.
  33. Delvaeye M. and Conway E.M. // Blood. 2009. V. 114. P. 2367–2374.
  34. Stark K. and Massberg S. // Nat Rev Cardiol. 2021. V. 16. P. 666–682.
  35. Ladecola C., Buckwalter M.S. and Anrether J.// J. Clin. Invest. 2020, V. 130. P. 2777‒2788.
  36. Kerr N., Garcia-Conteras M., Abbassi S., Mejias N.H., Desousa B.R., Ricordi C., Dietrich W.D., Keane R.W. Front. Mol. Neurosci. 2018. V. 11. P. 1662‒5099.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Venn diagram showing the difference in protein composition of exosome samples: the HBM-PES-100 standard (n = 175) labelled as EV_STD and exosome samples isolated from patient serum EV_patient (n = 159)

Download (44KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Level of apolipoproteins: Apo-A1 (a), Aro-L1 (b), Apo-B (c) in serum exosomes of patients at different time points after AI. Statistical differences between time points were assessed using one-way ANOVA test with post-hoc analysis using Tukey's test. *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001

Download (170KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Level of apolipoproteins: Apo-D (a), Apo-M (b), in serum exosomes of patients at different time points after AI. Statistical differences between time points were assessed using one-way ANOVA test with post-hoc analysis using Tukey's test. *p < 0.05, **p < 0.01

Download (106KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Levels of immunoglobulins: Free kappa chain immunoglobulin 1-8 (a) and Junction (J) chain immunoglobulin (b) in serum exosomes of patients at different time points after AI. Statistical differences between time points were assessed using one-way ANOVA test with post-hoc analysis using Tukey's test. *p < 0.05

Download (111KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Heatmap showing the results of hierarchical clustering of samples and protein profiles of all patients after AI. It shows clustering of protein levels in groups of patients up to one year and more than one year after AI

Download (388KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».