Elevated Level of Small Extracellular Vesicles in the Serum of Patients with Depression, Epilepsy and Epilepsy with Depression

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Small extracellular vesicles (sEVs) properties and sEVs composition are far from being well-studied for now, especially in the context of mental disorders. To elucidate the role of sEVs in disease we performed a quantitative analysis of the blood sEV in patients with focal epilepsy and patients with focal epilepsy with depression, psychogenic non-epileptic seizures with depression, pure depression, and bipolar affective disorder with the current depressive episode (cDE). Small EVs were isolated from the serum by gel filtration or PEG precipitation, and both methods showed very similar results. Subsequently, we precipitated neuronal sEVs and quantified it with several methods. Activity of lysosomal enzymes was determined in the sEVs fraction. The concentration of the blood sEVs in patients with depression, focal epilepsy, or depression with focal epilepsy was higher than in healthy controls. No difference was found between patients and controls in terms of neuronal sEVs concentration. Another finding of our work is that sEVs in the serum of patients contains various lysosomal enzymes. We suppose that the concentration of the blood sEVs in patients with depression or epilepsy is higher due to the sEVs secretion by the immune cells. Finding sEVs in the blood of patients with depression and focal epilepsy grants validity for future attempts to use sEVs as diagnostic tools for these disorders.

About the authors

A. A. Yakovlev

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

Email: nchjournal@gmail.com
Russia, Moscow; Russia, Moscow

T. A. Druzhkova

Moscow Research and Clinical Center for Neuropsychiatry, Moscow Healthcare Department

Email: nchjournal@gmail.com
Russia, Moscow

A. Stefanovich

First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov

Email: nchjournal@gmail.com
Russia, Moscow

Yu. V. Moiseeva

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences

Email: nchjournal@gmail.com
Russia, Moscow

N. A. Lazareva

Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences

Email: nchjournal@gmail.com
Russia, Moscow

M. S. Zinchuk

Moscow Research and Clinical Center for Neuropsychiatry, Moscow Healthcare Department

Email: nchjournal@gmail.com
Russia, Moscow

F. K. Rider

Moscow Research and Clinical Center for Neuropsychiatry, Moscow Healthcare Department

Email: nchjournal@gmail.com
Russia, Moscow

A. B. Guekht

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

Email: nchjournal@gmail.com
Russia, Moscow; Russia, Moscow

N. V. Gulyaeva

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

Email: nchjournal@gmail.com
Russia, Moscow; Russia, Moscow

References

  1. Thery C., Witwer K.W., Aikawa E., Alcaraz M.J., Anderson J.D., Andriantsitohaina R., Antoniou A., Arab T., Archer F., Atkin-Smith G.K. et al. // J. Extracell. Vesicles. 2018. V. 7. № 1. P. 1535750.
  2. Kalluri R., LeBleu V.S. // Science. 2020. V. 367. № 6478. eaau6977.
  3. Druzhkova T.A., Yakovlev A.A. // Neurochem. J. 2018. V. 12. № 3. P. 195–204.
  4. Ardashirova N.S., Fedotova E.Y., Illarioshkin S.N. // Neurochem. J. 2020. V. 14. № 2. P. 127–132.
  5. Ivanova M.V., Chekanova E.O., Belugin B.V., Tutykhina I.L., Dolzhikova I.V., Zakroishchikova I.V., Vasil’ev A.V., Zakharova M.N. // Neurochem. J. 2019. V. 13. № 3. P. 229–239.
  6. Kapogiannis D., Mustapic M., Shardell M.D., Berkowitz S.T., Diehl T.C., Spangler R.D., Tran J., Lazaropoulos M.P., Chawla S., Gulyani S., Eitan E., An Y., Huang C.W., Oh E.S., Lyketsos C.G., Resnick S.M., Goetzl E.J., Ferrucci L. // JAMA Neurol. 2019. V. 76. № 11. P. 1340–1351.
  7. Chung C.-C., Chan L., Chen J.-H., Bamodu O.A., Chiu H.-W., Hong C.-T. // FASEB J. 2021. V. 35. № 10. e21895.
  8. Yakovlev A.A., Druzhkova T.A., Nikolaev R.V., Kuznetsova V.E., Gruzdev S.K., Guekht A.B., Gulyaeva N.V. // Neurochem. J. 2019. V. 13. № 4. P. 385–390.
  9. Buschmann D., Kirchner B., Hermann S., Marte M., Wurmser C., Brandes F., Kotschote S., Bonin M., Steinlein O.K., Pfaffl M.W., Schelling G., Reithmair M. // J. Extracell. Vesicles. 2018. V. 7. № 1. P. 1481321.
  10. Quesnel A., Broughton A., Karagiannis G.S., Filippou P.S. // Cancer Metastasis Rev. 2022. V. 41. № 4. 789–801.
  11. Raimondi L., De Luca A., Amodio N., Manno M., Raccosta S., Taverna S., Bellavia D., Naselli F., Fontana S., Schillaci O., Giardino R., Fini M., Tassone P., Santoro A., De Leo G., Giavaresi G., Alessandro R. // Oncotarget. 2015. V. 6. № 15. P. 13772–13789.
  12. Onufriev M.V., Yakovlev A.A., Lyzhin A.A., Stepanichev M.Y., Khaspekov L.G., Gulyaeva N.V. // Biochem. 2009. V. 74. № 3. P. 281–287.
  13. Yakovlev A.A., Kvichansky A.A., Lyzhin A.A., Khaspekov L.G., Gulyaeva N.V. // Neurochem. J. 2013. V. 7. № 2. P. 111–120.
  14. Scheffer I.E., Berkovic S., Capovilla G., Connolly M.B., French J., Guilhoto L., Hirsch E., Jain S., Mathern G.W., Moshe S.L., Nordli D.R., Perucca E., Tomson T., Wiebe S., Zhang Y.H., Zuberi S.M. // Epilepsia. 2017. V. 58. № 4. P. 512–521.
  15. Zlobina M.V., Pervushina O.N. // Reflexio. 2018. V. 11. P. 83–98.
  16. Beck A.T., Steer R.A., Ball R., Ranieri W.F. // J. Pers. Assess. 1996. V. 67. № 3. P. 588–597.
  17. Mosolov S.N., Ushkalova A.V., Kostukova E.G., Shafarenko A.A., Alfimov P.V., Kostyukova A.B., Angst J. // J. Affect. Disord. 2014. V. 155. P. 90–95.
  18. Angst J., Adolfsson R., Benazzi F., Gamma A., Hantouche E., Meyer T.D., Skeppar P., Vieta E., Scott J. // J. Affect. Disord. 2005. V. 88. № 2. P. 217–233.
  19. Folstein M.F., Folstein S.E., McHugh P.R. // J. Psychiatr. Res. 1975. V. 12. № 3. P. 189–198.
  20. Witwer K.W., Buzás E.I., Bemis L.T., Bora A., Lässer C., Lötvall J., Nolte-‘t Hoen E.N., Piper M.G., Sivaraman S., Skog J., Théry C., Wauben M.H., Hochberg F. // J. Extracell. Vesicles. 2013. V. 2. № 1. P. 20360.
  21. Gamez-Valero A., Monguio-Tortajada M., Carreras-Planella L., Marcel-la F., Beyer K., Borras F.E. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 33641.
  22. Rider M.A., Hurwitz S.N., Meckes D.G. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 23978.
  23. Osteikoetxea X., Balogh A., Szabo-Taylor K., Nemeth A., Szabo T.G., Paloczi K., Sodar B., Kittel A., Gyorgy B., Pallinger E., Matko J., Buzas E.I. // PLoS One. 2015. V. 10. № 3. e0121184.
  24. Goetzl E.J., Boxer A., Schwartz J.B., Abner E.L., Petersen R.C., Miller B.L., Kapogiannis D. // Neurology. 2015. V. 85. № 1. P. 40–47.
  25. Schiera G., Di Liegro C.M., Di Liegro I. // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 21. № 1. 266.
  26. Yakovlev A.A., Lyzhin A.A., Aleksandrova O.P., Khaspekov L.G., Gulyaeva N.V. // Biochem. Suppl. Ser. B Biomed. Chem. 2020. V. 14. № 1. P. 1–5.
  27. Giricz Z., Varga Z.V, Baranyai T., Sipos P., Paloczi K., Kittel A., Buzas E.I., Ferdinandy P. // J. Mol. Cell. Cardiol. 2014. V. 68. P. 75–78.
  28. Hoshino A., Costa-Silva B., Shen T.L., Rodrigues G., Hashimoto A., Tesic Mark M., Molina H., Kohsaka S., Di Giannatale A., Ceder S., Singh S., Williams C., Soplop N., Uryu K., Pharmer L., King T., Bojmar L., Davies A.E., Ararso Y., Zhang T., Zhang H., Hernandez J., Weiss J.M., Dumont-Cole V.D., Kramer K., Wexler L.H., Narendran A., Schwartz G.K., Healey J.H., Sandstrom P., Jørgen Labori K., Kure E.H., Grandgenett P.M., Hollingsworth M.A., De Sousa M., Kaur S., Jain M., Mallya K., Batra S.K., Jarnagin W.R., Brady M.S., Fodstad O., Muller V., Pantel K., Minn A.J., Bissell M.J., Garcia B.A., Kang Y., Rajasekhar V.K., Ghajar C.M., Matei I., Peinado H., Bromberg J., Lyden D. // Nature. 2015. V. 527. № 7578. P. 329–335.
  29. Gomez-Molina C., Sandoval M., Henzi R., Ramirez J.P., Varas-Godoy M., Luarte A., Lafourcade C.A., Lopez-Verrilli A., Smalla K.H., Kaehne T., Wyneken U. // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2019. V. 22. № 3. P. 232–246.
  30. Gulyaeva N.V. // Biochemistry-Moscow. 2019. V. 84. № 11. P. 1306–1328.
  31. Saeedi S., Israel S., Nagy C., Turecki G. // Transl. Psychiatry. 2019. V. 9. № 1. P. 122.
  32. Ceylan D., Tufekci K.U., Keskinoglu P., Genc S., Özerdem A. // J. Affect. Disord. 2020. V. 262. P. 99–107.
  33. Fries G.R., Lima C.N.C., Valvassori S.S., Zunta-Soares G., Soares J.C., Quevedo J. // J. Affect. Disord. 2019. V. 255. P. 10–14.
  34. Kapogiannis D., Dobrowolny H., Tran J., Mustapic M., Frodl T., Meyer-Lotz G., Schiltz K., Schanze D., Rietschel M., Bernstein H.G., Steiner J. // Eur. Psychiatry. 2019. V. 62. P. 124–129.
  35. Amoah S.K., Rodriguez B.A., Logothetis C.N., Chander P., Sellgren C.M., Weick J.P., Sheridan S.D., Jantzie L.L., Webster M.J., Mellios N. // Neuropsychopharmacology. 2020. V. 45. № 4. P. 656–665.
  36. Goetzl E.J., Srihari V.H., Guloksuz S., Ferrara M., Tek C., Heninger G.R. // FASEB J. 2021. V. 35. № 2. e21339.
  37. Ke F., Xu J.X., Chen X.X., Gao X.R., Huang L.L., Du A.Q., Jiang C., Ge J.F. // J. Affect. Disord. 2020. V. 274. P. 144–158.
  38. Kuwano N., Kato T.A., Mitsuhashi M., Sato-Kasai M., Shimokawa N., Hayakawa K., Ohgidani M., Sagata N., Kubo H., Sakurai T., Kanba S. // J. Affect. Disord. 2018. V. 240. P. 88–98.
  39. Nasca C., Dobbin J., Bigio B., Watson K., de Angelis P., Kautz M., Cochran A., Mathe A.A., Kocsis J.H., Lee F.S., Murrough J.W., McEwen B.S., Rasgon N. // Mol. Psychiatry. 2021. V. 26. № 9. P. 5140–5149.
  40. Fruhbeis C., Frohlich D., Kuo W.P., Kramer-Albers E.M. // Front. Cell. Neurosci. 2013. V. 7. P. 182.
  41. Brites D., Fernandes A. // Front. Cell. Neurosci. 2015. V. 9. 476.
  42. Zhang Y., Zhao Y., Tian C., Wang J., Li W., Zhong C. // Eur. J. Psychiatry. 2018. V. 32. № 3. P. 105–112.
  43. Hulsmans M., Holvoet P. // Cardiovasc. Res. 2013. V. 100. № 1. P. 7–18.
  44. Lin Z.J., Gu Y.X., Zhou R.J., Wang M.L., Guo Y., Chen Y.Y., Ma J.H., Xiao F., Wang X.F., Tian X. // Front. Neurosci. 2020. V. 14. P. 737.
  45. Gao X.Y., Mian G., Liu J., Zhu Y.M., Cui Y., Shu S.J., Gou H.Y., Sun F.X., Qi S.H., Sun J.H. // J. Cell. Mol. Med. 2020. V. 24. № 22. P. 12980–12993.
  46. van Niel G., D’Angelo G., Raposo G. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2018. V. 19. № 4. P. 213–228.
  47. Skryabin G.O., Komelkov A.V., Savelyeva E.E., Tchevkina E.M. // Biochem. 2020. V. 85. № 2. P. 177–191.
  48. Tan C.F., Teo H.S., Park J.E., Dutta B., Tse S.W., Leow M.K.S., Wahli W., Sze S.K. // Cells. 2020. V. 9. № 5. P. 1320.
  49. Bijnsdorp I.V., Maxouri O., Kardar A., Schelfhorst T., Piersma S.R., Pham T.V., Vis A., van Moorselaar R.J., Jimenez C.R. // J. Extracell. Vesicles. 2017. V. 6. P. 1313091.
  50. Ciferri S., Emiliani C., Guglielmini G., Orlacchio A., Nenci G.G., Gresele P. // Thromb. Haemost. 2000. V. 83. № 1. P. 157–164.
  51. Kormelink T.G., Arkesteijn G.J.A., van de Lest C.H.A., Geerts W.J.C., Goerdayal S.S., Altelaar M.A.F., Redegeld F.A., Nolte-’t Hoen E.N.M., Wauben M.H.M. // J. Immunol. 2016. V. 197. № 8. P. 3382–3392.
  52. Yakovlev A.A., Gulyaeva N.V. // Biochem. 2015. V. 80. № 2. P. 163–171.
  53. Jaiswal J.K., Andrews N.W., Simon S.M. // J. Cell Biol. 2002. V. 159. № 4. P. 625–635.
  54. Min S.H., Suzuki A., Stalker T.J., Zhao L., Wang Y.H., McKennan C., Riese M.J., Guzman J.F., Zhang S.H., Lian L.R., Joshi R., Meng R.H., Seeholzer S.H., Choi J.K., Koretzky G., Marks M.S., Abrams C.S. // Nat. Commun. 2014. V. 5. P. 4691.
  55. Hessvik N.P., Verbye A., Brech A., Torgersen M.L., Jakobsen I.S., Sandvig K., Llorente A. // Cell. Mol. Life Sci. 2016. V. 73. № 24. P. 4717–4737.
  56. Yang Y., Qin M.L., Bao P.H., Xu W.C., Xu J. // PLoS One. 2017. V. 12. № 7. e0180892.
  57. Medina D.L., Fraldi A., Bouche V., Annunziata F., Mansueto G., Spampanato C., Puri C., Pignata A., Martina J.A., Sardiello M., Palmieri M., Polishchuk R., Puertollano R., Ballabio A. // Dev. Cell. 2011. V. 21. № 3. P. 421–430.
  58. Buratta S., Tancini B., Sagini K., Delo F., Chiaradia E., Urbanelli L., Emiliani C. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 7. P. 2576.
  59. Machado E., White-Gilbertson S., van de Vlekkert D., Janke L., Moshiach S., Campos Y., Finkelstein D., Gomero E., Mosca R., Qiu X.H., Morton C.L., Annunziata I., d’Azzo A. // Sci. Adv. 2015. V. 1. № 11. e1500603.
  60. Kim M.S., Muallem S., Kim S.H., Kwon K.B. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2019. V. 510. № 3. P. 409–415.
  61. Miao Y.X., Li G.J., Zhang X.L., Xu H.X., Abraham S.N. // Cell. 2015. V. 161. № 6. P. 1306–1319.
  62. Basisty N., Kale A., Jeon O.H., Kuehnemann C., Payne T., Rao C., Holtz A., Shah S., Sharma V., Ferrucci L., Campisi J., Schilling B. // Plos Biol. 2020. V. 18. № 1. e3000599.
  63. Yadati T., Houben T., Bitorina A., Shiri-Sverdlov R. // Cells. 2020. V. 9. № 7. P. 1679.
  64. Hoppe G., O’Neil J., Hoff H.F., Sears J. // Biochim. Biophys. Acta-Molecular Basis Dis. 2004. V. 1689. № 1. P. 33–41.
  65. Deng D., Jiang N., Hao S.J., Sun H., Zhang G.J. // Biochim. Biophys. Acta-Biomembranes. 2009. V. 1788. № 2. P. 470–476.
  66. Boya P., Kroemer G. // Oncogene. 2008. V. 27. № 50. P. 6434–6451.
  67. Raposo G., Stoorvogel W. // J. Cell Biol. 2013. V. 200. № 4. P. 373–383.
  68. Settembre C., Fraldi A., Medina D.L., Ballabio A. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2013. V. 14. № 5. P. 283–296.
  69. Maxfield F.R., McGraw T.E. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2004. V. 5. № 2. P. 121–132.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (291KB)
Indexing metadata
3.

Download (190KB)
Indexing metadata
4.

Download (267KB)
Indexing metadata
5.

Download (216KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.А. Яковлев, Т.А. Дружкова, А. Стефанович, Ю.В. Моисеева, Н.А. Лазарева, М.С. Зинчук, Ф.К. Ридер, А.Б. Гехт, Н.В. Гуляева

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».