Onderzoekers van de Universiteit van Sydney hebben infraroodspectroscopie gebruikt om veranderingen in kleine celfragmenten, microvesikels genaamd, onder de aandacht te brengen om hun rol in een model van de immunologische reactie van het lichaam op bacteriële infectie te onderzoeken.

Hoewel er meer onderzoek nodig is om de bevindingen te bevestigen die vandaag in de FASEB Journaal , het gebruik van FTIR-spectroscopie zou een snelle en gemakkelijke manier kunnen zijn om vroege tekenen van infectie op te sporen, kanker, en moeilijk te diagnosticeren neurologische aandoeningen.

Het onderzoek onder leiding van professoren Peter Lay en Georges Grau maakte gebruik van Fourier-transformatie-infraroodspectroscopie (FTIR) om het vrijkomen van microvesikels van submicronformaat te detecteren en te karakteriseren.

Geproduceerd uit de celmembranen van zoogdieren, microvesicles spelen een rol in celcommunicatie en dragen een "lading" RNA, DNA, eiwitten, lipiden en andere biomoleculen die ze gebruiken om de biochemie van andere cellen drastisch te veranderen.

Microvesicles zijn betrokken bij de normale fysiologie, maar worden tijdens de acute en vroege ontwikkelingsfase van veel ziekten op hogere niveaus in de bloedbaan afgegeven. Ze zijn ook krachtige vectoren en mediatoren van ziekten, dus het detecteren van veranderingen in hun aantal en biochemie kan nuttig zijn voor het opsporen van mechanismen van vroege ontwikkeling van ziekten.

De onderzoekers gebruikten FTIR-spectroscopie om microvesikel-biomoleculaire veranderingen in witte bloedcellen te volgen, bekend als monocyten, ze stimuleerden met een bestanddeel van dodelijke bacteriën genaamd lipopolysaccharide, het vergelijken van de veranderingen met die in gezonde, niet-geïnfecteerde witte bloedcellen.

Lipopolysaccahride van verschillende bacteriën kan het bloed bereiken en septische shock veroorzaken, een levensbedreigende complicatie van sepsis waarbij de infectiereactie van het lichaam weefsels en organen kan beschadigen.

"We vonden een drievoudige toename van het aantal microvesicles van witte bloedcellen gestimuleerd met lipopolysaccharide, wat wijst op een pathofysiologische rol voor deze microvesicles bij bacteriële infectie en de daaropvolgende immuunrespons, " zei co-auteur van de studie Georges Grau aan de Vascular Immunology Unit van de University of Sydney en het Marie Bashir Institute for Infectious Diseases.

"We zagen ook duidelijke biomoleculaire veranderingen - meer lipiden en eiwitten - in microvesikels geproduceerd door witte bloedcellen gestimuleerd door lipopolysacchariden, vergeleken met die geproduceerd door witte bloedcellen in rust."

De onderzoekers ontdekten ook dat het grootste deel van de "lading" van RNA, DNA, lipiden en eiwitten die door de witte bloedcellen worden afgegeven, bevonden zich in deze microvesicles.

"Dit is erg belangrijk omdat er een enorme onderzoeksinspanning is naar circulerend RNA, DNA en eiwitten in bloed als diagnostiek van ziekten en onze resultaten geven aan dat ze meestal in deze microvesicles worden gedragen, " zei senior auteur, Professor Peter Lay aan de School of Chemistry and Vibrational Spectroscopy Core Facility van de universiteit.

"In veel opzichten, de microvesicles die vrijkomen onder bacteriële stimulatie tijdens een infectieuze episode zijn als virussen waarbij het veranderde lipidegehalte en toeneemt, en eiwitten lijken ontworpen om de biochemie van doelcellen binnen te dringen en te veranderen door hun DNA en RNA vrij te geven.

"Dit gebruik van FTIR-spectroscopie om microvesicles te analyseren, biedt een nieuwe manier om de biomoleculaire verschillen in dit model van septische shock-geïnduceerde witte bloedcel-microvesicles te karakteriseren en kan gemakkelijk worden toegepast op andere modellen van microvesicle-afgifte, met name bij een reeks ontstekingsziekten."