Characterisation of adipocyte‐derived extracellular vesicle subtypes identifies distinct protein and lipid signatures for large and small extracellular vesicles

Abstract

Extracellular vesicles (EVs) are biological vectors that can modulate the metabolism of target cells by conveying signalling proteins and genomic material. The level of EVs in plasma is significantly increased in cardiometabolic diseases associated with obesity, suggesting their possible participation in the development of metabolic dysfunction. With regard to the poor definition of adipocyte-derived EVs, the purpose of this study was to characterise both qualitatively and quantitatively EVs subpopulations secreted by fat cells. Adipocyte-derived EVs were isolated by differential centrifugation of conditioned media collected from 3T3-L1 adipocytes cultured for 24 h in serum-free conditions. Based on morphological and biochemical properties, as well as quantification of secreted EVs, we distinguished two subpopulations of adipocyte-derived EVs, namely small extracellular vesicles (sEVs) and large extracellular vesicles (lEVs). Proteomic analyses revealed that lEVs and sEVs exhibit specific protein signatures, allowing us not only to define novel markers of each population, but also to predict their biological functions. Despite similar phospholipid patterns, the comparative lipidomic analysis performed on these EV subclasses revealed a specific cholesterol enrichment of the sEV population, whereas lEVs were characterised by high amounts of externalised phosphatidylserine. Enhanced secretion of lEVs and sEVs is achievable following exposure to different biological stimuli related to the chronic low-grade inflammation state associated with obesity. Finally, we demonstrate the ability of primary murine adipocytes to secrete sEVs and lEVs, which display physical and biological characteristics similar to those described for 3T3-L1. Our study provides additional information and elements to define EV subtypes based on the characterisation of adipocyte-derived EV populations. It also underscores the need to distinguish EV subpopulations, through a combination of multiple approaches and markers, since their specific composition may cause distinct metabolic responses in recipient cells and tissues.

Proteomic and Biological Profiling of Extracellular Vesicles from Alzheimer’s Disease Human Brain Tissues

“…High cholesterol levels increase Aβ in cellular and animal models of AD, and the chemical that inhibits cholesterol synthesis reduces Aβ in this model [37][38][39][40][41]. Moreover, it has been reported that small EVs contain significantly higher cholesterol than do large EVs [38,39]. Therefore, AD brain cells that accumulate high cholesterol might secrete smaller EVs than controls.…”

Vésicules extracellulaires, biomarqueurs et bioeffecteurs du syndrome métabolique

“…Des technologies récentes, fondées sur l'analyse du mouvement brownien (suivi individuel des particules -Nanosight®, Malvern Panalytical) ou de la résistivité, lors du passage des vésicules au travers d'un pore (tunable resistive pulse sensing, TRPS -qNano, Izon®), permettent désormais d'évaluer leur concentration et leur taille. Du fait de leur origine subcellulaire différente, les MV et les exosomes présentent des signatures protéiques qui leur sont spécifiques et permettent de les distinguer [8,9]. Des stratégies alternatives (chromatographie par exclusion de taille, immunocapture, etc.)…”

“…Ces VE ont pour origine les plaquettes, les cellules endothéliales et les leucocytes. Le tissu adipeux sécrète également des VE en quantité importante [9]. Néanmoins, la contribution de ces VE adipocytaires dans l'augmentation des VE circulantes est à ce jour inconnue.…”

“…SYNTHÈSE REVUES l'insuline associée à une activation macrophagique qui se traduit par une sécrétion accrue de cytokines proinflammatoires [35]. Outre les adipokines, qui peuvent moduler la sensibilité à l'insuline [9,36,37], les exosomes dérivés du tissu adipeux transfèrent également des micro-ARN qui ciblent spécifiquement les transcrits des protéines de la signalisation insulinique et des voies de signalisation pro-inflammatoires et fibrotiques [38,39], suggérant leur participation dans le développement du diabète de type 2. Les souris invalidées pour le gène codant le TLR4 (Toll-like receptor 4) sont protégées contre les effets délétères des exosomes dérivés de tissu adipeux de souris obèses, ce qui montre la participation de ce récepteur de l'immunité innée dans la réponse inflammatoire que ces vésicules induisent [35].…”

“…Dans les conditions d'hyperlipémie caractéristiques du SMet, les acides gras saturés induisent la production de VE par les hépatocytes, les cellules musculaires et les adipocytes [9,40,41]. Ces VE, qui sont enrichies en céramides connus pour leur lipotoxicité, sont capables de transférer ces lipides à des cellules musculaires ou des macrophages [40,41].…”