Forskare vid University of Sydney har använt infraröd spektroskopi för att belysa förändringar i små cellfragment som kallas mikrovesiklar för att undersöka deras roll i en modell av kroppens immunologiska svar på bakterieinfektion.

Medan mer forskning behövs för att bekräfta resultaten som publiceras idag i FASEB Journal , användningen av FTIR-spektroskopi kan förebåda ett snabbt och enkelt sätt att upptäcka tidiga tecken på infektion, cancer, och svåra att diagnostisera neurologiska tillstånd.

Forskningen ledd av professorerna Peter Lay och Georges Grau använde Fourier transform infraröd (FTIR) spektroskopi för att detektera och karakterisera frisättningen av mikrovesiklar i submikronstorlek.

Producerad från cellmembranen hos däggdjur, mikrovesiklar spelar en roll i cellkommunikation och bär en "last" av RNA, DNA, proteiner, lipider och andra biomolekyler som de använder för att dramatiskt förändra andra cellers biokemi.

Mikrovesiklar är involverade i normal fysiologi men släpps ut i blodomloppet på högre nivåer under den akuta och tidiga utvecklingsfasen av många sjukdomar. De är också potenta vektorer och mediatorer av sjukdomar, så att upptäcka förändringar i deras antal och biokemi kan vara till hjälp för att upptäcka mekanismer för tidig sjukdomsutveckling.

Forskarna använde FTIR-spektroskopi för att övervaka mikrovesikel-biomolekylära förändringar i vita blodkroppar, känd som monocyter, de stimulerades med en komponent av dödliga bakterier som kallas lipopolysackarid, jämföra förändringarna med de i friska, oinfekterade vita blodkroppar.

Lipopolysackahrid från olika bakterier kan nå blodet och orsaka septisk chock, en livshotande komplikation av sepsis där kroppens infektionssvar kan skada vävnader och organ.

"Vi fann en trefaldig ökning av antalet mikrovesiklar från vita blodkroppar stimulerade med lipopolysackarid som pekar på en patofysiologisk roll för dessa mikrovesiklar vid bakterieinfektion och dess efterföljande immunsvar, " sade studiens medförfattare Georges Grau vid University of Sydneys vaskulära immunologiska enhet och Marie Bashir Institute for Infectious Diseases.

"Vi såg också tydliga biomolekylära förändringar - mer lipider och proteiner - i mikrovesiklar producerade av vita blodkroppar stimulerade av lipopolysackarider, jämfört med de som produceras av vilande vita blodkroppar."

Forskarna upptäckte också att det mesta av "lasten" av RNA, DNA, lipider och proteiner frisatta av de vita blodkropparna fanns i dessa mikrovesiklar.

"Detta är mycket viktigt eftersom det finns en enorm forskningsinsats som tittar på cirkulerande RNA, DNA och proteiner i blod som diagnostik av sjukdomar och våra resultat tyder på att de mestadels bärs i dessa mikrovesiklar, sa senior författare, Professor Peter Lay vid universitetets School of Chemistry and Vibrational Spectroscopy Core Facility.

"I många avseenden, de mikrovesiklar som frigörs under bakteriestimulering under en infektionsepisod är som virus där det förändrade lipidinnehållet och ökar och proteiner verkar utformade för att invadera och förändra biokemin hos målceller genom att frigöra deras DNA och RNA.

"Denna användning av FTIR-spektroskopi för att analysera mikrovesiklar ger ett nytt sätt att karakterisera de biomolekylära skillnaderna i denna modell av septisk chock-inducerad vita blodkroppar-mikrovesikel och kan lätt appliceras på andra modeller av mikrovesikelfrisättning, särskilt vid en rad inflammatoriska sjukdomar."