Impact of exercise on the extracellular vesicle’s proteome

Abstract

In recent years, the interest in the study of extracellular vesicles, specifically exosomes, has increased exponentially. Contrary to what was previously thought, exosomes are now recognized as nanovesicles that play an important role in intercellular communication. These nanoparticles are secreted by most cells and can be found in various biofluids such as blood, saliva and urine. Most relevant, exosomes can carry a molecular fingerprint of several diseases and thus be considered a potential source of biomarkers for various types of pathologies, such as cardiovascular diseases. Indeed, it has been reported that exercise stimulates the release of exosomes into circulation, transmitting the beneficial effects of exercise to other organs, such as the heart. Hence, this study aimed to analyse the acute effect of a single session of exercise on exosomal proteome of individuals with cardiovascular risk factors, in order to identify and validate potential exosomal biomarkers responsive to exercise. This study included fifteen individuals with a mean age of 64.7 ± 8.8 years old. The characterization of the extracellular vesicles, with exosome-like characteristics, was performed by analysing the nanovesicles morphology, size and concentration. After isolation, the proteome obtained was characterized by mass spectrometry. The size of exosomes did not change after exercise, while its concentration increased from baseline to after exercise (1.9x10¹¹ ± 1.7x10¹¹ to 2.8x10¹¹ ± 2.1x10¹¹ particles/mL, p≤0.05). A total of 21 significantly different exosomal biomarker candidates, were identified when analysing the proteomes of the study group, before and after exercise. In sum, exosomes proteome can change in response to the effect of exercise and may constitute important sources of biomarkers.

Nos últimos anos, o interesse pelo estudo de vesículas extracelulares, especificamente exossomas, aumentou exponencialmente. Ao contrário do que se pensava anteriormente, os exossomas são agora reconhecidos como nanopartículas que desempenham um papel importante na comunicação intercelular. Estas nanopartículas são produzidas pela maioria das células e podem ser encontradas em diversos biofluídos como sangue, saliva e urina. Os exossomas podem carregar uma impressão digital molecular de várias doenças e, portanto, serem considerados biomarcadores para vários tipos de patologias, como doenças cardiovasculares. De fato, foi relatado que o exercício estimula a libertação de exossomas para a circulação, transmitindo os efeitos benéficos do exercício para outros órgãos, como o coração. Assim, este trabalho teve como objetivo analisar o efeito agudo de uma sessão de exercício no proteoma exossomal de indivíduos com fatores de risco cardiovascular, a fim de identificar e validar potenciais biomarcadores exossomais em resposta ao exercício. Este estudo incluiu quinze indivíduos com média de idades de 64.7 ± 8.8 anos. A caracterização de vesiculas extracelulares, com características semelhantes a exossomas, foi realizada através da análise da morfologia, tamanho e concentração das nanovesículas. Após o isolamento, o proteoma foi obtido por espectrometria de massa. O tamanho dos exossomas não se alterou após a sessão de exercício, enquanto a sua concentração aumentou com a sessão de exercício (1.9x10¹¹ ± 1.7x10¹¹ para 2.8x10¹¹ ± 2.1x10¹¹ partículas/mL, p≤0.05). Um total de 21 candidatos a biomarcadores exossomais significativamente diferentes, foram identificados ao analisar os proteomas do grupo de estudo, antes e após o exercício. Em suma, o proteoma dos exossomas pode mudar em resposta ao efeito do exercício e pode constituir importantes fontes de biomarcadores.