Exosomes are emerging targets for biomedical research. However, suitable methods for the isolation of blood plasma-derived exosomes without impurities have not yet been described.Therefore, we investigated the efficiency and purity of exosomes isolated with potentially suitable methods; differential ultracentrifugation (UC) and size exclusion chromatography (SEC).Exosomes were isolated from rat and human blood plasma by various UC and SEC conditions. Efficiency was investigated at serial UC of the supernatant, while in case of SEC by comparing the content of exosomal markers of various fractions. Purity was assessed based on the presence of albumin. We found that the diameter of the majority of isolated particles fell into the size range of exosomes, however, albumin was also present in the preparations, when 1h UC at 4°C was applied. Furthermore, with this method only a minor fraction of total exosomes could be isolated from blood as deduced from the constant amount of exosomal markers CD63 and TSG101 detected after serial UC of rat blood plasma samples. By using UC for longer time or with shorter sedimentation distance at 4°C, or UC performed at 37°C, exosomal yield increased, but albumin impurity was still observed in the isolates, as assessed by transmission electron microscopy, dynamic light scattering and immunoblotting against CD63, TSG101 and albumin. Efficiency and purity were not different in case of using further diluted samples. By using SEC with different columns, we have found that although a minor fraction of exosomes can be isolated without significant albumin content on Sepharose CL-4B or Sephacryl S-400 columns, but not on Sepharose 2B columns, the majority of exosomes co-eluted with albumin.Here we show that it is feasible to isolate exosomes from blood plasma by SEC without significant albumin contamination albeit with low vesicle yield.

Abstract Circulating extracellular vesicles have emerged as potential new biomarkers in a wide variety of diseases. Despite the increasing interest, their isolation and purification from body fluids remains challenging. Here we studied human pre-prandial and 4 hours postprandial platelet-free blood plasma samples as well as human platelet concentrates. Using flow cytometry, we found that the majority of circulating particles within the size range of extracellular vesicles lacked common vesicular markers. We identified most of these particles as lipoproteins (predominantly low-density lipoprotein, LDL) which mimicked the characteristics of extracellular vesicles and also co-purified with them. Based on biophysical properties of LDL this finding was highly unexpected. Current state-of-the-art extracellular vesicle isolation and purification methods did not result in lipoprotein-free vesicle preparations from blood plasma or from platelet concentrates. Furthermore, transmission electron microscopy showed an association of LDL with isolated vesicles upon in vitro mixing. This is the first study to show co-purification and in vitro association of LDL with extracellular vesicles and its interference with vesicle analysis. Our data point to the importance of careful study design and data interpretation in studies using blood-derived extracellular vesicles with special focus on potentially co-purified LDL.

Remote ischemic preconditioning (RIPC) of the heart is exerted by brief ischemic insults affected on a remote organ or a remote area of the heart before a sustained cardiac ischemia. To date, little is known about the inter-organ transfer mechanisms of cardioprotection by RIPC. Exosomes and microvesicles/microparticles are vesicles of 30-100 nm and 100-1000 nm in diameter, respectively (collectively termed extracellular vesicles [EVs]). Their content of proteins, mRNAs and microRNAs, renders EV ideal conveyors of inter-organ communication. However, whether EVs are involved in RIPC, is unknown. Therefore, here we investigated whether (1) IPC induces release of EVs from the heart, and (2) EVs are necessary for cardioprotection by RIPC. Hearts of male Wistar rats were isolated and perfused in Langendorff mode. A group of donor hearts was exposed to 3 × 5-5 min global ischemia and reperfusion (IPC) or 30 min aerobic perfusion, while coronary perfusates were collected. Coronary perfusates of these hearts were given to another set of recipient isolated hearts. A group of recipient hearts received IPC effluent depleted of EVs by differential ultracentrifugation. Infarct size was determined after 30 min global ischemia and 120 min reperfusion. The presence or absence of EVs in perfusates was confirmed by dynamic light scattering, the EV marker HSP60 Western blot, and electron microscopy. IPC markedly increased EV release from the heart as assessed by HSP60. Administration of coronary perfusate from IPC donor hearts attenuated infarct size in non-preconditioned recipient hearts (12.9 ± 1.6% vs. 25.0 ± 2.7%), similarly to cardioprotection afforded by IPC (7.3 ± 2.7% vs. 22.1 ± 2.9%) on the donor hearts. Perfusates of IPC hearts depleted of EVs failed to exert cardioprotection in recipient hearts (22.0 ± 2.3%). This is the first demonstration that EVs released from the heart after IPC are necessary for cardioprotection by RIPC, evidencing the importance of vesicular transfer mechanisms in remote cardioprotection.

Background: Extracellular vesicles (EVs) (isolated from blood plasma) are currently being extensively researched, both as biomarkers and for their therapeutic possibilities. One challenging aspect to this research is the efficient isolation of high-purity EVs from blood plasma in quantities sufficient for in vivo experiments. In accordance with this challenge, the aim of this study was to develop an isolation method in which to separate the majority of EVs from major impurities such as lipoprotein particles and the abundant plasma proteins albumin and fibrinogen. Methods: Samples of rat blood were centrifuged to remove cells, platelets, large EVs and protein aggregates without prior filtration. Density gradient ultracentrifugation was performed by loading plasma sample onto 50, 30, and 10% iodixanol layers and then centrifuged at 120,000 ×g for 24 h. Ten fractions (F1-10) were collected from top to bottom. Fractions with the highest EV content were further purified by ultracentrifugation, size exclusion, or bind-elute chromatography. Efficiency and purity were assessed by Western blots. Morphology and size distribution of particles were examined by dynamic light scattering and electron microscopy (EM). Results: The highest band intensities of EV markers Alix, Tsg101 and CD81 were detected by Western blot in F6 of small-scale DGUC (61.5 ± 10.4%; 48.1 ± 5.8%; 41.9 ± 3.8%, respectively) at a density of 1.128-1.174 g/mL, where the presence of vesicles with a mean diameter of 38 ± 2 nm was confirmed by EM and DLS. Only 1.4 ± 0.5% of LDL and chylomicron marker, 3.0 ± 1.3% of HDL marker, and 9.9 ± 0.4% of albumin remained in the EV-rich F6. However, 32.8 ± 1.5% of the total fibrinogen beta was found in this fraction. Second-step purification by UC or SEC did not improve EV separation, while after BEC on HiScreen Capto Core 700 albumin and lipoprotein contamination were below detection limit in EV-rich fractions. However, BEC decreased efficiency of EV isolation, and fibrinogen was still present in EV-rich fractions. Conclusion: This is the first demonstration that DGUC is able to markedly reduce the lipoprotein content of EV isolates while it separates EVs with high efficiency. Moreover, isolation of lipoprotein- and albumin-free EVs from blood plasma can be achieved by DGUC followed by BEC, however, on the expense of reduced EV yield.

NMDA receptors in the prefrontal cortex (PFC) play a crucial role in cognitive functions. Previous research has indicated that angiotensin II (Ang II) affects learning and memory. This study aimed to examine how Ang II impacts NMDA receptor activity in layer V pyramidal cells of the rat PFC. Whole-cell patch-clamp experiments were performed in pyramidal cells in brain slices of 9-12-day-old rats. NMDA (30 μM) induced inward currents. Ang II (0.001-1 µM) significantly enhanced NMDA currents in about 40% of pyramidal cells. This enhancement was reversed by the AT

Abstract Background Cardiac remodelling, a crucial aspect of heart failure, is commonly investigated in preclinical models by quantifying cardiomyocyte cross‐sectional area (CSA) and microvascular density (MVD) via histological methods, such as immunohistochemistry. To achieve this, optimized protocols are needed, and the species specificity is dependent on the antibody used. Lectin histochemistry offers several advantages compared to antibody‐based immunohistochemistry, including as cost‐effectiveness and cross‐species applicability. Direct comparisons between the two methods are lacking from the literature. Methods and results In this study, we compared antibody‐ and lectin‐based methods for the histological assessment of cardiomyocyte CSA (with the use of anti‐laminin and wheat germ agglutinin [WGA]) and microvascular density (utilizing anti‐CD31 and isolectin B4 [ILB4]) using different embedding and antigen/carbohydrate retrieval techniques. Here, we describe a detailed, easy‐to‐use combined lectin histochemistry protocol (WGA and ILB4, ‘CardiLect’ protocol) for the histological assessment of cardiac remodelling. The lectin‐based approach has been evaluated on a cross‐species basis, and its efficacy has been demonstrated in zebrafish, rodents, large animals and human samples. We provide an ImageJ script (‘CardiLect Analyser’) for automated image analysis, validated in a preclinical heart failure model by correlating histological parameters with echocardiographic findings. CSA showed a significant positive correlation with left ventricular (LV) mass ( P = 0.0098, r S = 0.7545) and significant negative correlation with markers of systolic function, such as ejection fraction (EF) ( P = 0.0402, r S = −0.6364). Microvascular density showed significant negative correlation with LV mass ( P = 0.0055, r S = −0.7622) and significant positive correlation with EF ( P = 0.0106, r S = 0.7203). Conclusions The described combined lectin histochemistry protocol with the provided ImageJ script is an easy‐to‐use, cost‐effective, cross‐species approach for the histological assessment of cardiac remodelling.

Hypercholesterolemia (HC) induces, propagates and exacerbates cardiovascular diseases via various mechanisms that are yet not properly understood. Extracellular vesicles (EVs) are involved in the pathomechanism of these diseases. To understand how circulating or cardiac-derived EVs could affect myocardial functions, we analyzed the metabolomic profile of circulating EVs, and we performed an in-depth analysis of cardiomyocyte (CM)-derived EVs in HC. Circulating EVs were isolated with Vezics technology from male Wistar rats fed with high-cholesterol or control chow. AC16 human CMs were treated with Remembrane HC supplement and EVs were isolated from cell culture supernatant. The biophysical properties and the protein composition of CM EVs were analyzed. THP1-ASC-GFP cells were treated with CM EVs, and monocyte activation was measured. HC diet reduced the amount of certain phosphatidylcholines in circulating EVs, independently of their plasma level. HC treatment significantly increased EV secretion of CMs and greatly modified CM EV proteome, enriching several proteins involved in tissue remodeling. Regardless of the treatment, CM EVs did not induce the activation of THP1 monocytes. In conclusion, HC strongly affects the metabolome of circulating EVs and dysregulates CM EVs, which might contribute to HC-induced cardiac derangements.

Introduction: Ischemic conditionings (ICon) were intensively investigated and several protective signaling pathways were identified. Previously, we have shown the role of matrix metalloproteinases (MMP) in myocardial ischemia/reperfusion injury (MIRI) and the cardioprotective role of biglycan (BGN), a small leucine-rich proteoglycan in vitro. Here, we hypothesized that cardiac MMP and BGN signaling are involved in the protective effects of ICon. Methods: A reverse target-microRNA prediction was performed by using the miRNAtarget™ 2.0 software to identify human microRNAs with a possible regulatory effect on MMP and BGN, such as on related genes. To validate the identified 1289 miRNAs in the predicted network, we compared them to two cardioprotective miRNA omics datasets derived from pig and rat models of MIRI in the presence of ICons. Results: Among the experimentally measured miRNAs, we found 100% sequence identity to human predicted regulatory miRNAs in the case of 37 porcine and 24 rat miRNAs. Upon further analysis, 42 miRNAs were identified as MIRI-associated miRNAs, from which 24 miRNAs were counter-regulated due to ICons. Conclusions: Our findings highlight 24 miRNAs that potentially regulate cardioprotective therapeutic targets associated with MMPs and BGN in a highly translatable porcine model of acute myocardial infarction.