anatomyЖурнал анатомии и гистопатологииJournal of Anatomy and Histopathology2225-7357N.N. Burdenko Voronezh State Medical University10.18499/2225-7357-2023-12-2-22-29anatomy-1754Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL PAPERSПопуляция тучных клеток желудка крыс в условиях наземного моделирования невесомости и раннего периода реадаптацииGastric mast cell population in rats under ground-simulated weightlessness conditions and in early readaptation periodhttps://orcid.org/0009-0004-3785-4285ЖуковА. А.ZhukovA. A.

Александр Андреевич Жуков, аспирант

Воронеж

Aleksandr A. Zhukov, postgraduate student 

Voronezh

alexanderzhukov1993@icloud.comhttps://orcid.org/0000-0003-1510-8543АлексееваН. Т.AlexeevaN. T.

Наталия Тимофеевна Алексеева, д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой

кафедра нормальной анатомии человека

Воронеж

Nataliya T. Alexeeva, Doct. Sci. (Med.), Professor; head of department

human anatomy department

Voronezh

alexeevant@list.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9185-4578ШишкинаВ. В.ShishkinaV. V.

Виктория Викторовна Шишкина, канд. мед. наук, директор НИИ, доцент

НИИ экспериментальной биологии и медицины

кафедра гистологии

394036

ул. Студенческая, 10

Воронеж

Viktoriya V. Shishkina, Cand. Sci. (Med.), head of the Scientific Research Institute, associate professor

Scientific Research Institute of experimental biology and medicine

Department of histology

394036

ul. Studencheskaya, 10

Voronezh

4128069@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9990-535XСамойленкоТ. В.SamoilenkoT. V.

Татьяна Валерьевна Самойленко, научный сотрудник

НИИ экспериментальной биологии и медицины

Воронеж

Tat'yana V. Samoilenko, researcher

Scientific Research Institute of experimental biology and medicine

Voronezh

antailkka@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4813-8466ГорюшкинаЕ. С.GoryushkinaE. S.

Елена Сергеевна Горюшкина, лаборант

НИИ экспериментальной биологии и медицины

Воронеж

Elena S. Goryushkina, laboratory assistant

Scientific Research Institute of experimental biology and medicine

Voronezh

goruskinaalt@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2136-8272ЗолотареваС. Н.ZolotarevaS. N.

Светлана Николаевна Золотарева, канд. биол. наук, доцент

кафедра гистологии

Воронеж

Svetlana N. Zolotareva, Cand. Sci. (Bio.), associate professor

Department of histology

Voronezh

zol2009sn@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3649-5642БудневскаяС. А.BudnevskayaS. A.

София Андреевна Будневская, студент

Воронеж

Sofiya A. Budnevskaya, student

Voronezh

budnev@list.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8920-8059ИвановаЕ. Е.IvanovaE. E.

Елена Евгеньевна Иванова, ассистент

кафедра гистологии

Воронеж

Elena E. Ivanova, Cand. Sci. (Med.), teaching assistant

Department of histology

Voronezh

89155888871@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2041-7607КлочковаС. В.KlochkovaS. V.

Светлана Валерьевна Клочкова, д-р мед. наук, профессор

кафедра анатомии человека

Москва

Svetlana V. Klochkova, Doct. Sci. (Med.), Professor

human anatomy department

Moscow

swetlana.chava@yandex.ruВоронежский государственный медицинский университет им. Н. Н. БурденкоРоссияN. N. Burdenko Voronezh State Medical UniversityRussian FederationРоссийский университет дружбы народов им. Патриса ЛумумбыРоссияPatrice Lumumba Peoples’ Friendship University of RussiaRussian Federation2023080720231222229Copyright © Жуков А.А., Алексеева Н.Т., Шишкина В.В., Самойленко Т.В., Горюшкина Е.С., Золотарева С.Н., Будневская С.А., Иванова Е.Е., Клочкова С.В., 20232023Жуков А.А., Алексеева Н.Т., Шишкина В.В., Самойленко Т.В., Горюшкина Е.С., Золотарева С.Н., Будневская С.А., Иванова Е.Е., Клочкова С.В.Zhukov A.A., Alexeeva N.T., Shishkina V.V., Samoilenko T.V., Goryushkina E.S., Zolotareva S.N., Budnevskaya S.A., Ivanova E.E., Klochkova S.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://anatomy.elpub.ru/jour/article/view/1754

   Воздействие на пищеварительную систему измененной гравитации является одной из актуальных проблем космической биологии и медицины. Изучение влияния невесомости на функционирование тучных клеток (ТК) в органах желудочно-кишечного тракта обуславливается их полифункциональностью и участием в формировании адаптационных и патологических процессов.

   Целью исследования явилось изучение морфофункционального состояния ТК в оболочках желудка крыс линии Wistar при наземном моделировании условий невесомости в течение 14 суток и 3-дневного периода восстановления.

   Материал и методы

   Материал и методы. Проведено экспериментальное исследование на аутбредных половозрелых белых крысах самцах стока Wistar. ТЧМТ (основная группа, n = 30) моделировалась под наркозом (Zoletil-100) на оригинальной установке. Для контроля использовали интактных животных (n = 6). Морфологическую оценку нервной ткани гиппокампа (СА1, СА3) осуществляли при помощи световой микроскопии (окраска гематоксилин–эозином, тионином по Нисслю), иммуногистохимической реакции на синаптофизин (p38), Caspase 3, GFAP и морфометрических методов исследования (программа ImageJ 1.53) в контроле и через 1, 3, 7, 14, 30 сут после ТЧМТ. Проверку статистических гипотез проводили с помощью непараметрических методов (критерии Колмогорова–Смирнова, Краскела–Уоллиса, Манна–Уитни, Вилкоксона, Спирмена) в программе Statistica 10.0.

   Результаты

   Результаты. Эксперимент проведен на 3 группах крыс линии Wistar: контрольной, опытной, подвергнутой антиортостатическому вывешиванию и группе 3-дневного восстановления, по 7 животных в каждой. Идентификация ТК осуществлялась с помощью окрашивания по Май–Грюнвальду с докрашиванием раствором Гимза и иммуногистохимической детекции триптазы. Статистическая обработка осуществлялась с использованием SPSS 13 с применением параметрических и непараметрических критериев.

   Заключение

   Заключение. Полученные результаты указывают на грависенситивность некоторых структурных компонентов желудка, а также подтверждают участие тучных клеток и их секретома в формировании адаптивных реакций как на клеточном, так и на тканевом уровне в ответ на воздействие эффектов измененной гравитации.

   The effect of altered gravity on the digestive system is one of the challenging issues in space biology and medicine. The study of the effect of weightlessness on the mast cell (MC) functioning in the gastrointestinal organs is determined by their multifunctionality and participation in the developing adaptive and pathological processes.

   The aim of the study was to investigate the morphofunctional state of MCs in the stomach membranes of Wistar rats during 14 days of ground-based simulated weightlessness conditions and in a 3-day recovery period.

   Material and methods

   Material and methods. The experiment involved 3 groups of Wistar rats: control, experimental – exposed to antiorthostatic suspension – and a 3-day-recovery group, 7 animals each, respectively. Identification of MCs was carried out using May-Grunwald staining with additional staining with Giemsa solution and immunohistochemical tryptase detection. The results obtained were statistically processed with SPSS 13 using parametric and non-parametric criteria.

   Results

   Results. A significantly increased number of metachromatic MC population was found only in the mucosa in animals of the antiorthostatic suspension and 3-day-recovery groups compared to the vivarium control. There was a sharp decrease in degranulating forms of MCs in the submucosalcoat in animals of the 3-day-recovery group compared to the control. A significantly increased number of degranulating forms of MCs was revealed in the muscle membrane in animals of the antiorthostatic suspension group. Immunohistochemical staining of MCs with antibodies to tryptase, in contrast to staining for metachromasia, allowed identifying a significant representation of tryptase-positive cells in the gastric mucosa in animals of the 3-day-recovery group.

   Conclusion

   Conclusion. The results obtained support gravisensitivity of certain structural components of the stomach, and also evidence MC and their secretome participation in the developing adaptive responses to the effects of altered gravity both at the cellular and tissue levels.

антиортостатическое вывешиваниереадаптациятучные клеткитриптазаметахромазияжелудокantiorthostatic suspensionreadaptationmast cellstryptasemetachromasiastomachReferencesАтякшин Д. А., Алексеева Н. Т., Клочкова С. В., Никитюк Д. Б. Состояние коллагеновых волокнистых структур экстрацеллюлярного матрикса соединительной ткани желудка и кишечника мышей после 30-суточного орбитального полета. Вопросы питания. 2019; 88 (1): 26–40. doi: 10.24411/0042-8833-2019-10003.Atiakshin D. A., Alexeeva N. T., Klochkova S. V., Nikityuk D. B. Extracellular matrix collagen fiber structures of the gastrointestinal connective tissues in mice after a 30 day orbital flight. Problems of Nutrition. 2019 Feb 28; 88 (1): 26–40. doi: 10.24411/0042-8833-2019-10003 (In Russ.).Бурцева А. С. Состояние тучных клеток слизистой оболочки тощей кишки монгольских песчанок после наземного моделирования физиологических эффектов микрогравитации различной продолжительности. Журнал анатомии и гистопатологии. 2017; 6 (2): 14–20.Burtseva A. S. State of Mast Cells Jejunal Mucosa Mongolian Gerbils After Ground Based Control Experiment of Physiological Effects of Varying Duration Microgravity. Journal of Anatomy and Histopathology. 2017; 6 (2): 14–20 (In Russ.).Самойленко Т. В., Шишкина В. В., Антакова Л. Н., Атякшин Д. А. Гладкая мышечная ткань – перспективная мишень трансляционных исследований в космической биомедицине. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2022; 56 (6): 5–15. doi: 10.21687/0233-528X-2022-56-6-5-15Samoylenko T. V., Shishkina V. V., Antakova L. N., Atyakshin D. A. Smooth muscle tissue is a promising target for translational research in space biomedicine. Aerospace and Environmental Medicine. 2022; 56 (6): 5–15. doi: 10.21687/0233-528X-2022-56-6-5-15 (In Russ.).Afshinnekoo E., Scott R. T,, MacKay M. J., et al. Fundamental biological features of spaceflight: advancing the field to enable deep-space exploration. Cell. 2020; 183 (5): 1162–84. doi: 10.1016/j.cell.2020.10.050Afshinnekoo E., Scott R. T,, MacKay M. J., et al. Fundamental biological features of spaceflight: advancing the field to enable deep-space exploration. Cell. 2020; 183 (5): 1162–84. doi: 10.1016/j.cell.2020.10.050Andreeva E., Matveeva D., Zhidkova O., Zhivodernikov I., Kotov O., Buravkova L. Real and Simulated Microgravity: Focus on Mammalian Extracellular Matrix. Life. 2022 Aug 29; 12 (9):1343. doi: 10.3390/life12091343Andreeva E., Matveeva D., Zhidkova O., Zhivodernikov I., Kotov O., Buravkova L. Real and Simulated Microgravity: Focus on Mammalian Extracellular Matrix. Life. 2022 Aug 29; 12 (9):1343. doi: 10.3390/life12091343Buravkova L., Larina I. V., Andreeva E., Grigoriev A. I. Microgravity Effects on the Matrisome. Cells. 2021 Aug 27; 10 (9): 2226–6. doi: 10.3390/cells10092226Buravkova L., Larina I. V., Andreeva E., Grigoriev A. I. Microgravity Effects on the Matrisome. Cells. 2021 Aug 27; 10 (9): 2226–6. doi: 10.3390/cells10092226Grimm D. Microgravity and Space Medicine. International Journal of Molecular Sciences. 2021 Jun 22; 22 (13): 6697. doi: 10.3390/ijms22136697Grimm D. Microgravity and Space Medicine. International Journal of Molecular Sciences. 2021 Jun 22; 22 (13): 6697. doi: 10.3390/ijms22136697Elieh Ali Komi D., Wöhrl S., Bielory L. Mast Cell Biology at Molecular Level: a Comprehensive Review. Clinical Reviews in Allergy & Immunology. 2019 Dec 12; 58 (3): 342–65. doi: 10.1007/s12016-019-08769-2Elieh Ali Komi D., Wöhrl S., Bielory L. Mast Cell Biology at Molecular Level: a Comprehensive Review. Clinical Reviews in Allergy & Immunology. 2019 Dec 12; 58 (3): 342–65. doi: 10.1007/s12016-019-08769-2Fischer V., Ragipoglu D., Diedrich J., Steppe L., Dudeck A., Schütze K., et al. Mast Cells Trigger Disturbed Bone Healing in Osteoporotic Mice. Journal of Bone and Mineral Research. 2021 Oct 21; 37 (1): 137–51. doi: 10.1002/jbmr.4455Fischer V., Ragipoglu D., Diedrich J., Steppe L., Dudeck A., Schütze K., et al. Mast Cells Trigger Disturbed Bone Healing in Osteoporotic Mice. Journal of Bone and Mineral Research. 2021 Oct 21; 37 (1): 137–51. doi: 10.1002/jbmr.4455Kim M., Jang G., Kim K. S., Shin J. Detrimental effects of simulated microgravity on mast cell homeostasis and function. Front Immunol. 2022 Dec 16; 13: 1055531. doi: 10.3389/fimmu.2022.1055531Kim M., Jang G., Kim K. S., Shin J. Detrimental effects of simulated microgravity on mast cell homeostasis and function. Front Immunol. 2022 Dec 16; 13: 1055531. doi: 10.3389/fimmu.2022.1055531Rystel-Whittemore M., Dileepan K. N., Wood J. G. Mast Cell: a Multi-Functional Master Cell. Frontiers in Immunology. 2016 Jan 6; 6 (620). doi: 10.3389/fimmu.2015.00620Rystel-Whittemore M., Dileepan K. N., Wood J. G. Mast Cell: a Multi-Functional Master Cell. Frontiers in Immunology. 2016 Jan 6; 6 (620). doi: 10.3389/fimmu.2015.00620Lu S. Y., Guo S., Chai S. B., Yang J. Q., Yue Y., Li H., et al. Proteomic analysis of the effects of simulated microgravity in human gastric mucosal cells. Life Sciences in Space Research. 2022 Feb; 32: 26–37. doi: 10.1016/j.lssr.2021.10.001Lu S. Y., Guo S., Chai S. B., Yang J. Q., Yue Y., Li H., et al. Proteomic analysis of the effects of simulated microgravity in human gastric mucosal cells. Life Sciences in Space Research. 2022 Feb; 32: 26–37. doi: 10.1016/j.lssr.2021.10.001Nelson M. C., Zhang X., Genta R. M., Turner K. T., Eitan Podgaetz, Paris S., et al. Lower esophageal sphincter muscle of patients with achalasia exhibits profound mast cell degranulation. Neurogastroenterol Motil. 2020 Dec 6; 33 (5): e14055. doi: 10.1111/nmo.14055Nelson M. C., Zhang X., Genta R. M., Turner K. T., Eitan Podgaetz, Paris S., et al. Lower esophageal sphincter muscle of patients with achalasia exhibits profound mast cell degranulation. Neurogastroenterol Motil. 2020 Dec 6; 33 (5): e14055. doi: 10.1111/nmo.14055Ogneva I. V. Transversal Stiffness and Beta-Actin and Alpha-Actinin-4 Content of the M. Soleus Fibers in the Conditions of a 3-Day Reloading after 14-Day Gravitational Unloading. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011; 2011: 1–7. doi: 10.1155/2011/393405Ogneva I. V. Transversal Stiffness and Beta-Actin and Alpha-Actinin-4 Content of the M. Soleus Fibers in the Conditions of a 3-Day Reloading after 14-Day Gravitational Unloading. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011; 2011: 1–7. doi: 10.1155/2011/393405Patel S. The effects of microgravity and space radiation on cardiovascular health: From low-Earth orbit and beyond. IJC Heart & Vasculature. 2020 Oct; 30: 100595. doi: 10.1016/j.ijcha.2020.100595Patel S. The effects of microgravity and space radiation on cardiovascular health: From low-Earth orbit and beyond. IJC Heart & Vasculature. 2020 Oct; 30: 100595. doi: 10.1016/j.ijcha.2020.100595Rönnberg E., Melo F. R., Pejler G. Mast Cell Proteoglycans. Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 2012 Aug 16; 60 (12): 950–62. doi: 10.1369/0022155412458927Rönnberg E., Melo F. R., Pejler G. Mast Cell Proteoglycans. Journal of Histochemistry & Cytochemistry. 2012 Aug 16; 60 (12): 950–62. doi: 10.1369/0022155412458927Salatino A., Claudio Lo Iacono, Gammeri R., Chiadò S. T., Lambert J., Dominika Sulcova, et al. Zero gravity induced by parabolic flight enhances automatic capture and weakens voluntary maintenance of visuospatial attention. NPJ Microgravity. 2021 Jul 27; 7 (1). NPJ Microgravity. 2021; 7 (1): 29. doi: 10.1038/s41526-021-00159-3Salatino A., Claudio Lo Iacono, Gammeri R., Chiadò S. T., Lambert J., Dominika Sulcova, et al. Zero gravity induced by parabolic flight enhances automatic capture and weakens voluntary maintenance of visuospatial attention. NPJ Microgravity. 2021 Jul 27; 7 (1). NPJ Microgravity. 2021; 7 (1): 29. doi: 10.1038/s41526-021-00159-3Shishkina V. V., Kostin A., Volodkin, Samoilova V., Buchwalow I. B., Tiemann M., et al. The Remodeling of Dermal Collagen Fibrous Structures in Mice under Zero Gravity: The Role of Mast Cells. International Journal of Molecular Sciences. 2023 Jan 18; 24 (3): 1939–9. doi: 10.3390/ijms24031939Shishkina V. V., Kostin A., Volodkin, Samoilova V., Buchwalow I. B., Tiemann M., et al. The Remodeling of Dermal Collagen Fibrous Structures in Mice under Zero Gravity: The Role of Mast Cells. International Journal of Molecular Sciences. 2023 Jan 18; 24 (3): 1939–9. doi: 10.3390/ijms24031939Spatz J. M., Fulford M. H., Tsai A., Gaudilliere D., Hedou J., Ganio E., et al. Human immune system adaptations to simulated microgravity revealed by single-cell mass cytometry. Scientific Reports. 2021 Jun 7; 11 (1): 11872. doi: 10.1038/s41598-021-90458-2Spatz J. M., Fulford M. H., Tsai A., Gaudilliere D., Hedou J., Ganio E., et al. Human immune system adaptations to simulated microgravity revealed by single-cell mass cytometry. Scientific Reports. 2021 Jun 7; 11 (1): 11872. doi: 10.1038/s41598-021-90458-2

The authors declare that there are no conflicts of interest present.