anatomyЖурнал анатомии и гистопатологииJournal of Anatomy and Histopathology2225-7357N.N. Burdenko Voronezh State Medical University10.18499/2225-7357-2018-7-1-14-26anatomy-573Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL PAPERSУЧАСТИЕ ТУЧНЫХ КЛЕТОК В АДАПТАЦИИ ЖЕЛУДКА МОНГОЛЬСКИХ ПЕСЧАНОК К ГРАВИТАЦИОННОМУ ФАКТОРУTHE PARTICIPATION OF MAST CELLS IN ADAPTATION OF THE STOMACH OF MONGOLIAN GERBILS TO THE GRAVITATIONAL FACTORАтякшинД. А.AtyakshinD. A.

Атякшин Дмитрий Андреевич – доктор медицинских наук, директор НИИ экспериментальной биологии и медицины.

394036, Воронеж, ул. Студенческая, 10

earthmars38@yandex.ruНикитюкД. Б.NikityukD. B.

Никитюк Дмитрий Борисович – доктор медицинских наук, профессор, чл.-корр. РАН, директор ФИЦПББП; профессор кафедры анатомии человека и топографической анатомии МГУ им. М. В. Ломоносова.

109240, Москва, Устьинский проезд, 2/14

КлочковаС. В.KlochkovaS. V.

Клочкова Светлана Валерьевна – доктор медицинских наук, профессор, профессор кафедры анатомии человека ПМГМУ им. И. М. Сеченова; профессор кафедры анатомии человека и топографической анатомии МГУ им. М. В. Ломоносова.

125009, Москва, ул. Моховая, 11, стр. 10

АлексееваН. Т.AlexeevaN. T.

Алексеева Наталия Тимофеевна – доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой нормальной анатомии человека.

394036, Воронеж, ул. Студенческая, 10

БурцеваА. С.BurtsevaA. S.

Бурцева Александра Станиславовна – ассистент кафедры нормальной анатомии человека.

394036, Воронеж, ул. Студенческая, 10

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко» Минздрава РоссииVoronezh N. N. Burdenko State Medical UniversityФГБУН Федеральный исследовательский центр питания и биотехнологии; ФГБОУ ВО Московский государственный университет им. М. В. ЛомоносоваThe Federal Research Centre of Biotechnology and Food Safety; Lomonosov Moscow State UniversityФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет); ФГБОУ ВО Московский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваFirst I.M. Sechenov Moscow State Medical University (Sechenov University); Lomonosov Moscow State University201819042018711426Copyright © Атякшин Д.А., Никитюк Д.Б., Клочкова С.В., Алексеева Н.Т., Бурцева А.С., 20182018Атякшин Д.А., Никитюк Д.Б., Клочкова С.В., Алексеева Н.Т., Бурцева А.С.Atyakshin D.A., Nikityuk D.B., Klochkova S.V., Alexeeva N.T., Burtseva A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://anatomy.elpub.ru/jour/article/view/573

Цель – изучить морфофункциональное состояние популяции тучных клеток (ТК) желудка монгольских песчанок после 12-суточного космического полета.

Материал и методы

Материал и методы. Эксперимент выполнен на 35 монгольских песчанках, 12 из которых находились в условиях 12-суточного космического полета на борту КА «Фотон-М» №3, 11 животных составили группу синхронного эксперимента, моделирующего некоторые условия орбитального полета, 12 особей – виварийную группу. Объект исследования – ТК фундального отдела желудка. Использованы гистохимические (выявление активности хлорацетил эстеразы, окрашивание толуидиновым синим) и иммуноморфологические (идентификация триптазы, химазы тучных клеток и рецептора фактора роста тучных и стволовых клеток – CD117) методики окрашивания.

Результаты

Результаты. После орбитального полета обнаружено уменьшение объема популяции ТК желудка, которое сочеталось с изменением состава секретома и экспрессии рецептора фактора роста тучных и стволовых клеток. Выявлено возрастание численности хлорацетил эстераза-позитивных ТК, увеличение интенсивности миграции предшественников зрелых ТК в оболочки желудка. Снижение триптазасодержащих ТК в популяции, свидетельствующее об активной секреции протеазы под влиянием факторов реального космического полета, сопровождалось возрастанием экспрессии химазы. Результаты синхронного эксперимента по моделированию условий орбитального полета в макете наземной аппаратуры не характеризовались столь выраженными изменениями.

The aim was to study the morphofunctional state of the mast cells (MC) population in the stomach of Mongolian gerbils after a 12-day space flight.

Material and methods

Material and methods. The experiment was performed on 35 Mongolian gerbils, 12 of which were in the 12-day space flight onboard the “Foton-M” No. 3 spacecraft, 11 animals made up a group of synchronous experiments, simulating some conditions of orbital flight, 12 – a vivarium group. The object of the study – the MC of the stomach fundus. Histochemical (revealing the chloroacetyl esterase activity, staining with toluidine blue) and immunomorphological (identification of tryptase, MC chymase and growth factor of MC and stem cells receptor – CD117) staining techniques were used.

Results

Results. A decrease in the volume of the gastric MC population was observed, which was combined with a change in the secretion and expression of the growth factor receptor of mast cells and stem cells after orbital flight. The increase in the number of chloroacetyl esterase-positive MC, in the intensity of migration of mature MC precursors in the gastric membrane was found. The decrease in tryptase-containing MC in the population, indicating the active secretion of protease under the influence of real space flight factors, was accompanied by an increase of chymase expression. The results of the synchronous experiment on modeling the orbital flight conditions in the model of ground equipment were not characterized by such pronounced changes.

Conclusions

Conclusions. MC are a multifunctional element of the stomach anti-gravity system and a promising target for the study of adaptive processes in tissue microenvironment in zero gravity. MC take an active part in the formation of gravisensitivity of the stomach tissue structures of Mongolian gerbils and determine the development of adaptive processes under the influence of weightlessness at the local and systemic levels.

космический полетжелудоктучные клеткивнеклеточный матриксмонгольские песчанкиspace flightstomachfat cellsextracellular matrixMongolian gerbilsReferencesАвцын А. П., Фукс Б. Б. Принципы и методы гистоцитохимического анализа в патологии. Ленинград: Медицина; 1971: 364.Avtsyn A.P., Fuks B.B. Printsipy i metody gistotsitokhimicheskogo analiza v patologii [Principles and methods of histocytochemical analysis in pathology]. Leningrad: Meditsina; 1971: 364(in Russian).Атякшин Д. А., Бурцева А. С., Алексеева Н. Т. Триптаза как полифункциональный компонент секретома тучных клеток. Журнал анатомии и гистопатологии. 2017; 6(1): 121–132.Atiakshin D.A., Burtseva A.S., Alekseeva N.T. Triptaza kak polifunktsional'nyy komponent sekretoma tuchnykh kletok [Tryptase as a Multifunctional Component of Mast Cells' Secretome]. Journal of Anatomy and Histopathology. 2017; 6(1): 121–132(in Russian).Атякшин Д. А., Быков Э. Морфологические изменения стенки желудка монгольских песчанок после 12-суточного орбитального полета на космическом аппарате "ФОТОН-М3". Авиакосмическая и экологическая медицина. 2012; 46(5): 26–33.Atiakshin D.A., Bykov E.G. Morfologicheskie izmeneniya stenki zheludka mongol'skikh peschanok posle 12-sutochnogo orbital'nogo poleta na kosmicheskom apparate "FOTON-M3" [Morphological changes in gastric wall of mongolian gerbils following the 12-day orbital flight aboard FOTON-M3]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2012; 46(5): 26–33(in Russian).Атякшин Д. А., Быков Э. Г., Ильин Е. А., Пашков А. Н. Состояние интерстиция тощей кишки монгольских песчанок после полета на космическом аппарате "ФОТОН-М3". Авиакосмическая и экологическая медицина. 2012; 46(3): 8– 13.Atiakshin D.A., Bykov E.G., Ilyin E.A., Pashkov A.N. Sostoyanie interstitsiya toshchey kishki mongol'skikh peschanok posle poleta na kosmicheskom apparate "FOTON-M3" [Jejinum intersticium in mongolian gerbils after the flight on spacecraft FOTOM-М3]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2012; 46(3): 8–13(in Russian).Афонин Б. В. Гемодинамический механизм, определяющий возникновение гиперсекреторного состояния желудка в условиях микрогравитации. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2013; 47(4): 10–11.Afonin B.V. Gemodinamicheskiy mekhanizm, opredelyayushchiy vozniknovenie gipersekretornogo sostoyaniya zheludka v usloviyakh mikrogravitatsii [Hemodynamic mechanism determining the occurrence hypersecreting stomach condition in microgravity]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2013; 47(4): 10–11(in Russian).Афонин Б. В., Седова Е. А. Состояние пищеварительной системы человека при моделировании эффектов невесомости в условиях иммерсии. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2009: 43(1): 48–52.Afonin B.V., Sedova E.A. Sostoyanie pishchevaritel'noy sistemy cheloveka pri modelirovanii effektov nevesomosti v usloviyakh immersii [Digestive system functioning during simulation of the microgravtty effects on humans by immersion]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2009: 43(1): 48–52(in Russian).Буравкова Л. Б. Проблемы гравитационной физиологии клетки. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2008; 42(6): 10–18.Buravkova L.B. Problemy gravitatsionnoy fiziologii kletki [Problems of gravitational physiology of cell]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2008; 42(6): 10–18(in Russian).Быков Э. Популяционные характеристики тканевых базофилов. Сборник научных трудов VIII Всероссийской конференции по патологии клетки. Москва: МДВ; 2010: 45–47.Bykov E.G. Populyatsionnye kharakteristiki tkanevykh bazofilov [The Population Characteristics of Mast Cells]. VIII Vserossiyskaya konferentsiya po patologii kletki: sbornik trudov [VIII Russian conference on pathology of the cell: proceedings of the conference]. Moscow; 2010: 45–47 (in Russian)(in Russian).Гурьева Т. С., Дадашева О. А., Медникова Е. И. и др. Гистогенез внутренних органов эмбрионов японского перепела, развившихся в условиях невесомости. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2009; 43(6): 8–13.Gurieva T.S.,Dadasheva O.A.,Mednikova E.I.,et al. Gistogenez vnutrennikh organov embrionov yaponskogo perepela, razvivshikhsya v usloviyakh nevesomosti [Histogeny of the visceral organs of embryonic japanese quails developed in the microg environment]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2009; 43(6): 8–13(in Russian).Ильин Е. А., Смирнов И. А., Солдатов П. Э., Орлов О. И. Эксперимент с монгольскими песчанками в полете космического аппарата «Фотон-М3». Авиакосмическая и экологическая медицина. 2009; 43(4): 21–25.IIyin Eu.A., Smirnov I.A., Soldatov P.E., Orlov O.I. Eksperiment s mongol'skimi peschankami v polete kosmicheskogo apparata «Foton-M3» [Gerbil experiment in the flight of spacecraft "FOTON-M3"]. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2009; 43(4): 21–25(in Russian).Омельяненко Н. П., Слуцкий Л. И. Соединительная ткань (гистофизиология и биохимия). Под ред. С.П.Миронова. М.: Известия; 2009:380.Omelyanenko N.P., Slutsky L.I. Soedinitel'naya tkan' (gistofiziologiya i biokhimiya) [Connective tissue. Histophysiology and biochemistry]. Ed by S.P.Mironova. M.: Izvestiya; 2009: 380.Смирнов К. В., Уголев А. М. Пищеварение и всасывание. Человек в космическом полете. Космическая биология и медицина. Под ред. В.В. Антипова, А.И.Григорьева, К.Л. Хантун. М.: Наука; 1997: 3(1): 357–401.Smirnov K. V., Ugolev A. M. Pishchevarenie i vsasyvanie. Chelovek v kosmicheskom polete. Kosmicheskaya biologiya i meditsina[Digestion and absorption. Human in spaceflight. Space biology and medicine]. ed. By Antipov V.V., Grigor'ev A.I., Khantun K.L. Moscow: Nauka; 1997. 3(1): 357– 401 (in Russian).Atiakshin D., Samoilova V., Buchwalow I., Boecker W., Tiemann M. Characterization of mast cell populations using different methods for their identification. Histochemistry and Cell Biology. 2017; 147(6): 683–694.Atiakshin D., Samoilova V., Buchwalow I., Boecker W., Tiemann M. Characterization of mast cell populations using different methods for their identification. Histochemistry and Cell Biology. 2017; 147(6): 683–694.Caughey G. H. Mast cell proteases as pharmacological targets. Eur. J. Pharmacol. 2016; 778: 44– 55.Caughey G. H. Mast cell proteases as pharmacological targets. Eur. J. Pharmacol. 2016; 778: 44– 55.Caughey G. H. Mast cell tryptases and chymases in inflammation and host defense. Immunol. Rev. 2007; 217: 141–154.Caughey G. H. Mast cell tryptases and chymases in inflammation and host defense. Immunol. Rev. 2007; 217: 141–154.Dell'Italia L. J., Collawn J. F., Ferrario C. M. Multifunctional Role of Chymase in Acute and Chronic Tissue Injury and Remodeling. Circ Res. 2018; 122(2):319–336.Dell'Italia L. J., Collawn J. F., Ferrario C. M. Multifunctional Role of Chymase in Acute and Chronic Tissue Injury and Remodeling. Circ Res. 2018; 122(2):319–336.Douaiher J., Succar J., Lancerotto L. et al. Development of Mast Cells and Importance of Their Tryptase and Chymase Serine Proteases in Inflammation and Wound Healing. Adv. Immunol. 2014; 122: P.211–252.Douaiher J., Succar J., Lancerotto L. et al. Development of Mast Cells and Importance of Their Tryptase and Chymase Serine Proteases in Inflammation and Wound Healing. Adv. Immunol. 2014; 122: P.211–252.Enerbäck L. Mucosal mast cells in the rat and in man. Int. Arch. Allergy Appl. Immunol. 1987; 82(3–4): 249–255.Enerbäck L. Mucosal mast cells in the rat and in man. Int. Arch. Allergy Appl. Immunol. 1987; 82(3–4): 249–255.Goldstein S. M., Leong J., Schwartz L. B., Cooke D. Protease composition of exocytosed human skin mast cell protease-proteoglycan complexes. Tryptase resides in a complex distinct from chymase and carboxypeptidase. The Journal of immunology: official journal of the American Association of Immunologists. 1992; 148(8): 2475– 2482.Goldstein S. M., Leong J., Schwartz L. B., Cooke D. Protease composition of exocytosed human skin mast cell protease-proteoglycan complexes. Tryptase resides in a complex distinct from chymase and carboxypeptidase. The Journal of immunology: official journal of the American Association of Immunologists. 1992; 148(8): 2475–2482.Gruber B. L., Marchese M. J., Suzuki K. et al. Synovial procollagenase activation by human mast cell tryptase dependence upon matrix metalloproteinase 3 activation. The Journal of clinical investigation. 1989; 84(5): 1657–1662.Gruber B. L., Marchese M. J., Suzuki K. et al. Synovial procollagenase activation by human mast cell tryptase dependence upon matrix metalloproteinase 3 activation. The Journal of clinical investigation. 1989; 84(5): 1657–1662.Hallgren J., Pejler G. Biology of mast cell tryptase. An inflammatory mediator. Federation of European Biochemical Societies journal. 2006. 273(9): 1871–1895.Hallgren J., Pejler G. Biology of mast cell tryptase. An inflammatory mediator. Federation of European Biochemical Societies journal. 2006. 273(9): 1871–1895.Harm D. L. Changes in gastric myoelectric activity during space flight. Digestive diseases and sciences. 2002; 47(8): 1737–1745.Harm D. L. Changes in gastric myoelectric activity during space flight. Digestive diseases and sciences. 2002; 47(8): 1737–1745.Immunohistochemistry: Basics and Methods, 1st Edition. ed. I.B. Buchwalow, W. Boecker. London: New York: Springer; 2010; 158.Immunohistochemistry: Basics and Methods, 1st Edition. ed. I.B. Buchwalow, W. Boecker. London: New York: Springer; 2010; 158.Jarido V., Kennedy L., Hargrove L. et al. The emerging role of mast cells in liver disease. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2017; 313(2): 89–101.Jarido V., Kennedy L., Hargrove L. et al. The emerging role of mast cells in liver disease. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2017; 313(2): 89–101.Lees M., Taylor D. J., Woolley D. E., Lees M. Mast cell proteinases activate precursor forms of collagenase and stromelysin, but not of gelatinases A and B. European journal of biochemistry. 1994; 223(1): 171–177.Lees M., Taylor D. J., Woolley D. E., Lees M. Mast cell proteinases activate precursor forms of collagenase and stromelysin, but not of gelatinases A and B. European journal of biochemistry. 1994; 223(1): 171–177.Lojda Z. Enzyme Histochemistry. A Laboratory Manual. Berlin; Heidelberg; New York: Springer, 1976: 300.Lojda Z. Enzyme Histochemistry. A Laboratory Manual. Berlin; Heidelberg; New York: Springer, 1976: 300.Olivera A., Beaven M. A., Metcalfe D. D. Mast cells signal their importance in health and disease. J Allergy Clin Immunol. 2018; S00916749(18)30225-2. doi: 10.1016/j.jaci.2018.01.034.Olivera A., Beaven M. A., Metcalfe D. D. Mast cells signal their importance in health and disease. J Allergy Clin Immunol. 2018; S0091-6749(18)302252. doi: 10.1016/j.jaci.2018.01.034.Saarinen J., Kalkkinen N., Welgus H. G., Kovanen P. T. Activation of human interstitial procollagenase through direct cleavage of the Leu83-Thr84 bond by mast cell chymase. J. Biol. Chem. 1994; 269: 18134–18140.Saarinen J., Kalkkinen N., Welgus H. G., Kovanen P. T. Activation of human interstitial procollagenase through direct cleavage of the Leu83-Thr84 bond by mast cell chymase. J. Biol. Chem. 1994; 269: 18134–18140.Sridharan G., Shankar A. A. Toluidine blue: A review of its chemistry and clinical utility. Journal of Oral and Maxillofacial Pathology. 2012; 16(2): 251–255.Sridharan G., Shankar A. A. Toluidine blue: A review of its chemistry and clinical utility. Journal of Oral and Maxillofacial Pathology. 2012; 16(2): 251–255.Vukman K. V., Försönits A., Oszvald Á. et al. Mast cell secretome: Soluble and vesicular components. Semin. Cell Dev. Biol. 2017; 67: 65–73.doi: 10.1016/j.semcdb.2017.02.002.Vukman K. V., Försönits A., Oszvald Á. et al. Mast cell secretome: Soluble and vesicular components. Semin. Cell Dev. Biol. 2017; 67: 65–73.doi: 10.1016/j.semcdb.2017.02.002.Welle M. Development, significance, and heterogeneity of mast cells with particular regard to the mast cell-specific proteases chymase and tryptase. J. Leukoc. Biol. 1997; 61(3): 233–245.Welle M. Development, significance, and heterogeneity of mast cells with particular regard to the mast cell-specific proteases chymase and tryptase. J. Leukoc. Biol. 1997; 61(3): 233–245.Wernersson S., Pejler G. Mast cell secretory granules: armed for battle. Nat Rev Immunol. 2014; 147: 478–494.Wernersson S., Pejler G. Mast cell secretory granules: armed for battle. Nat Rev Immunol. 2014; 147: 478–494.

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