morphoМорфологические ведомостиMorphological newsletter1812-31712686-8741Private Medical University REAVIZ10.20340/mv-mn.2025.33(4).983morpho-983Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯRESEARCH ARTICLESМОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТУЧНЫХ КЛЕТОК В ОРГАНАХ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МОНГОЛЬСКИХ ПЕСЧАНОК ПОСЛЕ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТАMORPHOFUNCTIONAL FEATURES OF MAST CELLS IN THE DIGESTIVE SYSTEM ORGANS OF MONGOLIAN GERBILS AFTER SPACE FLIGHTБурцеваАлександра СтаниславовнаBurtsevaAleksandra S.

кандидат медицинских наук, ассистент кафедры нормальной анатомии человека

Candidate of Medical Sciences, Assistant of the Department of Normal Human Anatomy

burtseva-alex@rambler.ruАлексееваНаталия ТимофеевнаAlekseevaNataliya T.

профессор, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой нормальной анатомии человека

Professor, Doctor of Medical Sciences, Head of the Department of Normal Human Anatomy 

alexeevant@list.ruКварацхелияАнна ГуладиевнаKvaratskheliyaAnna G.

доцент, кандидат биологических наук, доцент кафедры нормальной анатомии человека

Docent, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Normal Human Anatomy 

anna_kvar_83@mail.ruКокореваТатьяна ВладимировнаKokorevaTat'yana V.

кандидат медицинских наук, доцент кафедры анатомии человека

Candidate of Medical Sciences, Associate Professor of the Department of Human Anatomy

burtseva-alex@rambler.ruБахметАнастасия АнатольевнаBakhmetAnastasiya A.

доцент, доктор медицинских наук, профессор кафедры анатомии человека института анатомии и морфологии имени академика Ю.М. Лопухина 

Docent, Doctor of Medical Sci-ences, Professor of the Department of Human Anatomy of the Yu.M. Lopukhin Institute of Anatomy and Morphology

burtseva-alex@rambler.ruФетисовСергей ОлеговичFetisovSergey O.

кандидат биологических наук, ассистент кафедры нормальной анатомии человека

Candidate of Biological Sciences, Assistant Professor of the Department of Normal Human Anatomy 

fetisovbiol@yandex.ruВоронежский государственный медицинский университет имени Н.Н. Бурденко, ВоронежРоссияN.N. Burdenko Voronezh State Medical University, VoronezRussian FederationРоссийский университет дружбы народа им. Патриса Лумумбы, МоскваРоссияPatrice Lumumba Russian People's Friendship University, MoscowRussian FederationРоссийский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова, Москва, РоссияРоссияN.I. Pirogov Russian National Research Medical University, MoscowRussian Federation202528012026334id-983Copyright © Бурцева А.С., Алексеева Н.Т., Кварацхелия А.Г., Кокорева Т.В., Бахмет А.А., Фетисов С.О., 20262026Бурцева А.С., Алексеева Н.Т., Кварацхелия А.Г., Кокорева Т.В., Бахмет А.А., Фетисов С.О.Burtseva A.S., Alekseeva N.T., Kvaratskheliya A.G., Kokoreva T.V., Bakhmet A.A., Fetisov S.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.morpholetter.com/jour/article/view/983

Актуальность. Пищеварительная система является одной из основных систем, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Оценка структурно-функциональных изменений в органах этой системы имеет важное значение для выявления компенсаторно-приспособительных реакций организма при воздействии факторов космического полёта. Тучные клетки играют ключевую роль в регуляции местного гомеостаза и адаптационных процессах, однако их морфофункциональное состояние при воздействии невесомости остаётся недостаточно изученным.Цель исследования: изучить морфофункциональные особенности тучных клеток в органах пищеварительной системы монгольских песчанок после орбитального полёта.Материалы и методы. Эксперимент выполнен на монгольских песчанках Meriones unguiculatus (самцах) в рамках научно-исследовательского проекта космического аппарата «Фотон-М» №3 (полёт 14–26 сентября 2007 г.). Сформированы три группы животных: полётная группа (n=не указано), группа синхронного наземного эксперимента в маке-те полётной аппаратуры, группа виварийного контроля. Дополнительно проведён 12-суточный наземный эксперимент по антиортостатическому вывешиванию по методике Ильина-Новикова в модификации Морей-Холтон. Фрагменты фундального отдела желудка фиксировали в 10% нейтральном формалине, часть материала – в формалине с 0,5% цетилпиридинхлоридом. Использованы гистохимические (окраска толуидиновым синим, определение актив-ности хлорацетатэстеразы) и иммуногистохимические методы (выявление триптазы, химазы, c-Kit/CD117). Раздельно изучали субпопуляцию мукозных тучных клеток слизистой оболочки и соединительнотканных тучных клеток других оболочек.Результаты. У контрольных животных основная масса тучных клеток локализовалась в слизистой оболочке желудка, преимущественно в нижней трети желёз. Синхронный эксперимент показал увеличение частоты обнаружения тучных клеток в верхней трети слизистой оболочки и усиление процессов дегрануляции. После космического полёта наблюдалось снижение общего количества метахроматичных и триптаза-позитивных тучных клеток в слизистой оболочке, но увеличение численности хлорацетатэстераза-позитивных, химазапозитивных и CD117+ клеток. Усиливалась экспрессия химазы, особенно выраженная в слизистой оболочке. Активизировались процессы секреции с увеличением доли тучных клеток в состоянии экзоцитоза и лизиса гранул. При антиортостатическом вывешивании отмечено увеличение численности тучных клеток во всех слоях желудка, усиление экспрессии химазы и активизация механизмов секреции.Заключение. Факторы космического полёта и моделирование эффектов невесомости вызывают значительные изменения в популяции тучных клеток желудка монгольских песчанок, проявляющиеся перераспределением субпопуляций, изменением протеазного профиля с усилением экспрессии химазы, активизацией секреторной активности и миграцией CD117-позитивных клеток-предшественников. Эти изменения отражают активное участие тучных клеток в адаптационных процессах пищеварительной системы к условиям космического полёта.

Background

Background. The digestive system is one of the main systems ensuring vital activity of the organism. Assessment of structural and functional changes in the organs of this system is important for identifying compensatory-adaptive reactions during space flight. Mast cells play a key role in regulating local homeostasis and adaptive processes; however, their morphofunctional state under weightlessness remains insufficiently studied.

Aim

Aim. To study the morphofunctional features of mast cells in the digestive system organs of Mongolian gerbils after orbital flight.

Materials and Methods

Materials and Methods. The experiment was performed on male Mongolian gerbils Meriones unguiculatus as part of the Foton-M No. 3 spacecraft research project (flight September 14–26, 2007). Three groups of animals were formed: flight group, synchronous ground experiment group in flight equipment mockup, and vivarium control group. Additionally, a 12-day ground experiment with antiorthostatic suspension using the Ilyin-Novikov method in the Morey-Holton modification was conducted. Fragments of the fundal stomach were fixed in 10% neutral formalin, with some material fixed in formalin containing 0.5% cetylpyridinium chloride. Histochemical (toluidine blue staining, chloroacetate esterase activity determination) and immunohistochemical methods (detection of tryptase, chymase, c-Kit/CD117) were used. Mucosal and connective tissue mast cell subpopulations were studied separately.

Results

Results. In control animals, the main mass of mast cells was localized in the gastric mucosa, predominantly in the lower third of the glands. The synchronous experiment showed increased frequency of mast cell detection in the upper third of the mucosa and enhanced degranulation processes. After space flight, a decrease in the total number of metachromatic and tryptase-positive mast cells in the mucosa was observed, but an increase in chloroacetate esterase-positive, chymase-positive, and CD117+ cells occurred. Chymase expression was enhanced, particularly pronounced in the mucosa. Secretory processes were activated with an increase in the proportion of mast cells in the state of exocytosis and granule lysis. During antiorthostatic suspension, an increase in mast cell numbers in all stomach layers, enhanced chymase expression, and activation of secretory mechanisms were noted.

Conclusion

Conclusion. Space flight factors and simulation of weightlessness effects cause significant changes in the mast cell population of Mongolian gerbil stomach, manifested by subpopulation redistribution, changes in protease profile with enhanced chymase expression, activation of secretory activity, and migration of CD117-positive progenitor cells. These changes reflect active participation of mast cells in adaptive processes of the digestive system to space flight conditions.

космический полётневесомостьтучные клеткижелудокмонгольские песчанкихимазатриптазаCD117space flightweightlessnessmast cellsstomachMongolian gerbilschymasetryptaseCD117ReferencesLebedeva MA, Medvedeva YS, Baranov MV i dr. Dolgovremennaya dinamika funktsional'nogo sostoyaniya organizma krys posle sochetannogo vozdeistviya faktorov kosmicheskogo poleta v nazemnom eksperimente. Patogenez. 2024;22(1):56-65. In RussianLebedeva MA, Medvedeva YS, Baranov MV i dr. Dolgovremennaya dinamika funktsional'nogo sostoyaniya organizma krys posle sochetannogo vozdeistviya faktorov kosmicheskogo poleta v nazemnom eksperimente. Patogenez. 2024;22(1):56-65. In RussianPopova EV, Kutnik IV, Kobatov AI i dr. Snizhenie posledstvii vliyaniya mutagennykh faktorov na organizm cheloveka v usloviyakh dlitel'nogo kosmicheskogo poleta. Pilotiruemye polety v kosmos. 2019;1(30):96-113. In RussianPopova EV, Kutnik IV, Kobatov AI i dr. Snizhenie posledstvii vliyaniya mutagennykh faktorov na organizm cheloveka v usloviyakh dlitel'nogo kosmicheskogo poleta. Pilotiruemye polety v kosmos. 2019;1(30):96-113. In RussianGurchenkova MA. Faktory kosmicheskogo poleta i rol' nutritsevtikov v profilaktike ikh negativnogo vliyaniya na organizm kos-monavtov. Tendentsii razvitiya nauki i obrazovaniya. 2024;113-5:18-30. In RussianGurchenkova MA. Faktory kosmicheskogo poleta i rol' nutritsevtikov v profilaktike ikh negativnogo vliyaniya na organizm kos-monavtov. Tendentsii razvitiya nauki i obrazovaniya. 2024;113-5:18-30. In RussianAtyakshin DA, Burtseva AS, Alekseeva NT. Triptaza kak polifunktsional'nyi komponent sekretoma tuchnykh kletok. Zhurnal anatomii i gistopatologii. 2017;6(1):121-132. In RussianAtyakshin DA, Burtseva AS, Alekseeva NT. Triptaza kak polifunktsional'nyi komponent sekretoma tuchnykh kletok. Zhurnal anatomii i gistopatologii. 2017;6(1):121-132. In RussianAfonin BV. Gemodinamicheskii mekhanizm, opredelyayushchii vozniknovenie gipersekretornogo sostoyaniya zheludka v usloviyakh mikrogravitatsii. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2013;477(4):10-11. In RussianAfonin BV. Gemodinamicheskii mekhanizm, opredelyayushchii vozniknovenie gipersekretornogo sostoyaniya zheludka v usloviyakh mikrogravitatsii. Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2013;477(4):10-11. In RussianAfonin BV, Ermolenko AE, Inozemtsev SL. Funktsional'noe sostoyanie pecheni pri modelirovanii gemodinamicheskikh effektov nevesomosti v organizme cheloveka. Fiziologiya cheloveka. 2012;38(4):108-113. In RussianAfonin BV, Ermolenko AE, Inozemtsev SL. Funktsional'noe sostoyanie pecheni pri modelirovanii gemodinamicheskikh effektov nevesomosti v organizme cheloveka. Fiziologiya cheloveka. 2012;38(4):108-113. In RussianCromer WE, Zawieja DC. Acute exposure to space flight results in evidence of reduced lymph Transport, tissue fluid Shifts, and im-mune alterations in the rat gastrointestinal system. Life Sciences in Space Research. 2018;17:74-82Cromer WE, Zawieja DC. Acute exposure to space flight results in evidence of reduced lymph Transport, tissue fluid Shifts, and im-mune alterations in the rat gastrointestinal system. Life Sciences in Space Research. 2018;17:74-82Il'in EA, Smirnov IA, Soldatov PE i dr. Eksperiment s mongol'skimi peschankami v polete kosmicheskogo apparata «Foton-MZ». Avia-kosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2009;43(4);21-25. In RussianIl'in EA, Smirnov IA, Soldatov PE i dr. Eksperiment s mongol'skimi peschankami v polete kosmicheskogo apparata «Foton-MZ». Avia-kosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2009;43(4);21-25. In RussianSoldatov PE, Smirnov IA, Il'in EA i dr. Usloviya soderzhaniya i zhizneobespecheniya mongol'skikh peschanok v polete kosmicheskogo apparata «Foton-MZ». Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2009;43(5);12-18. In RussianSoldatov PE, Smirnov IA, Il'in EA i dr. Usloviya soderzhaniya i zhizneobespecheniya mongol'skikh peschanok v polete kosmicheskogo apparata «Foton-MZ». Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2009;43(5);12-18. In RussianAtyakshin DA, Bykov EG i dr. Sostoyanie interstitsiya toshchei kishki mongol'skikh peschanok posle poleta na kosmicheskom appa-rate «Foton-M3». Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2012;46(3):8–13. In RussianAtyakshin DA, Bykov EG i dr. Sostoyanie interstitsiya toshchei kishki mongol'skikh peschanok posle poleta na kosmicheskom appa-rate «Foton-M3». Aviakosmicheskaya i ekologicheskaya meditsina. 2012;46(3):8–13. In RussianSu X, Wei CC, Machida N et al. Differential expression of angiotensin converting enzime and chymase in dogs with chronic mitral regurgitation. J. Mol. Cell Cardiol. 1999;31:1033-1045Su X, Wei CC, Machida N et al. Differential expression of angiotensin converting enzime and chymase in dogs with chronic mitral regurgitation. J. Mol. Cell Cardiol. 1999;31:1033-1045Gilfillan AM, Tkaczyk C. Integrated signalling pathways for mast-cell activation. Nat Rev Immunol. 2006;6(3):218–230. https://doi.org/10.1038/nri1782Gilfillan AM, Tkaczyk C. Integrated signalling pathways for mast-cell activation. Nat Rev Immunol. 2006;6(3):218–230. https://doi.org/10.1038/nri1782Galli SJ, Borregaard N, Wynn TA. Phenotypic and functional plasticity of cells of innate immunity: macrophages, mast cells and neu-trophils. Nat Immunol. 2011;12(11):1035–1044. https://doi.org/10.1038/ni.2109Galli SJ, Borregaard N, Wynn TA. Phenotypic and functional plasticity of cells of innate immunity: macrophages, mast cells and neu-trophils. Nat Immunol. 2011;12(11):1035–1044. https://doi.org/10.1038/ni.2109Wernersson S, Pejler G. Mast cell secretory granules: armed for battle. Nat Rev Immunol. 2014;14(7):478–494. https://doi.org/10.1038/nri3690Wernersson S, Pejler G. Mast cell secretory granules: armed for battle. Nat Rev Immunol. 2014;14(7):478–494. https://doi.org/10.1038/nri3690Theoharides TC, Alysandratos KD, Angelidou A, et al. Mast cells and inflammation. Biochim Biophys Acta. 2012;1822(1):21–33. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2010.12.014Theoharides TC, Alysandratos KD, Angelidou A, et al. Mast cells and inflammation. Biochim Biophys Acta. 2012;1822(1):21–33. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2010.12.014da Silva EZ, Jamur MC, Oliver C. Mast cell function: a new vision of an old cell. J Histochem Cytochem. 2014;62(10):698–738. https://doi.org/10.1369/0022155414545334da Silva EZ, Jamur MC, Oliver C. Mast cell function: a new vision of an old cell. J Histochem Cytochem. 2014;62(10):698–738. https://doi.org/10.1369/0022155414545334Piliponsky AM, Gleich GJ, Nagler A, Bar I, Levi-Schaffer F. Non-IgE-dependent activation of human lung- and cord blood-derived mast cells is induced by eosinophil major basic protein and modulated by the membrane form of stem cell factor. Blood. 2003;101(5):1898–1904. https://doi.org/10.1182/blood-2002-05-1488Piliponsky AM, Gleich GJ, Nagler A, Bar I, Levi-Schaffer F. Non-IgE-dependent activation of human lung- and cord blood-derived mast cells is induced by eosinophil major basic protein and modulated by the membrane form of stem cell factor. Blood. 2003;101(5):1898–1904. https://doi.org/10.1182/blood-2002-05-1488Schechter NM, Irani AM, Sprows JL, Abernethy J, Wintroub B, Schwartz LB. Identification of a cathepsin G-like proteinase in the MCTC type of human mast cell. J Immunol. 1990;145(8):2652–2661.Schechter NM, Irani AM, Sprows JL, Abernethy J, Wintroub B, Schwartz LB. Identification of a cathepsin G-like proteinase in the MCTC type of human mast cell. J Immunol. 1990;145(8):2652–2661.Raymond WW, Trivedi NN, Maurer M, Kitamura Y, Caughey GH. How immune peptidases change gene expression in allergic dis-ease. Adv Exp Med Biol. 2011;716:186–204. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9533-9_11Raymond WW, Trivedi NN, Maurer M, Kitamura Y, Caughey GH. How immune peptidases change gene expression in allergic dis-ease. Adv Exp Med Biol. 2011;716:186–204. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9533-9_11Harvima IT, Nilsson G. Mast cells as regulators of skin inflammation and immunity. Acta Derm Venereol. 2011;91(6):644–650. https://doi.org/10.2340/00015555-1197Harvima IT, Nilsson G. Mast cells as regulators of skin inflammation and immunity. Acta Derm Venereol. 2011;91(6):644–650. https://doi.org/10.2340/00015555-1197

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