Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
Во время космического полета пищеварительная система космонавтов претерпевает адаптивные структурно-функциональные изменения, обусловленные, прежде всего, воздействием пониженной силы тяжести или микрогравитации на организм человека. Органы пищеварительного тракта принимают непосредственное участие в формировании длительных приспособительных перестроек организма в условиях невесомости [1]. Данные процессы создают определенные риски для сохранения здоровья космонавтов во время профессиональной деятельности на борту МКС. Увеличение продолжительности пребывания астронавтов в условиях орбитального полета обозначает новые рубежи фундаментальных исследований в космической биомедицине для расширения возможностей профилактики нежелательных последствий микрогравитации.
Гладкая мышечная ткань (ГМТ) — является важным структурно-функциональным компонентом висцеральных органов. Характерная особенность ГМТ наличие миофиламентов — актина и миозина, не имеющие поперечной исчерченности, где α-SMA является одной из изоформ актина. Гладкая мышечная ткань входит в состав оболочек полых органов пищеварительной системы от грудного отдела пищевода до внутреннего анального сфинктера. Скоординированные сокращения гладких миоцитов обеспечивают двигательные паттерны, гармонизируя моторику желудочно-кишечного тракта [2].
Интегрины представляют собой протеины поверхности клеточной мембраны, состоящие из α- и β-субъединиц. Они обеспечивают не только межклеточную взаимосвязь, но и связь внеклеточного матрикса с актиновым цитоскелетом, что необходимо для формирования и поддержания структуры гладкой мышечной ткани [3].
Экспрессия интегринов определяет уникальные молекулярные перестройки ГМТ для модуляции сократительных и механических свойств при адаптации к изменяющимся факторам окружающей среды [4]. Углубление знаний в данной области молекулярной гистологии имеет важное значение при планировании длительных межпланетных миссий.
Работа проведена на базе НИИ экспериментальной биологии и медицины ВГМУ им. Н.Н. Бурденко. Количественная оценка иммуннопозитивных участков α-SMA проводилась в слизистой и мышечной оболочках фундального отдела желудка 26 самцов мышей С57BL/6N после 30-суточного космического полета программы Бион М-1. В группе космического полета было 5 животных. Вторая группа состояла из 5 мышей по исследованию процессов реадаптации, которая после возвращения из космического полета находилась в стандартных условиях пребывания в течении 7 суток. К каждой из двух групп была группа контроля виварийного пребывания в количестве 8 животных. Вся информация по условиям кормления и содержания лабораторных мышей представлена в литературе [5, 6].
После вывода мышей из эксперимента биоматериал фундального отдела желудка фиксировали в 10% забуференном формалине. Далее пробоподготовку осуществляли согласно стандартному протоколу и заливали в парафин. Парафиновые срезы толщиной 4 мкм готовили для обзорной микроскопии методом окрашивания гематоксилином Джилла и эозином. Иммунногистохимическую детекциюα-SMA, при толщине срезов не более 2 мкм, проводили с использованием мышиных моноклональных антител Actin smooth muscle (разведение 1:100, «Zytomed Systems», Cat. No. MSK030). Репрезентативность выборки не менее 40 полей зрения. Анализ и фотодокументирование микропрепаратов проводили на аппаратно-программном комплексе для биологических исследований на основе прямого исследовательского микроскопа ZEISS Axio Imager.А2. Количественный подсчет иммуннопозитиной площади экспрессии α-SMA проведен с помощью программы ImageJ 1.51J8. Иммунногистохимическая детекция интегринов осуществлялась кроличьими моноклональными антителами к интегрину alpha-5 (1:400,ab 150361), кроличьимимоноклональными антителами к интегрину alpha-2 (1:500,ab 222377) и – мышиными моноклональными антителами к интегрину alpha-1(1:1000,ab243032).
Анализ экспрессии α-SMA в мышечной оболочке фундального отдела желудка мышей С57BL/6N показал достоверное снижение иммуннопозитивной площади в группе космического полета по сравнению с группой виварийного пребывания на 13%. В слизистой оболочке желудка мышей достоверных изменений экспрессии α-SMA между этими группами не установлено.
В экспериментальной группе мышей по процессам реадаптации выявлено незначительное снижение уровня экспрессии α-SMA в структурах желудка по сравнению с группой контроля. В мышечной оболочке экспрессия снижена на 6 %, а в слизистой оболочке мышечной пластинки изменилась не более, чем на 1 %.
При исследовании экспрессии интегринов в микропрепаратах была получена следующая реакция. Установлено снижение уровня содержания экспрессии интегринов: alpha-5, alpha-2 в гладких миоцитах мышечных оболочек, а экспрессия интегрина alpha -1напротив повышалась, что может свидетельствовать об ослабленной сократительной активности гладких миоцитов.
Интегрин-alpha-1 является коллаген связывающим интегрином, который высоко экспрессируется в ГМТ в состоянии покоя [7]. Интегрины alpha-2 и alpha-5 представлены на поверхности гладких мышечных клеток в низкоаффинной лиганд-связывающей конформации, обусловленной меньшей силой притяжения между лигандом и его рецептором. Аlpha-5 является рецептором фибронектина и экспрессируется на низком уровне в покоящихся гладких мышечных клетках [7]. Интегрины alpha-2 и alpha-5 способствуют переходу гладких миоцитов к синтетическому фенотипу.
Интегрин alpha-1 увеличивает адгезию ГМТ к компонентам экстрацеллюлярного матрикса соединительной ткани, а также может усиливать передачу сигналов фактора роста на рецепторы клеток. Таким образом, количественное повышение экспрессии коллаген-опосредованных интегринов позволяет предполагать возможное ремоделирование стромальных компонентов гладкой мышечной ткани в условиях измененной гравитации.
Обнаруженная в данном исследовании сенситивность ГМТ к микрогравитации делает целесообразным продолжить исследование гладких миоцитов другой органной принадлежности для выявления общих закономерностей адаптивных преобразований в условиях невесомости.
Систематизация и определение влияния факторов орбитального полета на гладкую мышечную ткань оболочек пищеварительной системы лабораторных животных позволит совершенствовать дальнейшую разработку профилактических мер в космической гастроэнтерологии по минимизации нежелательных биологических эффектов микрогравитации на пищеварительную систему.
