Тучные клетки как индикаторы биосовместимости чужеродных частиц

Одной из ключевых проблем внедрения наночастиц в клиническую практику с диагностической и терапевтической целью является проблема их безопасности. В ответ на попадание в организм чужеродных частиц активно реагирует соединительная ткань, важным компонентом которой являются тучные клетки. Реакция тучных клеток может являться показателем биосовместимости чужеродных частиц. Исследование проводили на крысах-самцах линии Wistar. Для изучения реакции тучных клеток использовали железоуглеродные наночастицы в модификации FeC, стабилизированные в водной среде с использованием вспомогательного вещества. Раствор наночастиц животным вводили внутривенно однократно. Исследование тканей (печень, легкие, сердце, тимус, почки) проводили через 1, 7 и 30 суток после введения. Проводили анализ органов относительно содержания и характера распределения наночастиц в них. Исследуемые ткани оценивали на предмет структурных изменений и морфофункционального состояния тучных клеток в них. После введения наночастиц наибольшее их количество обнаруживается в печени и легких, меньшее – в сердце, почках и тимусе. Печень и легкие являются основными органами выведения наночастиц за счет высокого содержания фагоцитирующих клеток. Накопление наночастиц в печени приводит к развитию как деструктивных процессов, так и к активации компенсаторно-приспособительных механизмов, которые проявляются в виде клеточной и внутриклеточной регенерации гепатоцитов. В других органах, где наночастиц меньше, структурные перестройки выражены слабо, касаются изменений со стороны микроциркуляторного русла. На введение наночастиц тучные клетки исследуемых органов реагируют по-разному. Первыми реагируют тучные клетки печени уменьшением числа и усилением дегрануляции. Однонаправленно реагирует популяция тучных клеток легких, резкой активацией дегрануляции без изменения количества. Повышение секреторной активности тучных клеток в легких и печени – органах, через которые наночастицы выводятся из организма, указывает на участие тучных клеток в регуляции элиминации частиц через межклеточные сигнальные пути взаимодействия с системой фагоцитирующих мононуклеаров. В сердце тучные клетки принимают участие в поддержании воспалительного процесса на раннем сроке, способствуют возвращению показателей миокарда к гомеостатической норме на поздних сроках эксперимента. Тучные клетки можно рассматривать в качестве индикаторов биосовместимости наночастиц. Тучные клетки, являясь инициаторами воспаления, совместно с макрофагами выступают в качестве компонентов первой линии защиты организма от чужеродных частиц. Отсутствие воспалительного процесса и сохранение структурно-функциональных характеристик тканей, где аккумулируются наночастицы, а также реакция тучных клеток в них свидетельствуют об относительной безопасности исследуемых частиц.

1. Баглай Е.О., Дубиков А.И. Тучные клетки – ключевые участники патогенеза иммуновоспалительных заболеваний // Научно-практическая ревматология, 2015. Т. 53, № 2. С. 182-189.

2. Гусельникова В.В., Полевщиков А.В. Тучные клетки тимуса: на перекрестке трех дорог // Иммунология, 2021. Т. 42, № 4. С. 327-336.

3. Цибулькина В.Н., Цибулькин Н.А. Тучная клетка как полифункциональный элемент иммунной системы // Аллергология и иммунология в педиатрии, 2017. Т. 49, № 2. С. 4-11.

4. Юшков Б.Г., Арташян О.С., Медведева С.Ю., Бызов И.В., Уймин М.А., Ермаков А.Е., Быкова М.Ю., Петрова И.М. Оценка биораспределения функционализированных наночастиц со структурой «магнитное ядро – углеродная оболочка» при системном способе введения // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2015. Т. 159, № 4. С. 495-499.

5. Юшков Б.Г., Черешнев В.А., Климин В.Г., Арташян О.С. Тучные клетки. Физиология и патофизиология. М.: Медицина, 2011. 237 с.

6. Collington S.J., Williams T.J., Weller C.L. Mechanisms underlying the localisation of mast cells in tissues. J. Trends Immunol., 2011, Vol. 32, no. 10, pp. 478-485.

7. De Filippo K., Dudeck A., Hasenberg M., Nye E., van Rooijen N., Hartmann K., Gunzer M., Roers A., Hogg N. Mast сell and Macrophage Chemokines CXCL1/CXCL2 Control the Early Stage of Neutrophil Recruitment during Tissue Inflammation. Blood, 2013, Vol. 121, no. 24, pp. 4930-4937.

8. Hui Y., Yi X., Hou F., Wibowo D., Zhang F., Zhao D., Gao H., Zhao C.X. Role of nanoparticle mechanical properties in cancer drug delivery. ACS Nano, 2019. Vol. 13, no. 7, pp. 7410-7424.

9. Kalesnikoff J., Galli S.J. New Developments in Mast Cell Biology. Nat. Immunol., 2008, Vol. 9, pp. 1215-1223.

10. Krystel-Whittemore M., Dileepan K.N., Wood J.G. Mast cell: a multifunctional master cell. Front. Immunol., 2016, Vol. 6, 620. doi: 10.3389/fimmu.2015.00620.

11. Lampiasi N. Interactions between Macrophages and Mast Cells in the Female Reproductive System. Int. J. Mol. Sci., 2022, Vol. 23, no. 10, pp. 5414-5439.

12. Mittal A., Sagi V., Gupta M., Gupta K. Mast cell neural interactions in health and disease. Front. Cell. Neurosci., 2019, Vol. 13, 110. doi: 10.3389/fncel.2019.00110.

13. Olivera A., Beaven M. A., Metcalfe D. D. Mast cells signal their importance in health and disease. J. Allergy Clin. Immunol., 2018, Vol. 142, no. 2, pp. 381-393.

14. Siebenhaar F., Redegeld F. A., Bischoff S. C., Gibbs B.F., Maurer M. Mast cells as drivers of disease and therapeutic targets. J. Trends Immunol., 2018, Vol. 39, no. 2, pp. 151-162.

15. Zaman R., Hamidzada H., Kantores C., Wong А., Dick S., WangY., Momen А., Aronoff L., Lin J., Razani B., Mital S., Billia F., Lavine K., Nejat S., Epelman S. Selective loss of resident macrophage-derived insulin-like growth factor-1 abolishes adaptive cardiac growth to stress rystal. J. Immunity, 2021, Vol. 54, no. 14, pp. 2057-2071.