Proliferation to apoptosis ratio in cutaneous connective tissue cells during mechanical injury healing in an experiment

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: The proliferation to apoptosis ratio at a wound site is crucial for healing. Regenerative histogenesis of the skin in the perinecrotic zone is of key interest, specifically the connective tissue layers (the dermis and hypodermis). This zone is characterized by cambial elements of epithelial and connective tissues that drive regeneration, as well as distinctive cell death processes. Immunohistochemical methods are typically used to investigate patterns of histogenetic processes, including proliferation and cell death, in tissues with varying regenerative potential. However, selecting markers that reflect the proliferation to apoptosis ratio at different stages of regeneration remains challenging.

AIM: This study aimed to perform an immunohistochemical evaluation of the proliferation to apoptosis ratio in cutaneous connective tissue cells at different stages of mechanical injury healing.

METHODS: An experimental single-center, continuous, controlled, randomized, non-blind study was conducted. Skin samples of the thigh from Wistar rats were obtained at various stages of healing after mechanical injury (deep incised wound). Animals were divided into nine groups: a control group of intact rats (n = 3) and eight experimental groups corresponding to post-injury time points of 12 hours, 24 hours, 2 days, 3 days, 6 days, 10 days, 15 days, and 25 days (n = 3 per group). Tissue fragments were processed for histological and immunohistochemical examination. Antibodies to phosphorylated histone H3 were used to assess proliferation, whereas apoptosis was detected using antibodies to p53 and caspase-3.

RESULTS: Immunopositive cells expressing phosphorylated histone H3, caspase-3, and p53 were identified in cutaneous connective tissue samples in all experimental groups. The proliferation index was determined, and changes in pro-apoptotic protein expression were analyzed in intact skin and the perinecrotic zone at different stages of regeneration. Based on these data, the proliferation to apoptosis ratio and an index characterizing both processes were calculated. The proliferation to apoptosis ratio was highest when proliferation prevailed over cell death (in intact skin and at the final stages of regeneration) and lowest when apoptosis predominated (inflammation and necrosis phases).

CONCLUSION: For the first time, immunohistochemistry with antibodies to phosphorylated histone H3 was used to investigate regeneration in skin wounds. This marker, which is expressed in proliferating cells, in combination with apoptosis markers, allows assessing the proliferation to apoptosis ratio at different stages of regeneration.

About the authors

Tatyana I. Berezovskaya

Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: lapi2@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-1591-9152
SPIN-code: 2508-7042
Russian Federation, Saint Petersburg

Irina A. Odintsova

Kirov Military Medical Academy

Email: odintsova-irina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0143-7402
SPIN-code: 1523-8394

Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Deev RV. Programmed cell death: new nomenclature. Morphology. 2024;162(3):340–346. doi: 10.17816/morph.642457 EDN: FAEUVI
  2. Reva IV, Reva GV, Odintsova IA. Immunohistochemical characteristics of biopsies of pathologically altered gastric mucosa. In: Makiev RG, Odintsova IA, editors. Innovative technologies for studying histogenesis, reactivity and tissue regeneration (Proceedings of the Military Medical Academy). Saint Petersburg: Military Medical Academy; 2024. P:136–141. (In Russ.) EDN: BZAWGC ISBN: 978-5-94277-106-5
  3. Demyashkin GA, Uruskhanova, ZhE, Koryakin SN, et al. Renal proliferation and apoptosis against ascorbic acid administration in a model of acute radiation nephropathy. Morphology. 2024;162(1):16–30. doi: 10.17816/morph.629410 EDN: LVBGZW
  4. Hu S, Xu Y, Meng L, et al. Curcumin inhibits proliferation and promotes apoptosis of breast cancer cells. Exp Ther Med. 2018;16(2):1266–1272. doi: 10.3892/etm.2018.6345
  5. Xie R, Tang J, Zhu X, Jiang H. Silencing of hsa_circ_0004771 inhibits proliferation and induces apoptosis in breast cancer through activation of miR-653 by targeting ZEB2 signaling pathway. Biosci Rep. 2019;39(5):BSR20181919. doi: 10.1042/BSR20181919
  6. Demyashkin GA, Atyakshin DA, Yakimenko VA, et al. Characteristics of proliferation and apoptosis of hepatocytes after administration of ascorbic acid in a model of radiation hepatitis. Morphology. 2023;161(3):31–38. doi: 10.17816/morph.624714 EDN: LDQCJS
  7. Kotov VN, Kostyaeva MG, Ibadullaeva SS, et al. Regulatory role of protein p53 in the functional activity of the central nervous system. Morphology. 2023;161(4):113–128. doi: 10.17816/morph.629463 EDN: FGSFQU
  8. Chumasov EI, Maistrenko NA, Romashchenko PN, et al. Immunohistochemical study of the sympathetic innervation of the colon in chronic slow-transit constipation. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2022;11(207):191–197. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-207-11-191-197 EDN: PXTDXG
  9. Shi Y, Zhao Y, Zhang Y, et al. TNNT1 facilitates proliferation of breast cancer cells by promoting G1/S phase transition. Life Sci. 2018;208:161–166. doi: 10.1016/j.lfs.2018.07.034
  10. Korzhevskii DE, Kirik OV, Petrova ES, et al. Theoretical foundations and practical applications of immunohistochemical methods: A guide. Saint Petersburg: SpetsLit; 2014. (In Russ.) EDN: SINOMT ISBN: 978-5-299-00596-7
  11. Campoy EM, Branham MT, Mayorga LS, Roqué M. Intratumor heterogeneity index of breast carcinomas based on DNA methylation profiles. BMC Cancer. 2019;19(1):328. doi: 10.1186/s12885-019-5550-3 EDN: YEIARD
  12. He J, Chen Y, Cai L, et al. UBAP2L silencing inhibits cell proliferation and G2/M phase transition in breast cancer. Breast Cancer. 2018;25(2):224–232. doi: 10.1007/s12282-017-0820-x EDN: ZDLVRG
  13. Zhou Y, Shen JK, Yu Z, et al. Expression and therapeutic implications of cyclindependent kinase 4 (CDK4) in osteosarcoma. Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2018;1864(5 Pt A):1573–1582. doi: 10.1016/j.bbadis.2018.02.004 EDN: YFWUST
  14. Diatlova AS, Dudkov AV, Linkova NS, Khavinson VKh. Molecular markers of caspase-dependent and mitochondrial apoptosis: the role of pathology and cell senescence. Advances in Modern Biology. 2018;138(2):126–137. doi: 10.7868/S0042132418020023 EDN: XMRNSH
  15. Hashimoto N, Nagano H, Tanaka T. The role of tumor suppressor p53 in metabolism and energy regulation, and its implication in cancer and lifestyle-related diseases. Endocr J. 2019;66(6):485–496. doi: 10.1507/endocrj.EJ18-0565 EDN: BTRYWO
  16. Kudinova EA, Bozhenko VK, Kulinich TM, et al. Evaluation of the ratio of proliferation and apoptosis in breast tissue in normal and hyperproliferative processes. Bulletin of the Russian Scientific Center of Radiology. 2019;19(2):25–39. EDN: PUMEVI
  17. Danilov RK. The doctrine of tissue cambiality as a histogenetic basis for understanding the mechanisms of the wound process. In: Morphology issues of the 21st century. Saint Petersburg: DEAN; 2010. P:34–38 ISBN: 978-5-93630-792-8

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Intact rat thigh skin: hematoxylin and eosin staining; objective lens ×4, eyepiece lens ×10.

Download (317KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Rat thigh skin 2 days after injury: black arrow, wound channel; dashed arrow, zone of primary necrosis; hematoxylin and eosin staining; objective lens ×4, eyepiece lens ×10.

Download (349KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Rat thigh skin 6 days after injury: black arrows, zone of primary necrosis; dashed arrows, perinecrotic zone; hematoxylin and eosin staining; objective lens ×4, eyepiece lens ×10.

Download (501KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Rat thigh skin 10 days after injury: perinecrotic zone; hematoxylin and eosin staining; objective lens ×4, eyepiece lens ×10.

Download (496KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Rat thigh skin 6 days after injury, perinecrotic zone: a, immunohistochemistry with antibodies to phospho-histone H3; b, immunohistochemistry with antibodies to caspase-3; c, immunohistochemistry with antibodies to p53. Arrows indicate immunopositive cells; objective lens ×40, eyepiece lens ×10.

Download (456KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Changes in the proliferation to apoptosis ratio of cutaneous connective tissue cells in the perinecrotic zone depending on the wound healing phase.

Download (134KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Changes in the number of cells expressing p53 and caspase-3 (casp 3) depending on the wound healing phase.

Download (132KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Changes in the number of proliferating and dying cells at different time points after skin injury.

Download (170KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Changes in the proliferation to apoptosis ratio depending on the wound healing phase.

Download (114KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

License URL: https://eco-vector.com/for_authors.php#07

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».