Mast cells of atrophic scar on exposure to inorganic gels and vascular endothelial growth factor in experiments

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

BACKGROUND: Atrophic scars and their treatment are an understudied problem because research efforts traditionally concentrated on keloid and hypertrophic scars. One of the key roles in the development of atrophic scars can be played by mast cells, which may influence the treatment of atrophic scars.

THE AIM: To quantitatively assess connective tissue mast cells in the model of atrophic scar under experimental application of inorganic gels and biocomposite with vascular endothelial growth factor (VEGF).

MATERIALS AND METHODS: The study was carried out on 36 male Wistar rats. They were distributed into 6 groups: I, intact animals; II, controls; group III, application of VEGF; group IV, aluminum hydroxide gel application; V, silicone gel; VI, biocomposite based on aluminum hydroxide and VEGF.

RESULTS: The numerical density of mast cells in all groups was significantly lower than that in intact skin, and the level of degranulation was significantly higher. The highest proportion of fully degranulated mast cells was observed in the atrophic scar model without experimental application. When VEGF was applied, partial degranulation of paravasal mast cells occurred. Under the influence of inorganic gels, the dermal structures of the scar recovered, which was also associated with the partial degranulation of mast cells. After silicone gel application, accumulations of partially degranulated mast cells were noted in the deep zones of the scar; after the application of aluminum hydrogel, they were found in the subepidermal layer. The experimental application of biocomposite combined the effects of VEGF and aluminum hydroxide application. Quantitative and qualitative characteristics of mast cells and the degree of their degranulation can be a criterion for assessing the effectiveness of local administration of biologically active substances in atrophic scarring.

CONCLUSION: The restoration of the components of the intercellular substance of the dermis of an atrophic scar and growth of the synthetic activity of fibroblasts under the influence of inorganic gels was associated with degranulation and growth of mast cells. After the experimental application of polysiloxanes, the regeneration process captures deeper zones of the scar, and in the group that received aluminum hydrogel, more superficial zones were covered. After the local application of VEGF solution in phosphate buffer, partial degranulation of paravasal dermal mast cells was noted. Experimental application of the biocomposite combined the effects of the experimental application of aluminum hydrogel and VEGF. The abovedescribed effects were mediated by the epithelium of the atrophic scar.

About the authors

Varvara G. Nikonorova

State Research and Testing Institute of Military Medicine of the Ministry of Defense of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: bgnikon@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9453-4262
SPIN-code: 2161-4838
Russian Federation, Saint Petersburg

Ivan V. Gaivoronsky

Military Medical Academy named after S.M. Kirov; St Petersburg University; Almazov National Medical Research Centre

Email: i.v.gaivoronsky@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7232-6419
SPIN-code: 1898-3355

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg; Saint Petersburg

Irina A. Odintsova

Military Medical Academy named after S.M. Kirov

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

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Vladimir V. Chrishtop

Military Medical Academy named after S.M. Kirov

Email: chrishtop@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9267-5800
SPIN-code: 3734-5479

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Aleksey A. Semenov

Military Medical Academy named after S.M. Kirov; St Petersburg University

Email: semfeodosia82@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1977-7536
SPIN-code: 1147-3072

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Oleg V. Gorbanev

Almazov National Medical Research Centre

Email: o.v.gorbanev@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-1083-8917
Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Hwang YJ, Lee YN, Lee YW, et al. Treatment of acne scars and wrinkles in Asian patients using carbon-dioxide fractional laser resurfacing: its effects on skin biophysical profiles. Ann Dermatol. 2013;25(4):445–453. doi: 10.5021/ad.2013.25.4.445
  2. Cervelli V, Gentile P, Spallone D, et al. Ultrapulsed fractional CO2 laser for the treatment of post-traumatic and pathological scars. J Drugs Dermatol. 2010;9(11):1328–1331.
  3. Hruza GJ. Dermabrasion. Facial Plast Surg Clin North Am. 2001;9(2):267-ix.
  4. Talybova AM, Stenko AG. Apparatus methods in complex treatment of patients with atrophic scars. Medical Alphabet. 2020;(24):70–73. (In Russ.). EDN: YJRZAL doi: 10.33667/2078-5631-2020-24-70-73
  5. Chernyakov AV. Prevention and treatment of pathologic scars in surgical practice. RMJ. 2017;25(28):2063–2068. (In Russ.). EDN: YMSIUF
  6. Ud-Din S, McGeorge D, Bayat A. Topical management of striae distensae (stretch marks): prevention and therapy of striae rubrae and albae. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2016;30(2):211–222. doi: 10.1111/jdv.13223
  7. Gafarov TU, Enikeev DA, Idrisova LT. Atrophic skin scars modeling in rats. Uspehi sovremennogo estestvoznanija. 2013;(6):89–91. (In Russ.). EDN: QBSHYN
  8. Chancheewa B, Asawanonda P, Noppakun N, Kumtornrut C. Myofibroblasts, B cells, and mast cells in different types of long-standing acne scars. Skin Appendage Disord. 2022;8(6):469–475. doi: 10.1159/000524566
  9. Horiuchi Y. Importance of mast cell activation control for preventing scar formation in severe acne. J Clin Aesthet Dermatol. 2023;16(3):30–31.
  10. Yeom M, Ji H, Shin J, et al. The alleviating effect of lagerstroemia Indica flower extract on stretch marks through regulation of mast cells. Molecules. 2022;27(4):1274. doi: 10.3390/molecules27041274
  11. Bae SJ, Ji JY, Oh JY, et al. The role of skin mast cells in acupuncture induced analgesia in animals: a preclinical systematic review and meta-analysis. J Pain. 2021;22(12):1560–1577. doi: 10.1016/j.jpain.2021.06.006
  12. Jia R, Kayastha S, Lin J. Two cases of treatment of moderate to severe acne with an acupuncture-debridement microsurgical technique and review of the literature. Clin Cosmet Investig Dermatol. 2023;16:3213–3220. doi: 10.2147/CCID.S435967
  13. Iglin VA, Sokolovskaya OA, Morozova SM, et al. Effect of sol-gel alumina biocomposite on the viability and morphology of dermal human fibroblast cells. ACS Biomater Sci Eng. 2020;6(8):4397–4400. EDN: GXWFKL doi: 10.1021/acsbiomaterials.0c00721
  14. Komi DEA, Khomtchouk K, Santa Maria PL. A review of the contribution of mast cells in wound healing: involved molecular and cellular mechanisms. Clin Rev Allergy Immunol. 2020;58(3):298–312. doi: 10.1007/s12016-019-08729-w
  15. Wilgus TA, Wulff BC. The importance of mast cells in dermal scarring. Adv Wound Care (New Rochelle). 2014;3(4):356–365. doi: 10.1089/wound.2013.0457
  16. Huttunen M, Aalto ML, Harvima RJ, et al. Alterations in mast cells showing tryptase and chymase activity in epithelializating and chronic wounds. Exp Dermatol. 2000;9(4):258–265. doi: 10.1034/j.1600-0625.2000.009004258.x
  17. Yamamoto T, Hartmann K, Eckes B, Krieg T. Mast cells enhance contraction of three-dimensional collagen lattices by fibroblasts by cell-cell interaction: role of stem cell factor/c-kit. Immunology. 2000;99(3):435–439. doi: 10.1046/j.1365-2567.2000.00973.x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Morphologic changes in atrophic rat skin scar under experimental application of inorganic gels (staining with toluidine blue, ×40, arrows point to mast cells): a — control group with atrophic scar model; b — mast cells at the border with hypodermis (experimental application polysiloxane-based inorganic gel); c — sparse mast cells near the vessel wall at the border with hypodermis (experimental application inorganic aluminum gel); d — numerous mast cells along the vessel sprouting the thickness of atrophic scar (group with experimental application of biocomposite based on inorganic aluminum gel and growth factor).

Download (7MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

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».