Quantitative characteristics of splenic mast cells of laboratory mice following experimental X-ray irradiation

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

BACKGROUND: The quantitative and morphofunctional characteristics of mast cells can serve as an indicator of tissue reactivity in response to radiation exposure, as well as a criterion for compensatory-adaptive processes after irradiation and the use of radioprotectors.

AIM: The work aimed to present the morphofunctional and quantitative characteristics of splenic mast cells of laboratory mice following fractionated total X-ray irradiation and oral administration of beta-D-glucan.

METHODS: An experimental, single-center, prospective, controlled study was conducted. Spleen samples from laboratory mice (n = 23) were assessed. The population of mast cells was quantitatively assessed on histological sections of the spleen. The mice were divided into 5 groups: Group 1 included intact animals (n = 3); Group 2 included irradiated animals with a total absorbed dose of 7 Gy (n = 5); Group 3 included irradiated animals with a total absorbed dose of 7 Gy who received oral soluble beta-D-glucan 15 minutes before irradiation (n = 5); Group 4 included irradiated animals with a total absorbed dose of 18 Gy (n = 5); Group 5 included irradiated animals with a total absorbed dose of 18 Gy who received oral soluble beta-D-glucan 15 minutes before irradiation (n = 5). Samples were collected on days 14 and 30 after the start of experimental exposure. Samples were fixed in 10% buffered formalin, dehydrated in alcohol, and embedded in paraffin. The Romanowsky–Giemsa staining was used. The structure and number of mast cells were assessed on each histological slide. Statistical analysis of the findings was performed.

RESULTS: The density of mast cells in the spleen of laboratory mice at an absorbed dose of 7 Gy changed insignificantly compared to the intact group. At a total absorbed dose of 18 Gy, there was a significant increase in the density and functional activity of mast cells. Beta-D-glucan administration before irradiation at a total absorbed dose of 7 Gy and 18 Gy reduced the number of mast cells by 2.5 times and 1.25 times, respectively, compared to irradiated animals without beta-D-glucan administration (Group 4).

CONCLUSION: The density of mast cells in the spleen depends on the absorbed dose of X-ray irradiation. Beta-D-glucan administration 15 minutes before exposure reduces the density of mast cells, which can be considered a positive radioprotective effect.

About the authors

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

Svetlana E. Rusakova

Kirov Military Medical Academy

Email: rusakova-svetik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9437-5230
SPIN-code: 5429-4630

Cand. Sci. (Biology), Assistant Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Dina R. Slutskaya

Kirov Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: dina_hanieva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3910-2621
SPIN-code: 2546-9393

Cand. Sci. (Biology), Assistant Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Elena V. Murzina

Kirov Military Medical Academy

Email: elenmurzina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7052-3665
SPIN-code: 5188-0797

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Saint Petersburg

Maksim A. Trofimov

Kirov Military Medical Academy

Email: greitminisk@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-7610-2669
SPIN-code: 5152-6278
Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Koterov AN. From very low to very large doses of radiation: new data on ranges definitions and its experimental and epidemiological basing. Мedical Radiology and Radiation Safety. 2013;58(2):5–21. EDN: QEQHKM
  2. Sofronov GA, Berezovskaya TI, Murzina EV. Morphological characteristics of tissue elements of the spleen of laboratory mice in normal and dosed radiation exposure from the standpoint of the doctrine of the histrionic structure of the organ. In: Makiev RG, Odintsova IA, editors. Innovative technologies for studying histogenesis, reactivity and tissue regeneration (Proceedings of the Military Medical Academy). Saint Petersburg: Voenno-meditsinskaya akademiya im. S.M. Kirova; 2024. P:122–126. EDN: HPMHPQ ISBN: 978-5-94277-106-5
  3. Murzina EV, Sofronov GA, Simbirtsev AS, et al. Impact of beta-D-glucan on survival and hematopoietic parameters of mice after exposure to X-rays. Medical academic journal. 2023;23(1):53–66. doi: 10.17816/MAJ114742 EDN: WNXTZP
  4. Reddy SM, Reuben A, Barua S, et al. Poor response of neoadjuvant chemotherapy correlates with mast cell infiltration in inflamatory breast cancer. Cancer Immunol Res. 2019;7(6):1025–1035. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-18-0619
  5. Elieh Ali Komi D, Kuebler WM. Significance of mast cell formed extracellular traps in microbial defense. Clin Rev Allergy Immunol. 2022;62(1):160–179. doi: 10.1007/s12016-021-08861-6
  6. da Silva EZ, Jamur MC, Oliver C. Mast cell function: a new vision of an old cell. J Histochem Cytochem. 2014;62(10):698–738. doi: 10.1369/0022155414545334 EDN: ZACFMF
  7. Atiakshin D, Buchwalow I, Tiemann M. Mast cell chymase: morphofunctional characteristics. Histochem Cell Biol. 2019;152(4):253–269. doi: 10.1007/s00418-019-01803-6 EDN: JNSKED
  8. Lee CG, Moon SR, Cho MY, Park KR. Mast cell degranulation and vascular endothelial growth factor expression in mouse skin following ionizing irradiation. J Radiat Res. 2021;62(5):856–860. doi: 10.1093/jrr/rrab067 EDN: YWFLNV
  9. Hong YK, Chang YH, Lin YC, et al. Inflammation in wound healing and pathological scarring. Adv Wound care (New Rochelle). 2023;12(5):288–300. doi: 10.1089/wound.2021.0161 EDN: GYJXNX
  10. Milliat F, François A. Les mastocytes, stakhanovistes de l’immunité — Un rôle énigmatique dans les lésions radiques [The roles of mast cells in radiation-induced damage are still an enigma]. Med Sci (Paris). 2018;34(2):145–154. (In French) doi: 10.1051/medsci/20183402012
  11. Landy RE, Stross WC, May JM, et al. Idiopathic mast cell activation syndrome and radiation therapy: a case study, literature review, and discussion of mast cell disorders and radiotherapy. Radiat Oncol. 2019;14(1):222. doi: 10.1186/s13014-019-1434–6
  12. Shin E, Lee S, Kang H, et al. Organ-specific effects of low dose radiation exposure: A comprehensive review. Front Genet. 2020;11:566244. doi: 10.3389/fgene.2020.566244 EDN: QBIQPN
  13. Joo HM, Nam SY, Yang KH, et al. The effects of low-dose ionizing radiation in the activated rat basophilic leukemia (RBL-2H3) mast cells. J Biol Chem. 2012;287(33):27789–27795. doi: 10.1074/jbc.M112.378497
  14. Yuan H, Lan P, He Y, et al. Effect of modifications on the physicochemical and biological properties of β-Glucan-A critical review. Molecules. 2019;25(1):57. doi: 10.3390/molecules25010057 EDN: VBKOAX
  15. Odintsova IA, Rusakova SE, Slutskaya DR, Murzina EV. Reactive changes in the lymphoid histion of the spleen of mice irradiated with a sublethal dose. In: Questions of morphology of the XXI century. Proceedings of the 26th All-Russian Scientific Conference. Saint Petersburg: Limited Liability Company «Izdatel’stvo DEAN», 2024. P:242–246. EDN: SWVNUU
  16. Slutskaya DR, Berezovskaya TI. Characteristics of functional histions of the spleen of laboratory mice under dosed irradiation. Cytology. 2022;64(3)295–296. (In Russ.)
  17. Murakami S, Yoshino H, Ishikawa J, et al. Effects of ionizing radiation on differentiation of murine bone marrow cells into mast cells. J Radiat Res. 2015;56(6):865–871. doi: 10.1093/jrr/rrv061
  18. Smith J, Tan JKH, Short C, et al. The effect of myeloablative radiation on urinary bladder mast cells. Sci Rep. 2024;14(1):6219. doi: 10.1038/s41598-024-56655-5 EDN: ZLVRXG
  19. Ushakov IB, Kordenko AN. On the relationship of natural and modified radioresistance with mast cell reactivity. Radiation biology. Radioecology. 2023;63(4):387–393 doi: 10.31857/S0869803123040100 EDN: VPVLEU
  20. Folkerts J, Stadhouders R, Redegeld FA, et al. Effect of dietary fiber and metabolites on mast cell activation and mast cell-associated diseases. Front Immunol. 2018;9:1067. doi: 10.3389/fimmu.2018.01067
  21. Halova I, Draberova L, Draber P. Mast cell chemotaxis — chemoattractants and signaling pathways. Front Immunol. 2012;3:119. doi: 10.3389/fimmu.2012.00119

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Mast cell density after X-ray irradiation with a total absorbed dose of 7 Gy or 18 Gy and beta-D-glucan administration: Y-axis represents the number of mast cells per mm2.

Download (101KB)
3. Fig. 2. Mast cells in the spleen of a mouse after X-ray irradiation with a total absorbed dose of 7 Gy: Romanowsky–Giemsa staining, magnification ×400.

Download (281KB)
4. Fig. 3. Mast cells in the spleen of a mouse after X-ray irradiation with a total absorbed dose of 18 Gy and beta-D-glucan administration: Romanowsky–Giemsa staining, magnification ×400.

Download (240KB)

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».