Онлайн-калькуляторы для оценки функциональной активности тучных клеток

МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ / RESEARCH METHODOLOGY AND METHODS (3).994

(3).994

Kozlov VA, Ilyina LY, Dyachkova IM, Gur’yanova EA, Nikiforov EO. Online calculators for evaluating the functional activity of mast cells. Morfologicheskie Vedomosti – Morphological newsletter. 2026;34(3):994. (3).994

Одной из проблем морфометрии является трудоемкость обработки полученных количественных данных, связанная с необходимостью статистического анализа больших численных массивов. Тем не менее, морфометрический анализ в гистологии, особенно когда удается оценить функциональную активность клеток, позволяет выявить закономерности биологической реакции клеток на внешние воздействия, которые другими способами установить не получается.

Ранее были разработаны и внедрены в практику такие статистические величины, как индекс дегрануляции [1] и индекс сульфатирования тучных клеток (ТК) [2]. На основе использования этих индексов сотрудниками ГАУ ДПО «Институт усовершенствования врачей» Минздрава Чувашской Республики разработаны, защищены свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ [3–4], внедрены в практику и размещены на сайте ГИДУВа два онлайн-калькулятора для расчета индекса дегрануляции ТК и индекса сульфатирования ТК [5–7]. Калькуляторы позволяют в онлайн режиме рассчитать соответствующие индексы ТК, что позволяет осуществить объективную оценку статуса популяции ТК в клинико-гисто-логической диагностике, судебно-медицинской экспертизе и медикобиологических экспери-ментах для оценки влияния ксенобиотиков и веществ естественного происхождения, физических полей и различных типов электромагнитного излучения, звуковых объектов и т.п. на популяцию ТК органов и серозных оболочек. Это позволяет объективизировать оценку тяжести реакции организма на аллергическое, аутоиммунное, инфекционное, токсическое или физическое воздействие в клинической практике, лечебное или повреждающее действие исследуемых веществ и физических явлений в эксперименте.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: оценка функционального состояния популяций тучных клеток различных органов с помощью онлайн-калькуля-торов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Первичным статистическим материалом для расчета индексов послужили данные по подсчету числа ТК в гистологических срезах, окрашенных толуидиновым синим по А. Унна. Для проведения исследования авторами разработаны, защищены свидетельствами о регистрации программ для ЭВМ и размещены на сайте ГАУ ДПО «Институт усовершенствования врачей» Минздрава Чувашии два онлайн-калькулятора для расчета индекса дегрануляции ТК [6] и расчета индекса сульфатирования ТК [7]. Методами исследования послужили разработанные он-лайн калькуляторы.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Онлайн-калькуляторы расчета индексов дегрануляции и сульфатирования ТК представляют собой сетевые инструменты, позволяющие быстро и легко получить статистические величины (индексы), сопоставимые вне зависимости от объекта исследования (человек, или лабораторное животное).

Онлайн-калькулятор для расчета индекса дегрануляции ТК основан на подсчете ТК по формуле Д.П. Линднера и соавт. [1]:

ЛхО+Бх1+Вх2+ГхЗ идг =------;      , где ИДГ – индекс дегрануляции ТК; А – неактивные ТК; Б – слабо дегранулирующиеТК; В – ТК с умеренной дегрануляцией; Г – ТК с сильной дегрануляцией; n – общее число ТК.

По Д.П. Линднер и соавт. [1], по степени дегрануляции ТК разделяют на четыре группы:

1-я – очень плотно равномерно окрашенные темно-синие ТК, цитоплазма которых настолько плотно заполнена метахроматическими гранулами, что ни отдельные гранулы, ни клеточное ядро неразличимы;

2-я – темно-синие ТК, плотно заполненные отдельно различимыми метахроматическими гранулами, клеточное ядро частично визуализируется;

3-я – светлые ТК, рыхло заполненные хорошо различимыми гранулами с менее интенсивной метахромазией, ядро визуализируется;

4-я – очень светлые ТК с небольшим количеством слабометахроматических гранул и опустошенные клетки с единичными гранулами и со слабой метахромазией цитоплазмы (рис. 1).

Первая                     Вторая

Третья                      Четвертая

Степени дегрануляции

Рис. 1. Микрофотографии. ТК в капсуле почки крысы линии Вистар. Разделение ТК по степени дегрануляции. Окраска толуидиновым синим по А. Унна. Ув. 40×

Fig. 1. Photomicrographs. MCs in the kidney capsule of a Wistar rat. Separation of MCs by degree of degranulation. Stained with toluidine blue according to A. Unna. Magnification 40×

К четвертой степени дегрануляции мы также относим случаи полной дегрануляции ТК, когда клеточная мембрана ТК разрушена, а сама ТК представлена компактной группой гранул, свободно расположенных в тканевом пространстве. Формула Д.П. Линднера и соавт. [1] многократно апробирована в медико-биологических экспериментах, где оценивалось состояние тучно-клеточной популяции разных органов и серозных оболочек. Достоинством формулы Д.П. Линднера и соавт. [1] является получение вторичной статистической величины – безразмерного индекса дегрануляции ТК, количественные параметры которого независимы как от видового происхождения объекта исследования, так и от морфологического (орган или серозная оболочка). В результате коэффициент дегрануляции позволяет получить количественно сопоставимые данные, независящие от числа ТК в объекте исследования, которое может различаться в разы, что затрудняет интерпретацию данных о влиянии однородного воздействия на состояние ТК у разных видов живых объектов и/или их органов и серозных оболочек. Тем не менее, использование формулы Д.П. Линднера и соавт. [1] для неавтоматизированного подсчета ТК является достаточно трудоемким, что ограничивает ее применение в исследовательской и клинической практике. В целях оптимизации расчета индекса дегрануляции нами разработан онлайн-калькулятор, размещаемый на сервере в теле интернет-портала и используемый в свободном доступе.

Интерфейс онлайн-калькулятора для индекса дегрануляции представляет собой интернет-страницу, на которой представлены:

• 1)    полные библиографические данные о публикации Д.П. Линднера и соавт. (1980), содержащей формулу для расчета индекса дегрануляции и ее обоснование;

• 2)    краткие инструкции о различиях ТК в зависимости от степени их дегрануляции;

• 3)    собственно калькулятор для расчета индекса дегрануляции, в который количественные данные о числе ТК с разной степенью дегрануляции вводятся последовательно в ячейки для клеток с данной степенью дегрануляции, а после окончания ввода осуществляется расчет индекса дегрануляции по нажатию кнопки «Рассчитать».

После чего цикл расчета индекса дегрануляции ТК может быть повторен. Полученные коэффициенты накапливаются в видимой области калькулятора и могут быть как скопированы в буфер обмена, для последующего переноса в текстовые или табличные процессоры (Word или Excel, например), так и импортированы в Google таблицы для опосредованного импорта в табличный процессор или статистической обработки материала онлайн. После завершения работы буфер обмена калькулятора обнуляется нажатием на кнопку «Очистить», либо выходом из калькулятора путем закрытия интернет-страницы, на которой он расположен. Интерфейс онлайн-калькулятора для расчета индекса дегрануляции ТК представлен на скриншоте (рис. 2). Онлайн-калькулятор для расчета индекса сульфатирования ТК имеет аналогичное дизайнерское решение.

Онлайн-калькулятор

Расчет индекса дегрануляции тучных клеток

Формула                                                                   v

Описание и источники                                                                    v

Рис. 2. Интерфейс онлайн-калькулятора для расчета индекса дегрануляции ТК в процессе ввода данных

Fig. 2. Online calculator interface for calculating the TC degranulation index during data entry

Подсчет индекса сульфатирования ТК, основанный на визуальной оценке зрелости гепарина в их цитоплазме (рис. 3), производят по формуле Л.Ю. Ильиной и соавт. [2].

ИС =

ах0+р1х1+р2х2+р3х3+ух4 п                , где ИС – индекс сульфатирования ТК; α - число

α – ортохроматических ТК; β 1 – число β 1 – ме- тахроматические ТК; β 2 – число β 2 – метахрома-тических ТК; β 3 – число β 3 – метахроматических ТК; γ – число γ – метахроматических ТК; n – общее число ТК.

Калькуляторы для расчета индексов дегрануляции или сульфатирования ТК можно использовать в клинико-гистологической лабораторной диагностике и судебно-медицинской экспертизе для оценки биопсийного и аутопсийного материала, в медико-биологических экспериментах для оценки влияния лекарственных и токсичных веществ, органических веществ естественного происхождения, а также физических полей и различных типов электромагнитного излучения, звуковых объектах и т.п. на тучно-клеточную популяцию органов и серозных оболочек, что позволяет оценить эффективность лечебного или повреждающего воздействия исследуемых веществ и физических явлений.

Это тем более важно, что появились сведения об участии ТК в патогенезе полиорганных повреждений при COVID-19. А их морфологические параметры (степень дегрануляции) коррелируют со степенью поражения внутренних органов и определяют прогноз летальности [8–9]. Локальное увеличение более чем в 9 раз числа ТК в области синовии тазобедренного сустава наблюдается у постковидных больных [10–11]. Несмотря на то, что ТК, как правило, не определяются в крови, тем не менее, их предшественники обра- зуются в селезенке и мигрируют из нее в ткани по сосудистому руслу. Следовательно, можно ожидать, что при локальных тканевых мастоцитозах по числу предшественников ТК в периферической крови может менять в ту или иную сторону. Кроме того, миграция ТК в ткани, очевидно, связана с локальным выделением клеток ткани факторов хемотаксиса ТК, соответственно, эти факторы хемотаксиса ТК могут быть определены как патологические маркеры повреждения тканей.

Рис. 3. Микрофотографии. ТК разной степени сульфатирования в капсуле почки крысы линии Вистар. Окраска толуидиновым синим по А. Унна. Ув. 40×: a – α – ортохроматические ТК, голубая цитоплазма с несульфатированным незрелым гепарином, метахромазии нет; b – β 1 – метахроматиче-ские ТК, фиолетовая цитоплазма с гранулами более сульфатированного незрелого гепарина; c – β 2 – метахроматиче-ские ТК, фиолетовая цитоплазма с красноватым оттенком с сульфатированным      созревающим      гепарином;

d – β 3 – метахроматические ТК метахромазия, красно-фиолетовая цитоплазма с почти зрелым гепарином; e – γ – метахроматические ТК, метахромазия, пурпурные гранулы со зрелым полностью сульфатированным гепарином Fig. 3. Photomicrographs. MCs with the different degree of sulfation in the Wistar rat kidney capsule. Staining with toluidine blue according to A. Unna. Magnification 40×: a – α – orthochromatic MCs, blue cytoplasm with unsulfated immature heparin, no metachromasia; b – β 1 – metachromatic MCs, violet cytoplasm with granules of more sulfated immature heparin; c – β 2 – metachromatic MCs, violet cytoplasm with a reddish tint with sulfated maturing heparin; d – β 3 – metachromatic MCs metachromasia, red-violet cytoplasm with almost mature heparin; e – γ – metachromatic TC, metachromasia, purple granules with mature fully sulfated heparin

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанные нами и размещенные в свободном доступе в интернет онлайн-калькуля-торы могут использоваться для объективизации реакции тучно-клеточной популяции на изменения гомеостаза, индуцированные широким спектром внутренних и внешних причин.