actabiomedicaActa Biomedica ScientificaActa Biomedica Scientifica2541-94202587-9596Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems10.29413/ABS.2020-5.6.33actabiomedica-2524Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL RESEARCHESВовлечение ERK MAPK каскада в формирование спаечного процесса в брюшной полостиInvolvement of the ERK MAPK Cascade in the Formation of Adhesions in the Abdominal Cavityhttps://orcid.org/0000-0003-3980-050XШурыгинаИ. А.ShuryginaI. A.

доктор медицинских наук, профессор РАН, заместитель директора по науке

664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1, Россия

Bortsov Revolyutsii str. 1, Irkutsk 664003, Russian Federation

irinashurygina@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5921-0318ШурыгинМ. Г.ShuryginM. G.

доктор медицинских наук, заведующий научно-лабораторным отделом

664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1, Россия

Bortsov Revolyutsii str. 1, Irkutsk 664003, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-5080-9225РодионоваЛ. В.RodionovaL. V.

кандидат биологических наук, заведующая лабораторией клеточной патофизиологии и биохимии

664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1, Россия

Bortsov Revolyutsii str. 1, Irkutsk 664003, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-3197-4276ЧепурныхЕ. Е.ChepurnykhE. E.

кандидат медицинских наук, учёный секретарь

664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1, Россия

Bortsov Revolyutsii str. 1, Irkutsk 664003, Russian Federation

chepurnikh.ee@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5200-3962АюшиноваН. И.AyushinovaN. I.

кандидат медицинских наук, научный сотрудник

664003, г. Иркутск, ул. Борцов Революции, 1, Россия

Bortsov Revolyutsii str. 1, Irkutsk 664003, Russian Federation

katnatlove@mail.ruФГБНУ «Иркутский научный центр хирургии и травматологии»Irkutsk Scientific Centre of Surgery and Traumatology20201901202156254258Copyright © Шурыгина И.А., Шурыгин М.Г., Родионова Л.В., Чепурных Е.Е., Аюшинова Н.И., 20212021Шурыгина И.А., Шурыгин М.Г., Родионова Л.В., Чепурных Е.Е., Аюшинова Н.И.Shurygina I.A., Shurygin M.G., Rodionova L.V., Chepurnykh E.E., Ayushinova N.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.actabiomedica.ru/jour/article/view/2524Обоснование

Обоснование. ERK1 и ERK2 (extracellular signal-regulated kinase) представляют собой родственные протеин-серин/треониновые киназы, которые участвуют в регуляции клеточного цикла, миграции и выживания клеток, дифференциации, метаболизма, пролиферации. Перспективна оценка данного каскада для определения возможности воздействия на патологические состояния посредством регуляции ERK1/2.

Цель исследования

Цель исследования: оценка вовлечения ERK MAPK каскада в развитие спаечного процесса в брюшной полости.

Методы

Методы. Эксперименты проводились на самцах крыс линии Вистар. Моделировали спаечный процесс в брюшной полости (n = 40). Сроки исследования – от 2 часов до 30 суток. В качестве контроля исследованы образцы тканей 5 интактных животных.  Готовили гистологические срезы, которые окрашивали гистохимически на ERK1. Оценивали экспрессию ERK1 и ERK2 с помощью ПЦР.

Результаты

Результаты. Методом ПЦР установлено вовлечение в процесс как ERK1, так и ERK2 каскада, причём, судя по изменению экспрессии генов, вовлечение последнего в процесс происходит более активно. Гистохимическое исследование подтвердило участие ERK каскадов в управлении репарацией при повреждении серозной оболочки.  Гистохимически выявлено повышение экспрессии ERK1 с двумя пиками активности – на  1 и 30 суток. 

Заключение

Заключение. Наши данные устанавливают многоканальное управление репаративным процессом в зоне повреждения серозной оболочки с вовлечением как р38, так и ERK MAPK каскадов, что важно учитывать при разработке способов воздействия на процесс ранозаживления в брюшной полости.

Background

Background. ERK1 and ERK2 (extracellular signal-regulated kinase) are related protein serine / threonine kinases that are involved in the regulation of the cell cycle, cell migration and survival, differentiation, metabolism, and proliferation. Evaluation of this cascade is promising to determine the possibility of influencing  pathological conditions through the regulation of ERK1/2.

Aim of the study

Aim of the study. To assess the involvement of the ERK MAPK cascade in the development of adhesions in the abdominal cavity.

Methods

Methods. The experiments were carried out on male Wistar rats. The adhesion process in the abdominal cavity was simulated (n = 40). The research time is from 2 hours to 30 days. Tissue samples from 5 intact animals were examined as a control. Histological sections were prepared and stained histochemically for ERK1. The expression of ERK1 and ERK2 was assessed by PCR.

Results

Results. Using the PCR method, the involvement of both the ERK1 and ERK2 cascades in the process was established, and, judging by the change in gene expression, the latter is more actively involved in the process. Histochemical study confirmed the role of ERK cascades in the management of repair in serous membrane injury. Histochemically revealed an increase in ERK1 expression with two peaks of activity – at 1 and 30 days.

Conclusion

Conclusion. Our data establish multichannel control of the reparative process in the area of damage to the serous membrane with the involvement of both the p38 and ERK MAPK cascades, which is important to consider when developing methods of influencing the wound healing process in the abdominal cavity. 

спаечный процессMAPKERK1ERK2adhesive processMAPKERK1ERK2ReferencesRoskoski R. ERK1/2 MAP kinases: structure, function, and regulation. Pharmacol Res. 2012; 66(2): 105-143. doi: 10.1016/j.phrs.2012.04.005Roskoski R. ERK1/2 MAP kinases: structure, function, and regulation. Pharmacol Res. 2012; 66(2): 105-143. doi: 10.1016/j.phrs.2012.04.005Konstantinou E, Zagoriti Z, Pyriochou A, Poulas K. Microcurrent stimulation triggers MAPK signaling and TGF-β1 release in fibroblast and osteoblast-like cell lines. Cells. 2020; 9(9): 1924. doi: 10.3390/cells9091924Konstantinou E, Zagoriti Z, Pyriochou A, Poulas K. Microcurrent stimulation triggers MAPK signaling and TGF-β1 release in fibroblast and osteoblast-like cell lines. Cells. 2020; 9(9): 1924. doi: 10.3390/cells9091924Makino T, Jinnin M, Muchemwa FC, Fukushima S, Kogushi-Nishi H, Moriya C, et al. Basic fibroblast growth factor stimulates the proliferation of human dermal fibroblasts via the ERK1/2 and JNK pathways. Br J Dermatol. 2010; 162(4): 717-723. doi: 10.1111/j.1365-2133.2009.09581.xMakino T, Jinnin M, Muchemwa FC, Fukushima S, KogushiNishi H, Moriya C, et al. Basic fibroblast growth factor stimulates the proliferation of human dermal fibroblasts via the ERK1/2 and JNK pathways. Br J Dermatol. 2010; 162(4): 717-723. doi: 10.1111/j.1365-2133.2009.09581.xWeng C-H, Li Y-J, Wu H-H, Liu S-H, Hsu H-H, Chen Y-C, et al. Interleukin-17A induces renal fibrosis through the ERK and Smad signaling pathways. Biomed Pharmacother. 2020; 123: 109741. doi: 10.1016/j.biopha.2019.109741Weng C-H, Li Y-J, Wu H-H, Liu S-H, Hsu H-H, Chen Y-C, et al. Interleukin-17A induces renal fibrosis through the ERK and Smad signaling pathways. Biomed Pharmacother. 2020; 123: 109741. doi: 10.1016/j.biopha.2019.109741Fujiwara T, Kanazawa S, Ichibori R, Tanigawa T, Magome T, Shingaki K, et al. L-arginine stimulates fibroblast proliferation through the GPRC6A-ERK1/2 and PI3K/Akt pathway. PLoS One. 2014; 9(3): e92168. doi: 10.1371/journal.pone.0092168Fujiwara T, Kanazawa S, Ichibori R, Tanigawa T, Magome T, Shingaki K, et al. L-arginine stimulates fibroblast proliferation through the GPRC6A-ERK1/2 and PI3K/Akt pathway. PLoS One. 2014; 9(3): e92168. doi: 10.1371/journal.pone.0092168Voisin L, Saba-El-Leil MK, Julien C, Frémin C, Meloche S. Genetic demonstration of a redundant role of extracellular signalregulated kinase 1 (ERK1) and ERK2 mitogen-activated protein kinases in promoting fibroblast proliferation. Mol Cell Biol. 2010; 30(12): 2918-2932. doi: 10.1128/MCB.00131-10Voisin L, Saba-El-Leil MK, Julien C, Frémin C, Meloche S. Genetic demonstration of a redundant role of extracellular signalregulated kinase 1 (ERK1) and ERK2 mitogen-activated protein kinases in promoting fibroblast proliferation. Mol Cell Biol. 2010; 30(12): 2918-2932. doi: 10.1128/MCB.00131-10Li F, Fan C, Zeng B, Zhang C, Chai Y, Liu S, Ouyang Y. Celecoxib suppresses fibroblast proliferation and collagen expression by inhibiting ERK1/2 and SMAD2/3 phosphorylation. Mol Med Rep. 2012; 5(3): 827-831. doi: 10.3892/mmr.2011.722Li F, Fan C, Zeng B, Zhang C, Chai Y, Liu S, Ouyang Y. Celecoxib suppresses fibroblast proliferation and collagen expression by inhibiting ERK1/2 and SMAD2/3 phosphorylation. Mol Med Rep. 2012; 5(3): 827-831. doi: 10.3892/mmr.2011.722Li N, Wang Z, Sun T, Lei Y, Liu X, Li Z. Apigenin alleviates renal fibroblast activation through AMPK and ERK signaling pathways in vitro. Curr Pharm Biotechnol. 2020; 21(11): 1107-1118. doi: 10.2174/1389201021666200320140908Li N, Wang Z, Sun T, Lei Y, Liu X, Li Z. Apigenin alleviates renal fibroblast activation through AMPK and ERK signaling pathways in vitro. Curr Pharm Biotechnol. 2020; 21(11): 1107-1118. doi: 10.2174/1389201021666200320140908Song M, Finley SD. ERK and Akt exhibit distinct signaling responses following stimulation by pro- angiogenic factors. Cell Commun Signal. 2020; 18(1): 114. doi: 10.1186/s12964-020-00595-wSong M, Finley SD. ERK and Akt exhibit distinct signaling responses following stimulation by pro- angiogenic factors. Cell Commun Signal. 2020; 18(1): 114. doi: 10.1186/s12964-020-00595-wKitanaka N, Nakano R, Sakai M, Kitanaka T, Namba S, Konno T, et al. ERK1/ATF-2 signaling axis contributes to interleukin-1β-induced MMP-3 expression in dermal fibroblasts. PLoS One. 2019; 14(9): e0222869. doi: 10.1371/journal.pone.0222869Kitanaka N, Nakano R, Sakai M, Kitanaka T, Namba S, Konno T, et al. ERK1/ATF-2 signaling axis contributes to interleukin-1β-induced MMP-3 expression in dermal fibroblasts. PLoS One. 2019; 14(9): e0222869. doi: 10.1371/journal.pone.0222869Шурыгина И.А., Панасюк А.И., Дремина Н.Н., Каня О.В., Аюшинова Н.И., Шурыгин М.Г. Хронический аппендицит – отдельная нозологическая форма? Клиническая и экспериментальная хирургия. Журнал им. акад. Б.В. Петровского. 2018; 6(2): 55-58. doi: 10.24411/2308-1198-2018-12007Shurygina IA, Panasyuk AI, Dremina NN, Ayushinova NI, Shurygin MG. Chronic appendicitis – an independent nosological entity? Clinical and Experimental Surgery. 2018; 6(2): 55-58. doi: 10.24411/2308-1198-2018-12007. (In Russ.)Аюшинова Н.И., Лепехова С.А., Шурыгина И.А., Рой Т.А., Шурыгин М.Г., Зарицкая Л.В., и др. Способ моделирования спаечного процесса в брюшной полости: Пат. № 2467401 Рос. Федерация. № 2011131678/14; заявл. 27.07.2011; опубл. 20.11.2012.Ayushinova NI, Lepekhova SA, Shurygina IA, Roy TA, Shurygin MG, Zaritskaya LV, et al. Method for simulating abdominal commissures. Patent N 2467401 of the Russian Federation. (In Russ.)Аюшинова Н.И., Шурыгина И.А., Шурыгин М.Г., Лепехова С.А., Балыкина А.В., Малгатаева Е.Р. и др. Экспериментальная модель для разработки способов профилактики спаечного процесса в брюшной полости. Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2012; 109(2): 51-53.Ayushinova NI, Shurygina IA, Shurygin MG, Lepekhova SA, Balykina AV, Malgataeva ER, et al. Experimental model for developing of ways to prevent adhesions in the abdominal cavity. Sibirskiy meditsinskiy zhurnal (Irkutsk). 2012; 109(2): 51-53. (In Russ.)Волкова О.В., Елецкий Ю.К. Основы гистологии с гистологической техникой. М.: Медицина; 1982.Volkova OV, Eletskiy JuK. Basics of histology with histological technique. Moscow: Meditsina; 1982. (In Russ.)Bancroft JD, Gamble M. Theory and practice of histological techniques. Elsevier Health Sciences; 2008.Bancroft JD, Gamble M. Theory and practice of histological techniques. Elsevier Health Sciences; 2008.Shurygina IA, Shurygin MG, Ayushinova NI, Granina G.B., Zelenin N.V. Mechanisms of connective tissue formation and blocks of mitogen activated protein kinase. Front Chem Sci Eng. 2012; 6(2): 232-237. doi: 10.1007/s11705-012-1286-1Shurygina IA, Shurygin MG, Ayushinova NI, Granina G.B., Zelenin N.V. Mechanisms of connective tissue formation and blocks of mitogen activated protein kinase. Front Chem Sci Eng. 2012; 6(2): 232-237. doi: 10.1007/s11705-012-1286-1Шурыгина И.А., Аюшинова Н.И., Родионова Л.В., Чепурных Е.Е., Шурыгин М.Г. Участие механизмов передачи сигнала и регуляции генов каскадом mapk р38 (митоген-активируемых протеинкиназ) в репарации повреждений серозной оболочки брюшной полости. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2020; 2(174): 91-94. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-174-2-91-94Shurygina IA, Ayushinova NI, Rodionova LV, Chepurnykh EE, Shurygin MG. The participation of signal transduction and gene regulation mechanisms in the cascade of MAPK p38 (mitogen-activated protein kinases) in the repair of damage to the serous membrane of the abdominal cavity. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2020; 2(174): 91-94. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-174-2-91-94. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.