Peculiarities of Bcl-2, p53 and c-Kit protein distribution in endocrinocytes of pancreatic islets in SHR rats with arterial hypertension

Abstract

Aim. Identify quantitative distribution patterns of Bcl-2, p53 and c-Kit proteins and the magnitude of their expression in endocrinocytes of pancreatic islets in SHR rats with hereditary arterial hypertension. Materials and methods. The study was conducted on 10 white Wistar rats and 10 SHR rats with hereditary arterial hypertension. Insulin, glucagon, c-Kit, Bcl-2 and p53 proteins were detected by immunofluorescence using antibodies produced by Santa Cruz Biotecnology (USA). The immunofluorescence reaction was studied using an AxioImager-M2 fluorescence microscope (Carl Zeiss, Germany) equipped with an AxioCam-5HRm camera (Carl Zeiss, Germany), using 38NE and 43NE high emission light filters (Carl Zeiss, Germany). Results. A distinctive feature of the organization of pancreatic islets in hypertensive SHR rats was characterised by a 30 % (p < 0.05) decrease in the average area of pancreatic islets, a 14 % (p < 0.001) decrease in the number of beta cells in them, combined with an 18 % (p < 0.001) increase in the number of alpha endocrinocytes compared to normotensive Wistar animals. At the same time, insulin concentration in beta-cells of hypertensive animals was decreased by about 20 % (p < 0.001), and glucagon concentration in alpha-cells was increased by 36 % (p < 0.001). Examination of immunoreactivity to Bcl-2, p53 and c-Kit proteins in normotensive and hypertensive rats showed patterns of high and low expression in endocrinocytes of pancreatic islets. The present study shows that SHR rats develop diverse changes in the functional state of endocrine cells of the pancreas, based on which several pathogenetic aspects can be suggested to explain the remodelling of pancreatic islets in hereditary hypertension: a decrease in the number of beta cells expressing Bcl-2 protein reduces their anti-apoptotic potential and thus facilitates the formation of pro-apoptotic proteins of the BCL-2 family that activate the mitochondrial pathway of apoptosis However, against the background of a decreasing population of beta-endocrinocytes in the pancreas, such a mechanism should be regarded as ineffective. Мета роботи – визначити кількісні закономірності розподілу білків Bcl-2, p53 і c-Kit та величину їх експресії в ендокриноцитах острівців підшлункової залози у щурів лінії SHR зі спадковою артеріальною гіпертензією. Матеріали і методи. Дослідження проведено на 10 білих щурах лінії Вістар та на 10 щурах лінії SHR зі спадковою артеріальною гіпертензією. Інсулін, глюкагон, білки с-Kit, Bcl-2 та p53 виявляли імунофлуоресцентним методом за допомогою антитіл виробництва Santa Cruz Biotecnology (США). Вивчення імунофлюоресцентної реакції проводили на флуоресцентному мікроскопі AxioImager-M2 (Carl Zeiss, Німеччина), оснащеному камерою AxioCam-5HRm (Carl Zeiss, Німеччина), із застосуванням високоемісійних світлофільтрів 38НЕ та 43НЕ (Carl Zeiss, Німеччина). Результати. Особливість організації острівців підшлункової залози у гіпертензивних щурів лінії SHR характеризувалася зменшенням середньої площі острівців підшлункової залози на 30 % (p < 0,05), зменшенням кількості бета-клітин у них на 14 % (p < 0,001) у поєднанні зі збільшенням кількості альфа-ендокриноцитів на 18 % (p < 0,001) порівняно з нормотензивними тваринами лінії Вістар. Водночас концентрація інсуліну в бета-клітинах тварин з гіпертензією знизилася приблизно на 20 % (p < 0,001), а концентрація глюкагону в альфа-клітинах збільшилася на 36 % (p < 0,001). Дослідження імунореактивності до білків Bcl-2, p53 та c-Kit у нормотензивних та гіпертензивних щурів показало закономірності високої та низької експресії в ендокриноцитах острівців підшлункової залози. У цьому дослідженні показано, що у щурів лінії SHR розвиваються різноманітні зміни функціонального стану ендокринних клітин підшлункової залози, на основі яких можна запропонувати кілька патогенетичних аспектів для пояснення ремоделювання панкреатичних острівців при спадковій артеріальній гіпертензії: зменшення кількості бета-клітин, що експресують білок Bcl-2, знижує їх антиапоптотичний потенціал і тим самим сприяє утворенню проапоптотичних білків родини BCL-2, які активують мітохондріальний шлях апоптозу. Однак на тлі зменшення популяції бета-ендокриноцитів у підшлунковій залозі такий механізм слід розглядати як неефективний.