Preview

БИОМЕДИЦИНА

Расширенный поиск

Влияние холодной гелиевой плазмы на метаболические и физико-химические параметры крови человека invitro

Полный текст:

Аннотация

Цель данного исследования - сравнительная оценка сдвигов окислительного метаболизма и кристаллогенных свойств плазмы крови при обработке гелиевой холодной плазмой и неионизированным потоком гелия. Изучали действие СВЧ-генерированной гелиевой холодной плазмы на образцы цельной крови человека. Продолжительность воздействия составляла 1 и 3 мин. Для проведения эксперимента образцы крови делили на 5 равных порций по 1,5 мл, причем первая из них являлась контрольной (с ней не осуществляли никаких манипуляций), вторую и третью обрабатывали холодной плазмой с указанными выше экспозициями, а четвертую и пятую - потоком гелия без перевода его в плазменную форму. В плазме крови всех образцов исследовали параметры окислительного метаболизма методом Fe-индуцированной биохемилюминесценции и кристаллогенную активность. Установлено, что холодная гелиевая плазма и неионизированный поток гелия оказывают модифицирующее влияние на окислительный метаболизм и кристаллогенные свойства плазмы крови при обработке in vitro . Для холодной плазмы оно проявилось в антиоксидантном эффекте и стимуляции кристаллогенной активности, тогда как у потока гелия обнаружено прооксидантное действие и способность угнетать дегидратационную структуризацию биосреды. При этом наиболее оптимальной для действия холодной плазмы является 1-минутная экспозиция.

Об авторах

А. К. Мартусевич
ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России, Нижний Новгород; Ассоциация российских озонотерапевтов
Россия


А. Г. Соловьева
ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России
Россия


С. Ю. Краснова
ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России
Россия


Д. В. Янин
ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России
Россия


А. Г. Галка
ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России
Россия


А. В. Костров
ФИЦ «Институт прикладной физики РАН»
Россия


Список литературы

1. Алейник А.Н. Плазменная медицина. - Томск: Изд-во ТПУ, 2011. 45 с.

2. Балданов Б.Б., Ранжуров Ц.Р., Норбоев Ч.Н. и др. Инактивация микроорганизмов в холодной аргоновой плазме атмосферного давления // Вестник ВСГУТУ. 2015. № 4. С. 56-60.

3. Костюк В.А., Потапович А.И. Биорадикалы и биоантиоксиданты. - Минск: БГУ, 2004.

4. Липатов К.В., Сопромадзе М.А., Шехтер А.Б. и др. Применение газового потока, содержащего оксид азота (NO-терапия) в комплексном лечении гнойных ран // Хирургия. 2002. № 2. С. 41-43.

5. Мартусевич А.К. Биокристалломика в молекулярной медицине. - СПб: Издательство СПбГМУ, 2011.

6. Мартусевич А.К., Перетягин С.П., Ванин А.Ф. Исследование некоторых продуктов, генерируемых медицинским аппаратом для получения NO-содержащей холодной плазмы // Медицинская физика. 2012. № 4. С. 80-86.

7. Мартусевич А.К., Перетягин С.П. Модификация дегидратационной структуризации сыворотки крови при ее обработке оксидом азота // Биофизика. 2013. Т. 58. № 6. С. 1038-1042.

8. Сидоркин В.Г., Чулошникова И.А. Метод определения МДА в эритроцитах и плазме крови с помощью тиобарбитуровой кислоты. Авторское свидетельство СССР № 1807410. 1993. Бюлл. № 13.

9. Ющенко А.А., Даудова А.Д., Аюпова А.К., Урляпова Н.Г. Использование морфоструктурной реакции сыворотки крови в токсикологической оценке лекарственных средств // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2004. № 7. C. 113-117.

10. Alshraiedeh N.H., Higginbotham S., Flynn P.B., et al. Eradication and phenotypic tolerance of Burkholderia cenocepacia biofilms exposed to atmospheric pressure non-thermal plasma // Int. J. Antimicrob. Agents. 2016. Vol. 47. Pp. 446-450.

11. Alkawareek M.Y., Gorman S.P., Graham W.G., Gilmore, B.F. Potential cellular targets and antibacterial efficacy of atmospheric pressure non-thermal plasma // Int J. Antimicrob. Agents. 2014. Vol. 43. Pp. 154-160.

12. Butscher D., Zimmermann D., et al. Plasma inactivation of bacterial endospores on wheat grains and polymeric model substrates in a dielectric barrier discharge // Food Control. 2016. Vol. 60. Pp. 636-645.

13. Brun P., Pathak S., Castagliuolo I., et al. Helium generated cold plasma finely regulates activation of human fibroblast-like primary cells // Plos ONE. 2014. Vol. 9. No. 8. P. e104397.

14. Dobrynin D., Fridman D., Friedman G., Fridman A. Physical and biological mechanisms of direct plasma interaction with living tissue // New J. Phys. 2009. Vol. 11. Pp. 1-26.

15. Duske K., Wegner K., Donnert M., et al. Comparative in vitro study of different atmospheric pressure plasma jets concerning their antimicrobial potential and cellular reaction // Plasma Process Polym. 2015. Vol. 12. Pp. 1050-1060.

16. Ermolaeva S.A., Varfolomeev A.F., Chernukha M. Yu., et al. Bactericidal effects of non-thermal argon plasma in vitro, in biofilms and in the animal model of infected wounds // J. Med. Microbiol. 2011. Vol. 60. Pp. 75-83.

17. Flynn P.B., Busetti A., Wielogorska E., et al. Potential cellular targets and antibacterial efficacy of atmospheric pressure non-thermal plasma // Sci. Rep. 2016. Vol. 6. P. 26320.

18. Hoffmann C., Berganza C., Zhang J. Cold Atmospheric Plasma: methods of production and application in dentistry and oncology // Medical Gas Research. 2013. Vol. 3. P. 21.

19. Jawaid P., Rehman M.U., Zhao Q.L., et al. Helium-based cold atmospheric plasma-induced reactive oxygen species-mediated apoptotic pathway attenuated by platinum nanoparticles // J. Cell. Mol. Med. 2016. Vol. 20. No. 9. Pp. 1737-1748.

20. Kim S.-M., Kim J.-I. Decomposition of biological macromolecules by plasma generated with helium and oxygen // J. Microbiol. 2006. Vol. 44. No. 4. Pp. 466-471.

21. Kong M.G., Kroesen G., Morfill G., et al. Plasma medicine: an introductory review // New J. Phys. 2009. Vol. 11. P. 115012.

22. Laroussi M. Low-temperature plasmas for medicine? // IEEE Trans. Plasma Sci. 2009. Vol. 37. Pp. 714-725.

23. Lotfy K. Cold atmospheric plasma and oxidative stress: reactive oxygen species vs. antioxidant // Austin Biochem. 2016. Vol. 1. No. 1. P. 1001.

24. Scholtz V., et al. Nonthermal plasma - A tool for decontamination and disinfection // Biotechnol. Adv. 2015. Vol. 33. No. 6. Pp. 1108-1119.

25. Shekhter A.B., Serezhenkov V.A., Rudenko T.G., et al. Beneficial effect of gaseous nitric oxide on the healing of skin wounds // Nitric oxide. 2005. Vol. 12. Pp. 210-219.

26. Stoffels E., Sakiyama Y., Graves D.B. Cold atmospheric plasma: charged species and their interactions with cells and tissues // IEEE Trans. Plasma Sci. 2008. Vol. 36. Pp. 1441-1457.

27. Wiegand C., Fink S., Beier O., et al. Dose- and Time-Dependent Cellular Effects of Cold Atmospheric Pressure Plasma Evaluated in 3D Skin Models // Skin Pharmacol. Physiol. 2016. Vol. 29. Pp. 257-265.

28. Aleinik A.N. Plazmennaya meditsina [Plasma medicine]. - Tomsk: Izdatelstvo TPU, 2011. 45 p. (In Russian).

29. Baldanov B.B., Ranzhurov Ts.R., Norboev Ch.N., et al. Inaktivatsiya mikroorganizmov v kholodnoy argonovoy plazme atmosfernogo davleniya [Inactivation of microorganisms in cold argon atmospheric plasma]. Vestnik VSGUTU [Bulletin of the East-Siberian State University of Technology and Management]. 2015. No. 4. Pp. 56-60. (In Russian).

30. Kostyuk V.A., Potapovich A.I. Bioradikaly i bioantioksidanty [Bioradicals and antioxidants]. Minsk: BGU. 2004. (In Russian).

31. Lipatov K.V., Sopromadze M.A., Shehter A.B., et al. Primenenie gazovogo potoka, soderzhashhego oksid azota (NO-terapija) v kompleksnom lechenii gnojnyh ran [The use of gas flow is containing nitric oxide (NO-therapy) in complex treatment of purulent wounds]. Chirurgiya [Surgery]. 2002. No. 2. Pp. 41-43. (In Russian).

32. Martusevich A.K. Biokristallomika v molekulyarnoy meditsine [Biocrystallomics in molecular medicine]. Saint-Petersburg: Izdatelstvo SPbGMU. 2011. (In Russian).

33. Martusevich A.K., Peretjagin S.P., Vanin A.F. Issledovanie nekotoryh produktov, generiruemyh medicinskim apparatom dlja poluchenija NO-soderzhashhej holodnoj plazmy [Study of some products is generating with medical device for producing of NO-containing cold plasma]. Meditsinskaya fizika [Medical Physics]. 2012. No. 4. Pp. 80-86. (In Russian).

34. Martusevich A.K., Peretyagin S.P. Modifikatsiya degidratatsionnoy strukturizatsii syvorotki krovi pri ee obrabotke oksidom azota [Modification of dehydration structurization of blood serum under its processing with nitric oxide]. Biophysics. 2013. Vol. 58. No. 6. Pp. 1038-1042. (In Russian).

35. Sidorkin V.G., Chuloshnikova I.A. Metod opredeleniya MDA v eritrotsitakh i plazme krovi s pomoshch'yu tiobarbiturovoy kisloty [Method of estimation of malonic dialdehyde in erythrocyte and blood plasma with thiobarbituric acid]. Patent of USSR No. 1807410. 1993. Bulletin No. 13. (In Russian).

36. Yushchenko A.A., Daudova A.D., Ayupova A.K., Urlyapova N.G. Ispol'zovanie morfostrukturnoy reaktsii syvorotki krovi v toksikologicheskoy otsenke lekarstvennykh sredstv [The use of morphostructural response ofblood serum in toxicological estimation of drugs]. Byulleten' eksperimental'noy biologii i meditsiny [Bulletin of Experimental Biology and Medicine]. 2004. No. 7. Pp. 113-117. (In Russian).

37. Alshraiedeh N.H., Higginbotham S., Flynn P.B., et al. Eradication and phenotypic tolerance of Burkholderia cenocepacia biofilms exposed to atmospheric pressure non-thermal plasma. Int. J. Antimicrob. Agents. 2016. Vol. 47. Pp. 446-450.

38. Alkawareek M.Y., Gorman S.P., Graham W.G., Gilmore, B.F. Potential cellular targets and antibacterial efficacy of atmospheric pressure non-thermal plasma. Int J. Antimicrob. Agents. 2014. Vol. 43. Pp. 154-160.

39. Butscher D., Zimmermann D., et al. Plasma inactivation of bacterial endospores on wheat grains and polymeric model substrates in a dielectric barrier discharge. Food Control. 2016. Vol. 60. Pp. 636-645.

40. Brun P., Pathak S., Castagliuolo I., et al. Helium generated cold plasma finely regulates activation of human fibroblast-like primary cells. Plos ONE. 2014. Vol. 9. No. 8. P. e104397.

41. Dobrynin D., Fridman D., Friedman G., Fridman A. Physical and biological mechanisms of direct plasma interaction with living tissue. New J. Phys. 2009. Vol. 11. Pp. 1-26.

42. Duske K., Wegner K., Donnert M., et al. Comparative in vitro study of different atmospheric pressure plasma jets concerning their antimicrobial potential and cellular reaction. Plasma Process Polym. 2015. Vol. 12. Pp. 1050-1060.

43. Ermolaeva S.A., Varfolomeev A.F., Chernukha M. Yu., et al. Bactericidal effects of non-thermal argon plasma in vitro, in biofilms and in the animal model of infected wounds. J. Med. Microbiol. 2011. Vol. 60. Pp. 75-83.

44. Flynn P.B., Busetti A., Wielogorska E., et al. Potential cellular targets and antibacterial efficacy of atmospheric pressure non-thermal plasma. Sci. Rep. 2016. Vol. 6. P. 26320.

45. Hoffmann C., Berganza C., Zhang J. Cold Atmospheric Plasma: methods of production and application in dentistry and oncology. Medical Gas Research. 2013. Vol. 3. P. 21.

46. Jawaid P., Rehman M.U., Zhao Q.L., et al. Helium-based cold atmospheric plasma-induced reactive oxygen species-mediated apoptotic pathway attenuated by platinum nanoparticles. J. Cell. Mol. Med. 2016. Vol. 20. No. 9. Pp. 1737-1748.

47. Kim S.-M., Kim J.-I. Decomposition of biological macromolecules by plasma generated with helium and oxygen. J. Microbiol. 2006. Vol. 44. No. 4. Pp. 466-471.

48. Kong M.G., Kroesen G., Morfill G., et al. Plasma medicine: an introductory review. New J. Phys. 2009. Vol. 11. P. 115012.

49. Laroussi M. Low-temperature plasmas for medicine? IEEE Trans. Plasma Sci. 2009. Vol. 37. Pp. 714-725.

50. Lotfy K. Cold atmospheric plasma and oxidative stress: reactive oxygen species vs. antioxidant. Austin Biochem. 2016. Vol. 1. No. 1. P. 1001.

51. Scholtz V., et al. Nonthermal plasma - A tool for decontamination and disinfection. Biotechnol. Adv. 2015. Vol. 33. No. 6. Pp. 1108-1119.

52. Shekhter A.B., Serezhenkov V.A., Rudenko T.G., et al. Beneficial effect of gaseous nitric oxide on the healing of skin wounds. Nitric oxide. 2005. Vol. 12. Pp. 210-219.

53. Stoffels E., Sakiyama Y., Graves D.B. Cold atmospheric plasma: charged species and their interactions with cells and tissues. IEEE Trans. Plasma Sci. 2008. Vol. 36. Pp. 1441-1457.

54. Wiegand C., Fink S., Beier O., et al. Dose- and Time-Dependent Cellular Effects of Cold Atmospheric Pressure Plasma Evaluated in 3D Skin Models. Skin Pharmacol. Physiol. 2016. Vol. 29. Pp. 257-265.


Для цитирования:


Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Краснова С.Ю., Янин Д.В., Галка А.Г., Костров А.В. Влияние холодной гелиевой плазмы на метаболические и физико-химические параметры крови человека invitro. БИОМЕДИЦИНА. 2018;(2):47-58.

For citation:


Martusevich A.K., Soloveva A.G., Krasnova S.Yu., Yanin D.V., Galka A.G., Kostrov A.V. The influence of helium cold plasma on metabolic and physical-chemical parameters of human blood in vitro. Journal Biomed. 2018;(2):47-58. (In Russ.)

Просмотров: 37


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2074-5982 (Print)
ISSN 2074-5982 (Online)