Холодная плазма навсегда избавит людей от незаживающих ран

Холодная плазма навсегда избавит людей от незаживающих ран

Генератор низкотемпературной плазмы: 1 – поток газа, 2 – микроволновый электрод, 3 – плазменная струя, 4 – источник питания, 5 – заземление, 6 – металлический корпус, 7 – питание, 8 – струя плазмы.
Иллюстрация МФТИ.

Российские учёные из Московского физико-технического института (МФТИ), Объединённого института высоких температур РАН и Научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи обнаружили, что облучение клеток холодной плазмой приводит к их регенерации и "омоложению". Этот результат, считают исследователи, может быть использован при разработке курса плазменной терапии незаживающих ран.

Незаживающие раны – настоящая проблема для медиков, так как они осложняют любое даже самое успешное лечение. Например, при сахарном диабете раны возникают из-за повреждённых болезнью сосудов, при онкологии и ВИЧ — из-за подавленного иммунитета, а в пожилом возрасте причиной является низкая скорость деления клеток. Лечение таких ран обычными методами очень проблематично, а иногда просто невозможно.

Оказалось, что решить проблему может холодная плазма атмосферного давления. Она представляет собой частично ионизированный газ (доля заряженных частиц в газе составляет около 1%) с температурой ниже 100 тысяч кельвинов. Её применение в области биологии и медицины стало возможным с момента появления генераторов, производящих плазму при температуре 30–40 °C.

Ранее учёными уже были выявлены бактерицидные свойства низкотемпературной плазмы и относительно высокое сопротивление клеток и тканей к её воздействию. При этом результаты плазменной обработки незаживающих ран человека варьировались от положительных до нейтральных. По результатам предыдущей работы возникла идея, что процесс заживления ран с использованием плазмы зависит от способа обработки клеток (интервала между облучениями и общего количества облучений).

Объектами исследования в данной работе являлись фибробласты (клетки соединительной ткани) и кератиноциты (клетки эпителиальной ткани). Это основные типы клеток, участвующих в раневом процессе.

Учёные заметили, что облучение плазмой не прошло безрезультатно: в образцах фибробластов, обработанных однократно (А) и двукратно (В), количество клеток увеличилось на 42,6% и 32,0%, соответственно, по сравнению с контрольной группой клеток, не подвергавшихся облучению.

Кроме того, российскими учёными не было обнаружено никаких признаков разрывов ДНК сразу после обработки плазмой. При этом наблюдалось накопление клеток в активных фазах клеточного цикла и продление фазы роста до 30 часов. То есть воздействие плазмы несло регенерационный, а не разрушающий характер.

Для группы клеток С (ежедневная обработка в течение трёх дней) пролиферация (деление) клеток уменьшилась на 29,1 % по сравнению с контрольной группой. У кератиноцитов различия в скорости пролиферации также были обнаружены, но они оказались незначительными.

Затем учёные измерили уровень старение-ассоциированной β-галактозидазы, которая считается одним из маркеров старения. С возрастом концентрация этого фермента в клетке повышается. После обработки плазмой уровень содержания этого вещества был значительно снижен, что в совокупности с продлением фазы роста может означать, что клетки фактически омоложиваются.

"Положительные данные, наблюдаемые нами после плазменной обработки, могут быть связаны с активацией механизма аутофагии клеток. Он ведёт к тому, что из клетки удаляются повреждённые органеллы, что в конечном счёте перезапускает обменные процессы в клетке", — говорит Елена Петерсен, соавтор исследования и заведующая Лаборатории клеточных и молекулярных технологий МФТИ.

В дальнейшем авторы планируют провести дополнительные исследования, чтобы понять молекулярные механизмы воздействия плазмы на клетки, а также изучить эффективность такого лечения с учётом возраста пациента.

Работа российских учёных опубликована в издании Journal of Physics D: Applied Physics.

Ранее "Вести.Наука" рассказывали о том, как холодная плазма может помочь в борьбе с диареей.