大气压等离子体通过激活细胞自噬保护神经细胞的机制研究

Many researches are paying more attentions on the prevention and treatment for the ischemic stroke because of the increasing aging population in China. In recent years, the biology and medical applications of atmospheric pressure plasma (APPJ) is becoming a hot spot of present research both at home and abroad, but most researches only focus on the inactivation of bacteria, inhibition of tumor cell proliferation and wound healing. Our previous work has proved that, preconditioning of APPJ could protect neural cells from oxidative stress induced injuries, accompanied with the extracellular NO accumulating and autophagy activation. The current research will focus on the mechanism of the neuroprotective effect of APPJ on the hypoxia/ischemia induced neural cell injuries and the impact on cell autophagy. Neural cell injury model will be first employed in ischemic-hypoxic culture conditions. By studing the relations between the APPJ electricalparamters, gas mixture, flow rate, treatment distance and optical emission spectra test, cell viability test, as well as NO assay, we expect to optimize the plasma treatment conditions for neural cell protection. Then, cell biology, molecular biology and scanning electron microscope diagnostics will be used to evaluate the neuroprotective effect of APPJ and the impact on cell autophagy. We hope to clarify the mechanism of how plasma protects neural cells and provide some theoretical and experimental references in future researches.

随着我国老龄化程度日益加剧，对缺血性脑卒中的预防、治疗及保健手段的开发逐渐成为了一个研究热点。近年来，大气压等离子体（APPJ）在生物医学领域的应用受到越来越多的关注，但大多数研究都集中在杀菌、肿瘤细胞凋亡和创伤修复等方面。我们前期的研究首次在体外证实了APPJ可以保护氧化应激损伤的神经细胞，同时细胞外的NO含量上升，并伴有细胞自噬的激活。在此基础上，本课题拟利用针环介质阻挡放电APPJ研究其对细胞自噬的影响及对缺氧缺血损伤的神经细胞的保护作用及机制。首先通过低氧、低糖、无血清培养方法构建神经细胞损伤模型，通过改变APPJ的放电参数、气体组份、流速和处理距离等条件，结合光谱、细胞活性和NO浓度检测，优化APPJ保护神经细胞的处理条件，进一步通过细胞生物学、分子生物学、扫描电镜等方法研究APPJ对细胞凋亡的保护和对细胞自噬的激活作用，阐明APPJ的神经保护机制，为进一步研究提供理论和实验依据

随着我国老龄化程度日益加剧，对缺血性脑卒中的预防、治疗及保健手段的开发逐渐成为了一个研究热点。近年来，大气压等离子体（APPJ）在生物医学领域的应用受到越来越多的关注，利用其产生的大量RONS类物质及其生物学效应，许多等离子体医学的研究都集中在杀菌、肿瘤细胞凋亡和创伤修复等方面。但是，RONS在机体中的作用是双方面的，不仅是重要的细胞损伤诱导因素，更重要的是当其处于生理浓度时，还扮演着信号因子的角色，参与机体的诸多病理生理过程，如细胞分化、损伤保护、增殖及机体防御等。基于此，课题组通过使用“适量”的等离子体处理神经细胞后，利用其产生适量的RONS的生理功能，研究了等离子体的神经保护功能和机制。.我们采用针环介质阻挡放电方法产生等离子体，完成了等离子体的放电参数（脉冲电压的幅值和频率，气体组份、流速等）和活性粒子的诊断和检测；通过氧糖剥夺(OGD)方法损伤SH-SY5Y细胞，模拟缺血后卒中的神经元损伤过程；结果发现，“适量”的等离子体处理能够明显减少OGD引起的细胞凋亡；进一步的机制研究表明，等离子体的产生的活性粒子在神经细胞保护过程中发挥着重要作用，首先能够上调细胞外及细胞内的NO含量，从而靶向激活NO/cGMP/PKG信号通路，并激活了细胞自噬，并抑制了细胞凋亡的线粒体通路的激活，从而保护了神经细胞免受缺血缺氧的损伤。进一步的，我们分别使用了NO清除剂carboxy‐PTIO和ROS的清除剂catalase对NO的功能进行了验证，结果显示NO清除剂能够明显减弱等离子体的神经保护功能，而ROS清除剂对结果没有明显的影响。.我们的研究首次在体外证实了等离子体对疾病模型下细胞损伤的保护作用，为进一步的等离子体应用研究提供直接的依据，还为等离子体可作为一种新型“NO供体药物”用于缺血性脑血管疾病的预防及治疗奠定了理论和实验基础。