Российские ученые нашли способ заживлять раны холодной плазмой

Эксперименты российских ученых из МФТИ, Объединенного института высоких температур РАН и Научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи показали, что облучение холодной плазмой приводит к регенерации и омоложению клеток. Если на основе данных исследований будет разработан курс плазменной терапии для плохо заживающих   ран, это поможет решить давно существующую медицинскую проблему.

Устройство генератора плазмы.  А: 1 — поток газа, 2 — микроволновый электрод, 3 — плазменная струя, 4 — источник питания, 5 — заземление; Б: 6 — металлический корпус, 7 — питание, 8 — струя плазмы. Рисунок МФТИ

Холодная плазма – это частично ионизированный газ с долей заряженных частиц около 1% с температурой ниже 100 000 К. После появление генераторов, производящих плазму пре температуре 30–40  °C, стало возможно ее применение в медицине и биологии.

Предыдущие эксперименты обнаружили бактерицидные свойства низкотемпературной плазмы и относительно высокое сопротивление клеток и тканей к ее воздействию. Также было отмечено, что в некоторых случаях плазма положительно влияла на плохо заживающие повреждения живых тканей человеческого организма. В итоге было принято решение о проведении дополнительного исследования с разными интенсивностью и интервалом воздействия холодной плазмы. Объектами исследования стали основные типы клеток, участвующие в раневом процессе: клетки соединительной ткани фибробласты  и клетки эпителиальной ткани кератиноциты.

В итоге в образцах фибробластов, обработанных однократно и двукратно, количество клеток увеличилось на 42,6 % и 32 % соответственно по сравнению с контрольной группой клеток, не подвергавшихся облучению. Признаков разрыва  ДНК сразу после обработки плазмой обнаружено не было, но было зафиксировано накопление клеток в активных фазах клеточного цикла и продление фазы роста до 30 часов. Таким образом, заключили ученые, воздействие плазмы несет регенеративный характер. 

Для третьей группы клеток, подвергшейся ежедневной обработке в течение трех дней, деление клеток уменьшилась на 29,1 % по сравнению с контрольной группой. У кератиноцитов различия в скорости пролиферации были незначительными.

Еще один отмеченный эффект – снижение в клетках уровня концентрации старение-ассоциированной β‑галактозидазы, уровень которой с возрастом растет и считается одним из маркеров старения. Обработка плазмой значительно снизила содержание фермента в клетках, что в совокупности с продлением экспоненциальной фазы роста может означать функциональную активацию клеток, то есть их омоложение. Исследователи объясняют этот эффект тем, что плазменная обработка может быть связана с активацией механизма аутофагии клеток, что ведет к удалению из клеток поврежденных органелл и перезапускает обменные процессы.

Схема эксперимента. Рисунок МФТИ

В будущем ученые намерены изучить молекулярный механизм воздействия плазмы на клетки, а также исследовать эффективность лечения пациентов разного возраста. Успех в экспериментах может стать новой главой в медицине. В настоящее время плохо заживающие раны существенно осложняют лечение. Они возникают у людей с сахарным диабетом из-за поврежденных болезнью сосудов, у онкологических больных и ВИЧ-инфицированных из-за подавленного иммунитета.  Лечение таких ран обычными методами очень сложное, а порой — невозможное.