Nuova applicazione di un getto di Plasma di pressione atmosferica come un agente di Neuro-protettivo contro la lesione indotta da privazione di glucosio delle cellule SH-SY5Y
Summary
Un protocollo per l’applicazione di neuroprotective del trattamento al plasma a pressione atmosferica della basso-dose sulle lesioni di SH-SY5Y indotta da privazione del glucosio.
Abstract
Il getto di plasma di pressione atmosferica (APPJ) ha attirato l’attenzione di molti ricercatori di diverse discipline negli ultimi anni, perché le sue emissioni includono più tipi di specie reattive dell’azoto (RNS) e specie reattive dell’ossigeno (ROS). Il nostro studio precedente ha mostrato l’effetto cytoprotective di APPJ contro le lesioni indotte da stress ossidativa. L’obiettivo del presente studio è quello di fornire un protocollo di trattamento dettagliato in vitro per quanto riguarda le applicazioni di neuroprotective di elio APPJs sulla lesione indotta da privazione di glucosio nelle cellule SH-SY5Y. La linea di cellulari derivate di neuroblastoma umano SH-SY5Y è stata mantenuta in RPMI 1640 supplementato con 15% di siero fetale di vitello. Il terreno di coltura è stato quindi modificato RPMI 1640 senza glucosio prima del trattamento APPJ. Dopo un’incubazione di 1 h in un’incubatrice cellulare, attuabilità delle cellule è stata determinata utilizzando cella contando Kit 8. I risultati hanno mostrato che, rispetto al gruppo di privazione del glucosio, cellule trattate con APPJ esposto attuabilità delle cellule significativamente aumentata in modo dose-dipendente, con 8 s/bene osservata come una dose ottimale. Nel frattempo, flusso di elio non ha avuto effetto sul danno cellulare indotta da privazione del glucosio. I nostri risultati hanno indicato che APPJ potrebbero essere utilizzati come un metodo di trattamento per le malattie del sistema nervoso centrale legate alla privazione del glucosio. Questo protocollo potrebbe anche essere usato come applicazione cytoprotective per altre cellule con differenti disabilità, ma la coltura cellulare e condizioni di trattamento APPJ dovrebbero essere regolate, e la dose di trattamento deve essere relativamente bassa.
Introduction
Il cervello adulto usa quasi esclusivamente il glucosio come substrato per il metabolismo energetico in condizioni fisiologiche normali. Il cervello umano costituisce solo il 2% del peso corporeo ma consuma circa il 25% del glucosio totale all’interno del corpo1. È ben documentato che disfunzione del metabolismo del glucosio è uno dei principali cambiamenti patologici durante il colpo ischemico e varie malattie neurodegenerative, tra cui il morbo di Alzheimer (annuncio), malattia di Huntington (HD) e malattia di Parkinson (MDP) 2,3. La mancanza di glucosio e l’assorbimento del glucosio alterata o fosforilazione ossidativa può influenzare direttamente la produzione di ATP e ulteriormente indurre la morte delle cellule neurali, che può aumentare il rischio di disfunzione di un neurone, suggerente che mantenere la vitalità cellulare o ritardare la lesione delle cellule dopo privazione del glucosio potrebbe essere un approccio ragionevole per il trattamento di queste malattie. L’indagine degli effetti neuroprotective via modulazione glucosio, concentrandosi su modulatori di canale ionico, antiradicali liberi, agenti antinfiammatori, fattori neurotrofici, ecc è stato di interesse. Tuttavia, la traduzione di questi approcci di neuroprotective dalla panchina alla pratica clinica non è successo4.
Ugelli del plasma di pressione atmosferica (APPJs) sono un nuovo tipo di tecnologia di scarico di gas atmosferici bassa temperatura che ha attirato l’attenzione di molti ricercatori di diverse discipline negli ultimi anni. APPJs sono stati utilizzati per decenni in varie applicazioni biomediche, come trattamento del cancro delle cellule, inattivazione batterica, coagulazione del sangue, la guarigione della ferita, medicina orale, ecc.5,6, dovuto le sue emissioni di più tipi di specie reattive dell’azoto (RNS) e specie reattive dell’ossigeno (ROS) (Figura 1)7. Applicazioni di bio-medicina del plasma precedenti incentrato principalmente sullo stress ossidativo e/o nitrative su batteri, cellule e tessuti8. Tuttavia, il APPJ potrebbe anche essere una “spada affilata” poiché RNS e ROS sono molecole di segnalazione intracellulare importante relazionate a molti processi fisiologici e fisiopatologici9. Protossido di azoto (NO) controlla una vasta gamma di processi biologici e svolge un duplice ruolo nel corpo umano, soprattutto nel sistema nervoso centrale (SNC). Bassi livelli di NO hanno dimostrato la loro attività di neuroprotective entrambi in vitro e in vivo attraverso molteplici vie di segnale10. Il nostro studio precedente in primo luogo segnalato che Elio APPJ-indotto nessuna produzione è stato coinvolto nell’effetto neuroprotective del APPJ contro le lesioni indotte da stress ossidativo11. Tuttavia, gli effetti della APPJs su altre lesioni non sono stati segnalati. Pertanto, l’obiettivo del presente studio è di fornire un protocollo di trattamento in vitro per quanto riguarda le applicazioni di neuroprotective di elio APPJ sulla lesione indotta da privazione di glucosio nelle cellule SH-SY5Y. Diverso da studi precedenti, nostro protocollo utilizzato trattamento al plasma della basso-dose per applicazioni di neuroprotective senza le conseguenze delle lesioni eccessive di plasma-indotta, che indica che il trattamento di APPJ poteva essere utilizzato come un romanzo “nessun farmaco donatore “per la ricerca futura e anche per traduzione clinica. Questo protocollo è stato anche suggerito per essere utilizzato come un’applicazione di cytoprotective per altri tipi di cellule con differenti disabilità, ma le condizioni di trattamento APPJ dovrebbero essere ri-regolate e la dose di trattamento deve essere relativamente bassa.
Protocol
Representative Results
Discussion
SH-SY5Y cellule sono una linea di cellule umane di neuroblastoma-derivato e sono ampiamente usate come un modello di cella appropriata per studi in vitro sulla neurotossicità o neuroprotezione12. La linea di cellule SH-SY5Y era sensibile alle condizioni di privazione del glucosio. Attuabilità delle cellule è diminuito di quasi il 50% dopo privazione del glucosio 1 h, che è la condizione di vitalità cellulare ottimale per gli studi di farmacodinamica. Inoltre, CCK-8 reagente non ha ne…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dal fondo per l’innovazione di Pechino neurochirurgica Istituto (2014-11), Fondazione nazionale di scienze naturali della Cina (nn. 11475019 e 81271286) e Beijing Natural Science Foundation (No. 7152027).
Materials
| SH-SY5Y cell line | China Center for Type Culture Collection | 3111C0001CCC000026 | |
| RPMI 1640 medium | Thermo Scientific | 21875091 | stored at 4 °C |
| RPMI 1640 medium no glucose | Thermo Scientific | 11879020 | stored at 4 °C |
| fetal calf serum | Thermo Scientific | 16000044 | stored at -20 °C |
| tripsin-EDTA solution | Solarbio | T1300 | stored at 4 °C |
| 96 wells plate | corning | 3599 | |
| Cell Counting Kit-8 (CCK-8) | Dojindo Laboratories | CK04 | stored at 4 °C |
| microplate reader | Tecan | M200 Pro | for measuring the absorbance at 450 nm |
| High – voltage Power Amplifier | Trek | PD06087 | for amplifing the power |
| Function Signal Generator | MaZe Electronics Science&Technology | AT30120 | for providing the specific signal |
| High – Voltage Probe | Tektronix | P6015A | for detecting high voltage |
| Digital Oscilloscope | Tektronix | DPO4104B | for displaying the signal |
Riferimenti
- Yang, S. H., et al. Alternative mitochondrial electron transfer for the treatment of neurodegenerative diseases and cancers: Methylene blue connects the dots. Prog. Neurobiol. , (2015).
- Bhat, A. H., et al. Oxidative stress, mitochondrial dysfunction and neurodegenerative diseases; a mechanistic insight. Biomed. Pharmacother. 74, 101-110 (2015).
- Bullon, P., Newman, H. N., Battino, M. Obesity, diabetes mellitus, atherosclerosis and chronic periodontitis: a shared pathology via oxidative stress and mitochondrial dysfunction?. Periodontol. 2000. 64 (1), 139-153 (2014).
- Sutherland, B. A., et al. Neuroprotection for ischaemic stroke: translation from the bench to the bedside. International Journal of Stroke. 7 (5), 407-418 (2012).
- Yan, D., et al. Principles of using Cold Atmospheric Plasma Stimulated Media for Cancer Treatment. Scientific Reports. 5 (5), 18339 (2015).
- Lu, X., Laroussi, M., Puech, V. On atmospheric-pressure non-equilibrium plasma jets and plasma bullets. Plasma Sources Science & Technology. 21 (3), 034005 (2012).
- Lu, X., et al. Reactive species in non-equilibrium atmospheric-pressure plasmas: Generation, transport, and biological effects. Phys. Rep. 630, 1-84 (2016).
- Lu, X., Naidis, G. V., Laroussi, M., Ostrikov, K. Guided ionization waves: Theory and experiments. Phys. Rep. 540 (3), 123-166 (2014).
- Di, M. S., Reed, T. T., Venditti, P., Victor, V. M. Role of ROS and RNS Sources in Physiological and Pathological Conditions. Oxid. Med. Cell Longev. 2016 (22), 1245049 (2016).
- Contestabile, A., Ciani, E. Role of nitric oxide in the regulation of neuronal proliferation, survival and differentiation. Neurochemistry International. 45 (6), 903-914 (2004).
- Yan, X., et al. Protective effect of atmospheric pressure plasma on oxidative stress-induced neuronal injuries: an in vitro study. J. Phys. D: Appl. Phys. 50 (9), 095401 (2017).
- Xie, H. R., Hu, L. S., Li, G. Y. SH-SY5Y human neuroblastoma cell line: in vitro cell model of dopaminergic neurons in Parkinson’s disease. Chin. Med. J. 123 (8), 1086-1092 (2010).
- Tsutsui, C., et al. Treatment of cardiac disease by inhalation of atmospheric pressure plasma. Japanese Journal of Applied Physics. 53 (6), 060309 (2014).
- Graves, D. B. Low temperature plasma biomedicine: A tutorial review. Physics of Plasmas. 21 (8), 104-117 (2014).
