Nytt program for en atmosfærisk trykk Plasma Jet som Nevro-beskyttende Agent mot glukose deprivasjon-indusert skade SH-SY5Y celler
Summary
En protokoll for neuroprotective bruk av lav dose lufttrykk plasma behandling på glukose deprivasjon-indusert SH-SY5Y skader.
Abstract
Lufttrykk plasma jet (APPJ) har tiltrukket seg oppmerksomheten til mange forskere fra flere fagfelt de siste årene på grunn av sine utslipp inneholder flere typer reaktivt nitrogen arter (RNS) og reaktive oksygen arter (ROS). Vår forrige studie har vist cytoprotective effekten av APPJ mot oksidativt stress-indusert skader. Målet med denne studien er å gi en detaljert i vitro behandling protokoll om neuroprotective programmene av helium APPJs på glukose deprivasjon-indusert skade i SH-SY5Y celler. SH-SY5Y human neuroblastom-avledet celle linjen ble opprettholdt i RPMI 1640 medium med 15% fosterets kalv serum. Kultur mediet ble deretter endret til RPMI 1640 uten glukose før APPJ behandling. Etter en 1t inkubasjon i en celle inkubator identifiserte celle levedyktighet bruker celle teller Kit 8. Resultatene viste at, sammenlignet med gruppen glukose deprivasjon, cellene behandles med APPJ utstilt betydelig økt celle levedyktighet i en doseavhengig måte, med 8 s/vel observert som en optimal dose. I mellomtiden hadde helium flyt ingen effekt på glukose deprivasjon-indusert celle verdifall. Resultatene indikerte at APPJ potensielt kan brukes som en behandlingsmetode for sykdommer i sentralnervesystemet knyttet til glukose deprivasjon. Denne protokollen kan også brukes som et cytoprotective program for celler med forskjellige impairments, men i cellekultur og APPJ behandling betingelsene skal justeres, og behandling dose må være relativt lav.
Introduction
Voksen hjernen bruker nesten utelukkende glukose som et substrat for energi metabolism under normale fysiologiske forhold. Den menneskelige hjernen utgjør bare 2% av kroppsvekten men bruker ca 25% av den totale glukose i kroppen1. Det er godt dokumentert at glukose metabolisme dysfunksjon er en av de store patologiske forandringer under iskemiske hjerneslag og forskjellige nevrodegenerative sykdommer, inkludert Alzheimers sykdom (AD), Huntingtons sykdom (HD) og Parkinsons sykdom (PD) 2,3. Mangel på glukose og svekket glukose opptak eller oxidative fosforylering kan direkte påvirke ATP produksjonen og ytterligere indusere nevrale celledød, som kan øke risikoen for neuronal dysfunksjon, antyder at opprettholde celle levedyktighet eller forsinke celle skade etter glukose deprivasjon kan være en fornuftig tilnærming for behandling av disse sykdommene. Etterforskningen av neuroprotective effekter via glukose modulasjon, fokuserer på anti-inflammatoriske midler, ion kanal modulatorer, frie radikaler renovasjonsarbeider, nevrotropisk faktorer, etc. har vært av interesse. Oversettelse av disse neuroprotective tilnærminger fra benk til klinisk praksis har imidlertid ikke vært vellykket4.
Lufttrykk plasma jetfly (APPJs) er en ny type atmosfæriske lav temperatur gass utslipp teknologi som har tiltrukket seg oppmerksomheten til mange forskere fra flere fagfelt de siste årene. APPJs har blitt brukt i flere tiår i biomedisinsk programmer som cellen kreftbehandling, bakteriell inaktivering, blodpropp, sårheling, oral medisin, etc.5,6, på grunn av sine utslipp av flere typer reaktivt nitrogen arter (RNS) og reaktive oksygen arter (ROS) (figur 1)7. Tidligere plasma bio-medisin programmer hovedsakelig fokusert på oksidativt og/eller nitrative stress på bakterier, celler og vev8. Men kan APPJ også være en “tveegget sverd” siden RNS og ROS er viktig intracellulær signalnettverk molekylene knyttet til mange fysiologiske og patofysiologiske9. Lystgass (nei) styrer et bredt spekter av biologiske prosesser og spiller en dobbel rolle i den menneskelige kroppen, spesielt i sentralnervesystemet (CNS). Lave nivåer av ingen har vist sine neuroprotective aktiviteter både i vitro og i vivo via flere signal veier10. Vår forrige studie først rapportert at helium APPJ-indusert ingen produksjon var involvert i neuroprotective effekten av APPJ mot oksidativt stress-indusert skader11. Men er effekten av APPJs på andre skader ikke rapportert. Derfor er målet med denne studien å gi en i vitro behandling protokollen om neuroprotective programmene av helium APPJ på glukose deprivasjon-indusert skade i SH-SY5Y celler. Forskjellig fra tidligere studier, våre protokollen brukes lavdose plasma behandling for neuroprotective programmer uten konsekvensene av overdreven plasma-indusert skader, som angir at APPJ behandling potensielt kan brukes som en roman “ingen donor narkotika “for fremtidig forskning og selv for klinisk oversettelse. Denne protokollen ble også foreslått som skal brukes som cytoprotective-program for andre celletyper ulike brukere, men APPJ behandling betingelsene skal re-justert og behandling dose må være relativt lav.
Protocol
Representative Results
Discussion
SH-SY5Y celler er en human neuroblastom-avledet celle linje og er mye brukt som en aktuelle cellen modell for i vitro studier på nevrotoksisitet eller neuroprotection12. SH-SY5Y celle linjen var følsom glukose deprivasjon forhold. Cellen levedyktighet redusert til nesten 50% etter 1t glukose deprivasjon, som er optimale celle levedyktighet tilstanden for studier av pharmacodynamics. Videre CCK-8 reagens har ingen cytotoksisitet celler og celler ble inkubert med CCK-8 reagens en annen 4 …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble støttet av innovasjon fondet av Beijing Neurosurgical Institute (2014-11), National Natural Science Foundation i Kina (nr. 11475019 og 81271286) og Beijing Natural Science Foundation (nr. 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).
