Neue Anwendung ein Atmosphärendruck-Plasma-Jet als eine neuroprotektive Mittel gegen Glukose Deprivation-induzierten Schädigung des SH-SY5Y Zellen
Summary
Ein Protokoll für die neuroprotektive Anwendung von niedrig dosierten Atmosphärendruck Plasmabehandlung auf Glukose Entbehrung-induzierte SH-SY5Y Verletzungen.
Abstract
Der Atmosphärendruck Plasma Jet (APPJ) hat die Aufmerksamkeit vieler Forscher aus verschiedenen Disziplinen in den letzten Jahren angezogen, weil seine Emissionen mehrere Arten von reaktivem Stickstoff-Spezies (RNS) und reaktive Sauerstoffspezies (ROS gehören). Unsere frühere Studie hat die zellschützenden Wirkung des APPJ gegen oxidativen Stress-induzierte Verletzungen gezeigt. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, eine detaillierte in-vitro- Behandlungsprotokoll betreffend die neuroprotektive Anwendungen von Helium APPJs auf Glukose Entzug verursachten Verletzungen in SH-SY5Y Zellen zur Verfügung zu stellen. SH-SY5Y menschlichen Neuroblastoma abgeleitet Zelllinie wurde RPMI 1640 Medium mit 15 % fetalen Kälberserum ergänzt gehalten. Das Kulturmedium änderte dann in RPMI 1640 ohne Glukose vor der APPJ Behandlung. Nach einer 1 h Inkubation in einer Zelle-Inkubator wurde Zellviabilität bestimmt mit Zelle zählen Kit 8. Die Ergebnisse zeigten, dass, ausgestellt im Vergleich zu Glukose Entbehrung Gruppe, Zellen mit APPJ behandelt deutlich erhöhte Zellviabilität in einer Dosis-abhängigen Weise mit 8 s/gut als eine optimale Dosis beobachtet. Unterdessen hatte Helium Flow keinen Einfluss auf die Glukose Entbehrung-induzierte Zelle Beeinträchtigung. Unsere Ergebnisse zeigten, dass APPJ möglicherweise als eine Behandlungsmethode für die Krankheiten in das zentrale Nervensystem im Zusammenhang mit Glukose Entbehrung genutzt werden könnte. Dieses Protokoll könnte auch als zellschützenden Anwendung verwendet werden, für andere Zellen mit unterschiedlichen Beeinträchtigungen, aber die Zellkultur und APPJ Behandlungsbedingungen nachgestellt werden sollte und die Behandlungsdosis relativ niedrig sein.
Introduction
Die Erwachsene Gehirn verwendet fast ausschließlich Glukose als Substrat für den Energiestoffwechsel unter normalen physiologischen Bedingungen. Das menschliche Gehirn verbraucht ca. 25 % der gesamten Glucose innerhalb der Körper1aber stellt nur 2 % des Körpergewichts. Es ist gut dokumentiert, dass Glukose-Stoffwechsel-Dysfunktion ist eine der wichtigsten pathologischen Änderungen während ischämischen Schlaganfall und verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit (AD), Chorea Huntington (HD) und der Parkinson-Krankheit (PD) 2,3. Der Mangel an Glukose und beeinträchtigt Glukoseaufnahme oder Oxidative Phosphorylierung kann einen direkten Einfluss auf ATP-Produktion und weitere induzieren neuronaler Zelltod, die das Risiko der neuronalen Dysfunktion, was darauf hindeutet, dass die Aufrechterhaltung Zellviabilität erhöhen kann oder Verzögerung der Zelle Verletzung nach Glukose Entbehrung ein vernünftiger Ansatz für die Behandlung dieser Krankheit sein könnte. Die Untersuchung der neuroprotektive Effekte über Glukose Modulation, mit Schwerpunkt auf Entzündungshemmern, Ionen-Kanal Modulatoren, Radikalenfänger, neurotrophen Faktoren wurde etc. von Interesse. Übersetzung dieser neuroprotektive Ansätze von Bank in die klinische Praxis wurde jedoch nicht erfolgreichen4.
Atmosphärendruck-Plasma-Jets (APPJs) sind eine neue Art von atmosphärischer Niedertemperatur-Gas-Entlastung-Technologie, die die Aufmerksamkeit vieler Forscher aus verschiedenen Disziplinen in den letzten Jahren angezogen hat. APPJs haben seit Jahrzehnten in verschiedenen biomedizinische Anwendungen wie Zelle Krebsbehandlung, bakterielle Inaktivierung, Blutgerinnung, Wundheilung, Zahnmedizin, etc.5,6, durch die Emissionen von mehreren Typen im Einsatz von reaktivem Stickstoff-Spezies (RNS) und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) (Abbildung 1)7. Vorherigen Plasmaanwendungen Biomedizin konzentrierten sich hauptsächlich auf den oxidativen und/oder nitrative Druck auf Bakterien, Zellen und Gewebe8. Jedoch könnte das APPJ auch ein “zweischneidiges Schwert”, da RNS und ROS wichtige intrazelluläre Signalmoleküle, die im Zusammenhang mit viele physiologische und pathophysiologische Prozesse9 sind. Stickoxid (NO) steuert eine Vielzahl von biologischen Prozessen und eine doppelte Rolle im menschlichen Körper, vor allem im zentralen Nervensystem (ZNS). Niedrige Konzentrationen von NO haben ihre neuroprotektive Aktivitäten gezeigt, beide in Vitro und in Vivo über mehrere Signalwege10. Unsere früheren Studie erstmals berichtet, dass Helium APPJ-induzierte NO-Produktion war die neuroprotektive Wirkung des APPJ gegen oxidativen Stress-induzierte Verletzungen11beteiligt. Allerdings wurden die Auswirkungen von APPJs auf andere Verletzungen nicht gemeldet. Das Ziel der vorliegenden Studie soll daher eine in-vitro- Behandlung-Protokoll betreffend die neuroprotektive Anwendungen von Helium APPJ auf Glukose Entzug verursachten Verletzungen in SH-SY5Y Zellen zur Verfügung zu stellen. Anders als bei früheren Studien, unser Protokoll verwendet niedrig dosierte Plasmabehandlung für neuroprotektive Anwendungen ohne die Folgen von übermäßigen Plasma-induzierte Verletzungen, darauf hinweist, dass die APPJ Behandlung potentiell als Roman “kein Spender Medikament verwendet werden könnten “für die zukünftige Forschung und auch für klinische Übersetzung.” Dieses Protokoll wurde auch vorgeschlagen, um für andere Zelltypen mit verschiedenen Beeinträchtigungen als zellschützenden Anwendung verwendet werden, aber die Behandlungsbedingungen APPJ sollte neu eingestellt werden und die Behandlungsdosis relativ niedrig sein.
Protocol
Representative Results
Discussion
SH-SY5Y Zellen sind eine menschliche Neuroblastom abgeleitet Zell-Linie und sind weit verbreitet als entsprechende Zellenmodell für in-vitro- Studien zur Neurotoxizität oder Neuroprotektion12. Die SH-SY5Y-Zell-Linie war empfänglich für Glukose Entbehrung Bedingungen. Zellviabilität sank um fast 50 % nach 1 h Glukose Entzug, das die optimale Zelle Lebensfähigkeit Bedingung für Studien der Pharmakodynamik. Darüber hinaus CCK-8 Reagenz hat keine Zytotoxizität auf Zellen und Zellen i…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde durch den Innovationsfonds der neurochirurgischen Beijing Institute (2014-11), der National Natural Science Foundation von China (Nr. 11475019 und 81271286) und Beijing Natural Science Foundation (Nr. 7152027) unterstützt.
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 |
References
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