СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Посттравматическая регенерация эпидермиса млекопитающих................6
1.1.1. Строение кожи млекопитающих
1.1.2. Раневой процесс у млекопитающих
1.2. Низкотемпературная плазма атмосферного давления
1.2.1. Определение терминов
1.2.2. Источники низкотемпературной плазмы атмосферного давления....14
1.2.3. Применение низкотемпературной плазмы атмосферного давления в
медицине
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Морфометрический анализ
3.2. Сравнительный электронно-микроскопический анализ ультратонких
срезов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Опубликованные научные работы по теме ВКР
Актуальность. Повышение эффективности лечения раневых
инфекций различной этиологии и заживление хронических кожных ран
представляют собой актуальные задачи современной медицины, решение
которых еще достаточно далеко до завершения. До настоящего времени
активно ведутся разработки в различных областях медицины. Наиболее
распространенным приемом профилактики бактериальных инфекций
является применение антимикробных препаратов (АМП). АМП, как
правило, назначают без определения чувствительности микроорганизмов к
применяемому антимикробному средству, что приводит к
распространению антибиотикорезистентности. В докладе Всемирной
организации здравоохранения «Устойчивость к противомикробным
препаратам: глобальный доклад по эпиднадзору» подчеркивается, что эта
очень важная проблема существует уже сейчас и является серьезной
угрозой для человечества [51]. Среди методов лечения и профилактики
раневых инфекций используют обработку хлоргексидином, перекисью
водорода, антисептиками, содержащими спирты и йод. При лечении ран
применяют методы хирургического вмешательства, физические методы
воздействия, например, вакуум или лазер, а также барокамеры. Несмотря
на существование значительного числа методов профилактики
инфекционных осложнений и лечения ран, в настоящее время необходимо
создание новых концепций и стратегии борьбы со всевозможными
осложнениями инфицированных и хронических ран. Одной из наиболее
успешных перспектив является физический метод воздействия на раны
низкотемпературной плазмой атмосферного давления (НПАД). В
настоящее время в медицине для обработки живых клеток, тканей и
микроорганизмов начинают активно применять НПАД с температурой
около 30-40°С, так называемую “холодную плазму”. Стремительно
развивается новое научное направление “Плазменная медицина”,5
сочетающее новые достижения в области физики плазмы и биомедицины.
В ряде исследований обнаружено, что НПАД очень эффективно
инактивирует различные микроорганизмы, в том числе разрушает
патогенные бактерии с множественной лекарственной устойчивостью,
включая наиболее проблемные для заживления ран MRSA- стафилококки.
Полученные результаты позволили сделать предположение, что холодная
плазма может быть альтернативным решением для антисептического
лечения хронических инфицированных ран, а также дезинфекции
хирургических инструментов и материалов. В литературе описаны первые
положительные результаты заживления ран на экспериментальных
животных. В последнее время НПАД стали использовать для лечения
таких кожных заболеваний, как атопический дерматит, экзема и псориаз.
Однако механизмы воздействия НПАД на микроорганизмы и их
микробные сообщества в виде бактериальных биоплёнок при заживлении
ран все еще остаются не исследованными.
Целью работы являлось определение влияния гелиевой плазменной
струи атмосферного давления на морфофизиологические свойства тканей в
инфицированных кожных ранах животных.
Задачами исследования являлись:
• Оценка динамики уменьшения площади раневой поверхности под
влиянием НПАД с помощью морфометрического анализа.
• Исследование влияния НПАД на ультраструктуру клеток тканей в
области раны животного.
• Исследование влияния НПАД на ультраструктуру микроорганизмов
в кожной ране.
Процесс заживления кожной раны является сложным процессом,
требующим системного ответа иммунных клеток, гемопоэтических клеток
и резидентных клеток кожи. Кроме того, одной из главных причин
осложнения процесса заживления является развитие бактериальной
инфекции. Несмотря на существование большого числа методов и
подходов к лечению ран, в настоящее время остро стоит вопрос о
необходимости новой концепции по предотвращению осложнений в виде
воспаления раны и новой стратегии лечения хронических ран. Наиболее
перспективным методом может являться применение низкотемпературной
плазмы атмосферного давления на основе гелиевой плазменной струи.
Целью работы являлось определение влияния гелиевой плазменной
струи атмосферного давления на морфофизиологические свойства тканей в
инфицированных кожных ранах мышей и крыс. При этом оценивали
динамику уменьшения площади раневой поверхности под влиянием
низкотемпературной плазмы атмосферного давления с помощью
измерения площади участка раны и исследовали действие гелиевой
плазменной струи на ультраструктуру клеток тканей и микроорганизмов в области раны.
Для проведения работы была выбрана модифицированная модель
осложненного течения раневого процесса у крыс и мышей на фоне
иммуносупрессии, обусловленной действием гидрокортизона. Проводили
морфометрические и электронно-микроскопические исследования раневых
дефектов. Данные экспериментов показали, что применение холодной
плазменной струи атмосферного давления на основе гелия способствовало
ускорению эпителизации раневой поверхности вследствие деструкции
бактериальных клеток и предотвращения развития биопленок на
поверхности раны. Возможно, усиление регенерации кожи возникало47
вследствие непосредственного действия плазменной струи на клетки
нарастающего эпидермиса.
1. Балданов Б.Б. Источники неравновесной аргоновой плазмы на
основе слаботочных высоковольтных разрядов :Дис ... д-ра техн.
наук: 01.04.04. - Томск, 2017. - 234 с.
2. Быков В.Л. Частная гистология человека (краткий обзорный курс). 2-
е изд. - СПб.: СОТИС, 1997.
3. Варюшина Е.А. Модель осложненного течения раневого процесса у
мышей на фоне иммуносупрессии, вызванной введением
гидрокортизона / Е.А. Варюшина, М.А. Анциферова, Г.В.
Александров [и др.] // Цитокины и воспаление - 2004. - Т. 4. - C. 14-
20.
4. Гистология : атлас : учебное пособие / Л.К. Жункейра, Ж. Карнейро;
пер. с англ. под ред. В.Л. Быкова. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 576
с.
5. Ефимов Е.А. Посттравматическая регенерация кожи / Е.А. Ефимов. -
М.: Медицина, 1975.
6. Клиническая хирургия: национальное руководство: в 3 т. / под ред.
В.С. Савельева, А.И. Кириенко. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - Т.I. -
864 с.
7. Парамонов Б.А., Порембский Я.О., Яблонский В.Г. Ожоги:
Руководство для врачей. - СПб.: СпецЛит, 2000. - 480 с.: ил.
8. Петров С.В. Общая хирургия. - СПб.: Издательство "Лань", 1999. -
672 с.
9. Практикум по общей гистологии: учебное пособие / Баскаков А.В.,
Обухов Д.К., Полевщиков А.В., Серговская Т.В., Харазова А.Д., отд.
ред. д-р биол. наук проф. Полевщиков А.В. - СПб.: Изд-во С.-Петерб.
ун-та, 2007. - 108 с.
10.Розломий, В.Л. Влияние интерлейкина-1 бета на регенерацию
эпидермиса при заживлении кожных ран на фоне иммуносупрессии50
:Дис. ... кандидата медицинских наук : 03.03.04, 14.03.03. - СанктПетербург, 2011. - 150 с.
11.Рыбальченко О.В. Электронно-микроскопическое исследование
межклеточных взаимодействий микроорганизмов при
антагонистическом характере взаимоотношений / О.В. Рыбальченко
// Микробиология. – 2006. - № 4. – С. 550-555.
12.Шулутко A.M. NO-терапия у больных сахарным диабетом,
осложненным гнойно-некротическими поражениями нижних
конечностей /A.M. Шулутко, Н.В. Антропова, Ю.А. Крюгер
//Хирургия. 2004. - №12. - С. 43—46.
13.Birmingham J.G. Mechanisms of bacterial spore deactivation using
ambient pressure nonthermal discharges / J.G. Birmingham // IEEE T
Plasma Sci. -2004. – Vol. 3. – P. 1526–1531.
14.Borena B.M. Regenerative Skin Wound Healing in Mammals: State-ofthe-Art on Growth Factor and Stem Cell Based Treatments /B.M. Borena,
A. Martens, S.Y. Broeckx, E. Meyer, K. Chiers, L. Duchateau, J.H. Spaas
// Cell Physiol Biochem. - 2015. - Vol. 36. - P. 1-23.
15.Cheng X. Synergistic effect of gold nanoparticles and cold plasma on
glioblastoma cancer therapy / X. Cheng, W. Murphy, N. Recek, D. Yan,
U. Cvelbar, A. Vesel, M. Mozetič, J. Canady, M. Keidar, J.H. Sherman //
Journal of Physics D: Applied Physics. –2014. - Vol. 47
16.Choi J.H. Analysis of sterilization effect by pulsed dielectric barrier
discharge / J.H. Choi, I. Han, H.K. Baik, M.H. Lee, D.W. Han, J.C. Park,
I.S. Lee, K.M. Song, Y.S. Lim // J Electrostat. – 2006. – Vol. 3. – P. 17-
22.
17.Clark R.A.F. Wound repair: Overview and general considerations. - The
Molecular, Cellular Biology of Wound Repair, Plenum Press, New York,
1996. - P. 3-35.
18.Dunn L. Murine Model of Wound Healing / L. Dunn, H.C. Prosser, J.T.
Tan, L.Z. Vanags, M.K. Ng, C.A. Bursill //J. Vis. Exp. – 2013. – Vol. 75.51
19.Fridman G. Applied plasma medicine / G. Fridman, G. Friedman, A.
Gutsol, A.B. Shekhter, V.N. Vasilets, A. Fridman // Plasma Processes
Polym. – 2008. – Vol. 3. – P. 503-533.
20.Goree J. Killing of S-mutans bacteria using a plasma needle at
atmospheric pressure / J. Goree, B. Liu, D. Drake, E. Stoffels // IEEE
Transactions on Plasma Science. – 2006. – Vol. 3. – P. 1317-1324.
21.Heinlin, J. Plasma medicine: possible applications in dermatology / J.
Heinlin, G. Morfill, M. Landthaler, W. Stolz, G. Isbary, J.L.
Zimmermann, T. Shimizu, S. Karrer // JDDG: Journal der
DeutschenDermatologischen Gesellschaft. – 2010. – Vol. 8. – P. 968-976.
22.Heise M. Sterilization of polymer foils with dielectric barrier discharges
at atmospheric pressure / M. Heise, W. Neff, O. Franken, P. Muranyi //
Wunderlich J.PlasmasPolym. – 2004. – Vol. 3. – P. 23-33.
23.Herrmann, H.W. Decontamination of chemical and biological warfare,
(CBW) agents using an atmospheric pressure plasma jet (APPJ) / H.W.
Herrmann, et al. // Physics of Plasmas. – 1999. – Vol. 6. – Issue 5. – P.
2284-2289.
24.Hoffmann C. Cold Atmospheric Plasma: methods of production and
application in dentistry and oncology / C. Hoffmann, C. Berganza, J.
Zhang // Medical Gas Research. - 2013. - P. 3-21.
25.Iozzo R.V. Basement membrane proteoglycans: from cellular to ceiling /
Iozzo R.V. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol., - 2005. - Vol. 6.- P. 646-656.
26.Isbary G. A first prospective randomized controlled trial to decrease
bacterial load using cold atmospheric argon plasma on chronic wounds in
patients / G. Isbary, G. Morfill, H. Schmidt, M. Georgi, K. Ramrath, J.
Heinlin, S. Karrer, M. Landthaler, T. Shimizu, B. Steffes, W. Bunk, R.
Monetti, J. Zimmermann, R. Pompl, W. Stolz // British Journal of
Dermatology. – 2010. – Vol. 163. – P. 78-82.
27.Jiang С. Nanosecond Pulsed Plasma Dental Probe / C. Jiang, M. Chen, A.
Gorur, C. Schaudinn, D.E. Jaramillo, J.W. Costerton, P.P. Sedghizadeh,52
P.T. Vernier, M.A. Gundersen // Plasma Processes Polym. – 2009. – Vol.
6. – P. 479-483.
28.Joshi S.G. Nonthermal dielectric-barrier discharge plasma-induced
inactivation involves oxidative DNA damage and membrane lipid
peroxidation in Escherichia coli / S.G. Joshi, M. Cooper, A. Yost, M.
Paff, U.K. Ercan, G. Fridman, G. Friedman, A. Fridman, A.D. Brooks //
Antimicrob Agents Chemother. – 2011. – Vol. 55. – P. 1053-1062.
29.Kalghatgi S. Effects of Non-Thermal Plasma on Mammalian Cells / S.
Kalghatgi, C.M. Kelly, E. Cerchar et al. // PLoS ONE. – 2011. – Vol. 6. -
№ 1.
30.Kaushik N.K. Altered Antioxidant System Stimulates Dielectric Barrier
Discharge Plasma-Induced Cell Death for Solid Tumor Cell Treatment /
N.K. Kaushik, N. Kaushik, D. Park, E.H. Choi // PLoS ONE. – 2014. –
Vol. 9.
31.Keidar M. Cold plasma selectivity and the possibility of a paradigm shift
in cancer therapy / M. Keidar, R. Walk, A. Shashurin // British Journal of
Cancer. – 2011. – Vol. 105. – P. 1295-1301.
32.Kelly-Wintenberg K. Use of a one atmosphere uniform glow discharge
plasma to kill a broad spectrum of microorganisms / K. KellyWintenberg, A. Hodge, T.C. Montie, L. Deleanu, D. Sherman, J.R. Roth,
P. Tsai, L. Wadsworth // J Vac Sci Technol A-Vacuum Surfaces and
Films. – 1999. – Vol. 3. – P. 1539-1544.
33.Kieft I.E. Electrical and optical characterization of the plasma needle /
I.E. Kieft, E.P. vdLaan, E. Stoffels // New J Phys. - 2004. - Vol. 6, №1. -
P. 149-163.
34.Kim G.C. Air plasma coupled with antibody-conjugated nanoparticles: a
new weapon against cancer / G.C. Kim, G.J. Kim, S.R. Park, S.M. Jeon,
H.J. Seo, F. Iza, J.K. Lee // Journal of Physics D: Applied Physics. –
2009. – Vol. 42.53
35.Koritzer J. Restoration of sensitivity in chemo-resistant glioma cells by
cold atmospheric plasma / J. Koritzer, V. Boxhammer, A. Schafer, T.
Shimizu, T.G. Klampfl, Y.F. Li, C. Welz, S. Schwenk-Zieger, G.E.
Morfill, J.L. Zimmermann, J. Schlegel // PloS one. - 2013. - Vol. 8, №5.
36.Laroussi M. Nonthermal decontamination of biological media by
atmospheric pressure plasmas: Review, analysis, and prospects / M.
Laroussi // IEEE T Plasma Sci. – 2002. – Vol. 3. – P. 1409-1415.
37.Lee H.W. Tooth bleaching with nonthermal atmospheric pressure plasma
/ H.W. Lee, G.J. Kim, J.M. Kim, J.K. Park, J.K. Lee, G.C. Kim // J
Endod. – 2009. – Vol. 35. – P. 587-591.
38.Mahasneh A. Inactivation of Porphyromonas gingivalis by lowtemperature atmospheric pressure plasma / A. Mahasneh, M. Darby, S.L.
Tolle, W. Hynes, M. Laroussi, E. Karakas // Plasma Med. – 2011. – Vol.
3. – P. 191-204.
39.Mertens N., Helmke A., Goppold A., Emmert S., Kaemling A., Wandke
D. Low temperature plasma treatment of human tissue. Second
International Conference on Plasma Medicine. San Antonio, Texas, USA,
2009.
40.Morris A.D. Cold plasma technology: bactericidal effects on Geobacillus
stearothermophilus and Bacillus cereus microorganisms / A.D. Morris,
G.B. McCombs, T. Akan, W. Hynes, M. Laroussi, S.L. Tolle // J
DentHyg. – 2009. - Vol. 83. – P. 55-61.
41.Naldaiz-Gastesi N. Identification and Characterization of the Dermal
Panniculus Carnosus Muscle Stem Cells / N. Naldaiz-Gastesiet al. //
StemCellReports. – 2016. – Vol. 7. – P. 411-424.
42.Park B.J. Sterilization using a microwave-induced argon plasma system at
atmospheric pressure / B.J. Park, D.H. Lee, J.C. Park, I.S. Lee, K.Y. Lee,
S.O. Hyun, M.S. Chun // Phys Plasmas. – 2003. – Vol. 3. – P. 4539-4544.
43.Ross R. The fibroblast and wound repair. - Biological Reviews, 1968. -
Vol. 43. - P. 51-91.54
44.Schütze A. The atmospheric-pressure plasma jet: a review and
comparison to other plasma sources / A. Schütze, J.Y. Jeong, S.E.
Babayan, J. Park, G.S. Selwyn, R.F. Hicks // IEEE Trans Plasma Sci. -
1998. - Vol. 26, №3. - P. 1685-1694.
45.Stepanova O. Bactericidal Effect of DBD Plasma Jet Generated in
Laminar and Pre-Turbulent Helium Flows /O. Stepanova, O.
Rybalchenko, M. Pinchuk, A. Astafiev, O. Orlova, V. Spodobin, A.
Kudryavtsev // Plasma Medicine. – 2017. – Vol. 7. – P. 187-200.
46.Trompeter F.J. Reduction of Bacillus Subtilis and Aspergillus Niger
spores using nonthermal atmospheric gas discharges / F.J. Trompeter,
W.J. Neff, O. Franken, M. Heise, M. Neiger, S.H. Liu, G.J. Pietsch, A.B.
Saveljew // IEEE T Plasma Sci. – 2002. – Vol. 3. – P. 1416-1423.
47.Wilmink J.M. Second-intention repair in the horse and pony and
management of exuberant granulation tissue / J.M. Wilmink, P.R. van
Weeren // Vet Clin N Am Equine Pract. - 2005. - Vol. 21. - P. 15-32.
48.Wong V.W. Surgical Approaches to Create Murine Models of Human
Wound Healing / V.W. Wong, M. Sorkin, J.P. Glotzbach, M.T. Longaker,
G.C. Gurtner // J. of Biomedicine and Biotechnology. – 2011. – Vol.
2011.
49.Yan D. Cold atmospheric plasma, a novel promising anti-cancer treatment
modality / D. Yan, J.H. Sherman, M. Keidar //Oncotarget. - 2017. - Vol.
8, №9. - P. 15977-15995.
50.Yang B. Oral bacterial deactivation using a low-temperature atmospheric
argon plasma brush / B. Yang, J. Chen, Q. Yu, H. Li, M. Lin, A.
Mustapha, L. Hong, Y. Wang // J Dent. – 2011. – Vol. 39. – P. 48-56.
51.Всемирная организация здравоохранения [Электронный ресурс]. –
Режим доступа:
http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2014/amr-report/ru/ ,
свободный. – Загл. с экрана.55
52.Регистр лекарственных средств России [Электронный ресурс]. –
Режим доступа : https://www.rlsnet.ru/mnn_index_id_606.htm ,
свободный. – Загл. с экрана.