Модификация физико-химических свойств крови при действии гелиевой холодной плазмы

МОДИФИКАЦИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРОВИ ПРИ ДЕЙСТВИИ ГЕЛИЕВОЙ ХОЛОДНОЙ ПЛАЗМЫ

А.К. Мартусевич1, А.Г.Соловьева1, С.Ю. Краснова1, А.Г. Галка1,2, Д.В. Янин1,2 1ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России, Нижний Новгород ФИЦ «Институт прикладной физики РАН», Нижний Новгород

Abstract

The aim of the study was to assess the shifts in oxidative metabolism and crystallogenic properties of blood plasma during the treatment with helium cold plasma. It was found that cold helium plasma and non-ionized helium flow have a modifying effect on oxidative metabolism and crystallogenic properties of blood plasma during in vitro treatment. For cold helium plasma, it was manifested mainly in the antioxidant effect and stimulation of crystallogenic activity, while the helium flow was found to have a pronounced pro-oxidant effect and the ability to inhibit dehydration structuring of the biological medium. In this case, the most optimal for the action of the considered factor is a 1-minute exposure.

Key words: helium cold plasma, blood, oxidative metabolism, crystallization

Целью исследования служила оценка сдвигов окислительного метаболизма и кристаллогенных свойств плазмы крови при обработке гелиевой холодной плазмой. Установлено, что холодная гелиевая плазма и неионизированный поток гелия оказывают модифицирующее влияние на окислительный метаболизм и кристаллогенные свойства плазмы крови при обработке in vitro. Для холодной гелиевой плазмы оно проявилось преимущественно в антиоксидантном эффекте и стимуляции кристаллогенной активности, тогда как у потока гелия обнаружено выраженное прооксидантное действие и способность угнетать дегидратационную структуризацию биосреды. При этом наиболее оптимальной для действия рассматриваемого фактора является 1-минутная экспозиция.

Ключевые слова: холодная гелиевая плазма, кровь, окислительный метаболизма, кристаллизация

Целью исследования служила оценка сдвигов окислительного метаболизма и кристаллогенных свойств плазмы крови при обработке гелиевой холодной плазмой.

Материал и методы

В эксперименте были использованы образцы цельной крови здоровых добровольцев (n=10). Для осуществления воздействия нами была собрана специальная установка, позволяющая проводить непосредственную обработку образцов крови холодной плазмой. В данной установке использовали холодную плазму, генерированную за счет воздействия СВЧ-излучения на поток гелия в аппарате собственной конструкции, разработанном в ИПФ РАН (г. Нижний Новгород). Продолжительность воздействия составляла 1 и 3 мин.

Для проведения эксперимента образцы крови делили на 5 равных порций по 1,5 мл, причем первая из них являлась контрольной (с ней не осуществляли никаких манипуляций), вторую и третью обрабатывали холодной плазмой с указанными выше экспозициями, а четвертую и пятую - потоком гелия без перевода его в плазменную форму. Экспозиция по завершении воздействия составляла 10 мин. Сразу после этого из образцов цельной биологической жидкости стандартным методом центрифугирования выделяли плазму крови.

В биологической жидкости методом Fe-индуцированной биохемилюминесценции на аппарате БХЛ-06 (фирма «Медозонс», Нижний Новгород) определяли светосумму хемилюминесценции и параметр tg2a, служащий индикатором общей антиоксидантной активности плазмы крови. Для изучения кристаллогенных свойств приготавливали микропрепараты высушенной биологической жидкости в соответствии с методом кристаллоскопии (Мартусевич А.К., 2011). Высушенные микропрепараты оценивали морфологически (путем описания особенностей структуризации образца биожидкости) и визуаметрически (с применением системы параметров). Статистическую обработку результатов проводили с использованием программы Statistica 6.1 for Windows.

Результаты

На первом этапе нами было проанализировано наличие у холодной плазмы влияния на процессы перекисного окисления липидов. Установлено, что обработка биологической жидкости как холодной плазмой, так и неионизированным потоком гелия приводит к нарастанию светосуммы хемилюминесценции, трактуемой как показатель интенсивности липопероксидации. При этом второе из указанных воздействий вызывает существенно более значимые изменения рассматриваемого показателя. Следует отметить, что данная тенденция обнаруживается при обоих использованных режимах обработки.

В то же время при меньшей длительности воздействия (1 минута) применение холодной гелиевой плазмы лишь незначительно, но статистически значимо стимулировало интенсивность перекисного окисления липидов (на 16%; p<0,05 по сравнению с контрольным образцом). Увеличение продолжительности обработки до 3 минут приводило к существенно более выраженной активации перекисного окисления липидов (на 41%; p<0,05 по отношению к интактному и обработанному холодной плазмой в течение 1 минуты образцам).

Использование для обработки биологической жидкости неионизированного гелиевого потока также демонстрировало дозозависимый эффект, но при обоих режимах обеспечивало значительно более сильную активацию липопероксидации, о чем свидетельствовало увеличение светосуммы хемилюминесценции на 67 и 88% по сравнению с контрольным образцом для 1-и 3-минутного воздействия соответственно (p<0,05 для обоих случаев).

Иные закономерности были обнаружены для общей антиоксидантной активности плазмы крови. Так, при обработке биосреды холодной плазмой на протяжении 1 и 3 минут регистрировали значительное и дозозависимое нарастание параметра tg2a, характеризующего общую антиоксидантную

активность биосубстрата (на 63 и 79% по сравнению с контрольным образцом соответственно; p<0,05 для обоих случаев). Важно подчеркнуть, что при указанных режимах воздействия имеет место превалирование прироста антиоксидантной активности над темпами увеличения интенсивности процессов перекисного окисления липидов.

Напротив, влияние на цельную кровь человека потока гелия приводило к угнетению антиоксидантного потенциала биологической жидкости (на 12 и 17% при продолжительности обработки 1 и 3 минуты соответственно; p<0,05). Это косвенно указывает на формирование признаков окислительного стресса, индуцированного контактом биосреды с неионизированным гелиевым потоком.

Оценка влияния холодной гелиевой плазмы на кристаллогенные свойства плазмы крови также позволила продемонстрировать неодинаковость эффекта данного воздействия, причем лимитирующим фактором явилась продолжительность обработки. Так, при обработке крови неионизированным потоком гелия в кристаллоскопических фациях плазмы крови отмечали снижение кристаллогенной активности биосреды, что проявлялось в уменьшении плотности структурных элементов по сравнению с картинами кристаллизации интактной плазмы крови человека. Кроме того, при данном воздействии имело место преимущественное образование одиночных кристаллов и единичных аморфных тел с высокой степенью деструкции. Также в этих образцах наблюдали формирование хаотичных разломов, распространяющихся практически по всему микропрепарату без изменения диаметра краевой зоны фации.

Наиболее оптимальный характер дегидратационной структуризации плазмы крови зарегистрирован при обработке биосреды холодной плазмой в течение 1 минуты. Выявлено, что указанный режим воздействия способствовал образованию регулярной, симметричной картины, включающей совокупность центростремительных разломов, делящих образец на практически равные отдельности. Также фиксировали значительную активацию структуризации биологической жидкости относительно контрольного образца, преимущественно реализуемую за счет увеличения плотности кристаллических элементов, среди которых встречались и дендритные (в первую очередь - в центральной зоне микропрепарата). Следует подчеркнуть, что в этом случае конфигурация структур была близка к оптимальной, а процессы их разрушения - минимально выражены. Краевая зона фаций при обработке холодной плазмой в течение 1 минуты не претерпевала значительных качественных и количественных преобразований.

Увеличение продолжительности воздействия холодной гелиевой плазмой до 3 минут оказывало менее благоприятный эффект в отношении кристаллогенных свойств биологической среды. В частности, в этих фациях обнаруживали тенденцию к умеренной хаотизации разломов, неоднородность текстуры и небольшое усложнение формируемых элементов, среди которых появляются единичные неразветвленные дендритные кристаллы. Важно, что при данном режиме обработки регистрировали повышение степени разрушенности

последних, достигающее средней степени, в то время как краевая зона микропрепаратов умеренно сужается.

Заключение

Таким образом, проведенные исследования позволили установить, что холодная гелиевая плазма и неионизированный поток гелия оказывают модифицирующее влияние на окислительный метаболизм и кристаллогенные свойства плазмы крови при обработке in vitro. Для холодной гелиевой плазмы оно проявилось преимущественно в антиоксидантном эффекте и стимуляции кристаллогенной активности, тогда как у потока гелия обнаружено выраженное прооксидантное действие и способность угнетать дегидратационную структуризацию биосреды. При этом наиболее оптимальной для действия рассматриваемого фактора является 1 -минутная экспозиция.