@phdthesis{Bethge2018,
  author    = {Lydia Bethge},
  title     = {Stimulation der Immunantwort von humanen THP-1 Monozyten und Einfluss auf das Kulturmedium durch Behandlung mit dem kalten Atmosph{\"a}rendruck-Plasmajet kINPenMed® unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung der Umgebungsparameter},
  journal    = {Stimulation of the immune response of human THP-1 monocytes and influence on the culture medium by treatment with the cold atmospheric pressure plasma kINPenMed® with special consideration of the environmental parameters},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-26378},
  pages     = {114},
  year      = {2018},
  abstract  = {Zusammenfassung Die Wundheilung stellt einen komplexen und sensiblen Prozess dar, wobei neben Keratinozyten auch besonders Immunzellen eine wesentliche Rolle spielen. Besonders in der Medizin ist die Behandlung von Wunden eine zentrale Aufgabe und erfordert immer mehr Techniken, um diesen Prozess effizienter ablaufen zu lassen. Seit einigen Jahren steht die Behandlung von Wunden mittels Niedertemperatur Plasma immer mehr im Fokus der Wissenschaft. Dabei besteht Plasma aus zahlreichen Komponenten, wobei jede Komponente die Zelle unterschiedlich beeinflussen kann. Da auch jede Wunde einzigartig im Hinblick auf Beschaffenheit und Erregerspektrum ist, sollte dies auch mit einer individuellen Abstimmung der Plasamkomponenten einhergehen um so die Wundheilung noch effizienter zu gestallten. Ziel dieser Arbeit ist die Modifizierung der Plasma-Komponenten durch einen Gasmantel, um herauszufinden, welche Modifizierung am effektivsten auf Immunzellen und somit auch auf die Wundheilung wirkt.Daf{\"u}r wurde in der vorliegenden Arbeit die Auswirkungen von f{\"u}nf Gaszumischungen im Mantelgas eines argonbetriebenen kalten Atmosph{\"a}rendruckplasmajets (kINPen 11) auf die Generierung von reaktiven Spezies in Fl{\"u}ssigkeiten und auf Monozyten in vitro untersucht. Der kINPen (ein Ger{\"a}t der Firma neoplas,zur Erzeugung von Niedertemperatur-Plasma) war dabei auf 5slm(Standardliter pro Minute Argon) und Burstmodus eingestellt. Die Gaszusammensetzung variiert von 100\% Stickstoff (N2) und 0\% Sauerstoff (O2) in 25{\´i}ger Schritten zu 100\% O2 und 0\% N2. Dabei entstehen abh{\"a}ngig von der O2- und N2-Zufuhr im Gasmantel unterschiedliche reaktive Spezies. Als repr{\"a}sentativ f{\"u}r die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) wird Wasserstoffperoxid (H2O2) und f{\"u}r reaktiven Stickstoffspezies (RNS) werden Nitrit (NO2–) und Nitrat (NO3–) erfasst. Die Experimente wurden nach Fl{\"u}ssigkeitsanalytik und zellphysiologischen Aspekten gegliedert. Es wurde die THP-1-Monozytenzelllinie verwendet. Zu den Methoden der Fl{\"u}ssigkeitsanalytik geh{\"o}ren die Bestimmung des pH-Werts, die Detektion der NO2–-, NO3–- und H2O2-Konzentration. Zellphysiologisch wurde die Zellviabillit{\"a}t,die Apoptoserate,der Wachstumsfaktor HB-EGF,sowie die Zytokinsekretion detektiert. Zudem wurde die direkte und indirekte Plasma-Behandlung verglichen.Bei derdirekten Plasma-Behandlung stehen die Zellen mit dem Plasmaeffluenten im direkten, kontinuierlich Kontakt, wohingegen bei der indirekten Behandlung nur das Zellkulturmedium behandelt wird und anschlie{\"s}end auf die Zellen gelangt. Die Zellen haben keinen Kontakt mit dem Plasmaeffluenten. Zu der Fl{\"u}ssigkeitsanalytik geh{\"o}rt die gezielte Messung der durch das Plasma entstehenden ROS und RNS in phosphatgepufferte Salzl{\"o}sung (PBS) und Zellkulturmedium (RPMI-Medium, Roswell Park Memorial Institute). Es konnten keine pH-Wert-Ver{\"a}nderungen durch die Plasma-Behandlung gemessen werden, aber mit Zunahme der Behandlungszeit stieg die Menge an reaktiven Spezies. Der Gasmantel hat besonders Auswirkungen auf den Gehalt der Fl{\"u}ssigkeiten an reaktiven Spezies. Die niedrigsten Nitrat-Anion (NO3–)- und Nitrit-Anion (NO2–)-Konzentrationen ergaben sich bei der 100\% und 0\%N2-Mantelgaszumischung. Die75\%N2-Mantelgaszumischung zeigte die h{\"o}chste NO3–-Konzentration in PBS. Die H2O2-Konzentration nahm mit dem Anteil an O2 im Mantelgas zu und erreicht ihr Maximum bei Mantelgaszumischung gezeigt werden. Alle anderen Mantelgaszumischungen zeigten zwar bei der Fl{\"u}ssigkeitsanalytik deutliche Unterschiede, doch durch die Anwesenheit von THP-1-Zellen wurde der Einfluss deutlich geringer. Die Gaszumischungen hatten trotz unterschiedlicher Bildung von reaktiven Stickstoff- und Sauerstoffspezies keinen gro{\"s}en Effekt auf die Zelltoxizit{\"a}t. Die 50\%-N2-Mantelgaszumischung bewirkte die h{\"o}chsten Konzentrationen an reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies (RONS), was mit einer erh{\"o}hten fr{\"u}hen und sp{\"a}ten Apoptose einherging und mit niedrigen IL-8-Werten. Die 100\% N2-Mantelgaszumischung zeigte die gr{\"o}{\"s}ten Effekte auf die Zytokinsekretion. Die IL-6-Konzentration sank sowohl bei den direkt als auch indirekt mit Plasma behandelten und mit Lipopolysaccharid (LPS)-stimulierten Proben. Gleichzeitig wurde f{\"u}r die unstimulierte, indirekte Plasma-Behandlung ein deutlicher Anstieg der IL-8-Konzentration gemessen. Neben den erw{\"a}hnten Ergebnissen konnten weitere zellul{\"a}re Effekte unabh{\"a}ngig von den Mantelgaszumischungen gemessen werden. Zum Einen zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen der direkten und indirekten Plasma-Behandlung. Die indirekte Plasma-Behandlung,d.h.diePlasma-Behandlung von Zellkulturmedium und die anschlie{\"s}ende Inkubation der Zellen, zeigte eine starke Erh{\"o}hung der IL-8-Konzentration, die mit der N2-Konzentration im Mantelgas anstieg. Auch f{\"u}r die IL-6- und IL-8-Konzentrationen nach LPS-Stimulation zeigten sich Unterschiede zwischen der direkten und indirekten Behandlung. Die indirekte Plasma-Behandlung zeigte eine stark reduzierte Zellviabilit{\"a}t gegen{\"u}ber der direkten Plasma-Behandlung (1 min), die eher aktivierend wirkte. Zum Zweiten zeigte sich nach der Plasma-Behandlung, dass die Zellen im Durchflusszytometer eine Erh{\"o}hung des Volumens und der Granularit{\"a}t nach langen Behandlungszeiten aufwiesen und scheinbar erh{\"o}hte Zellviabilit{\"a}t. Eine Detektion des Wachstumsfaktors HB-EGF mit Hilfe der FACS-Analyse konnte nicht gezeigt werden. Drittens, konnte durch Zugabe von Katalase ein Anstieg der NO2–-Konzentration im RPMI im Vergleich zur Behandlung ohne Katalase gezeigt werden. Somit spiegelt die Fl{\"u}ssigkeitsanalytik nicht die Stituation in Gegenwart von Zellen in vitro wieder. Erstmalig konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Modifizierung der Umgebungsgase bei der Plasma-Behandlung einen Einfluss auf die Bildung von ROS, RNS und Zytokinen hat. Besonders die 50\% N2-Mantelgaszumischung hat mit der Reduktion der IL-8-Konzentration und damit der Reduktion eines f{\"u}r die Angionese relevanten Faktors m{\"o}glicherweise einen negativen Effekt auf die Wundheilung. Im Gegensatz dazu bewirkt die 100\% N2-Mantelgaszumischung durch Abnahme von IL-6 eine Verringerung der Entz{\"u}ndungsmediatoren und durch die Erh{\"o}hung von IL-8 eine Zunahme eines f{\"u}r die Angiogenese in Wunden wichtigen Parameters. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, dass der Einfluss durch die Behandlungszeit und der direkten und indirekten Behandlung einen weitaus gr{\"o}{\"s}eren Effekt auf Monozyten haben k{\"o}nnte als bisher angenommen. Somit leistet diese Arbeit einen zus{\"a}tzlichen Beitrag f{\"u}r das weitere Verst{\"a}ndnis bei der Aufkl{\"a}rung der zellul{\"a}ren Effekte durch die Plasma-Behandlung. Es kamen aber auch neue Fragen auf, die noch nicht hinreichend gekl{\"a}rt wurden: Erstens, welcher Mechanismus steht hinter der Zunahme der Granularit{\"a}t und des Volumens nach langen Plasma-Behandlungen. Zweitens, in wie weit sind die ohne Katalase-Behandlung gemessenen NO2–-Konzentrationen aussagekr{\"a}ftig. Drittens, haben die indirekte und direkte Plasma-Behandlung den gleichen Effekt in vivo wie in vitro. Um diese Fragen weiter zu kl{\"a}ren ist weitere Forschung n{\"o}tig.},
  language  = {de}
}