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Untersuchung zur Wirkung von kaltem Atmosphärendruckplasma über die Oxidation von Thiolgruppen

  • Redox signaling-Prozesse innerhalb und zwischen Zellen spielen eine Rolle in verschiedenen physiologischen und pathologischen Prozessen, wobei zelluläre Thiolgruppen als wichtige Signalübermittler identifiziert wurden. Durch Behandlung der Aminosäure Cystein mit kaltem Atmosphärendruckplasma werden solche Thiolgruppen oxidiert und verschiedene Verbindungen erzeugt. Diese Arbeit sollte klären, ob so die Erzeugung von stabilen reaktiven Spezies möglich ist, die einen biologischen Effekt haben. Dazu wurden Pufferlösungen, die Cystein enthielten, mit einem Argon-Plasmajet (kINPen 09) mit Sauerstoffzumischung behandelt und auf kultivierte menschliche Keratinozyten der HaCaT-Zellinie übertragen. Zellproliferation, Migrationsaktivität, Metabolismus, Viabilität und intrazellulärer Redoxzustand wurden untersucht. Plasmabehandelte Flüssigkeiten mit Cysteinkonzentrationen von 2 mmol/l zeigten keinen Einfluss auf das Zellverhalten im Vergleich zu behandeltem Puffer ohne Cystein. Erhöhte Cysteinkonzentrationen von 100 mmol/l verringerten bei langen Plasmabehandlungszeiten von 5 min beziehungsweise 10 min die Proliferation, Migration, Laktatsekretion und Viabilität. Für kürzere Behandlungszeiten von 1 min und 2,5 min wurden Hinweise auf eine erhöhte metabolische Aktivität gefunden. GSSGSpiegel in den Zellen wurden stabilisiert und intrazelluläre ROS reduziert. Diese Effekte könnten auf generierte bioaktive Substanzen wie oxidierte Disulfide zurückzuführen sein, die längerfristig zu Energiemangel führen. Ein möglicher Vermittler ist Cystein-S-sulfonat, welches als NMDA-Rezeptoragonist bekannt ist. Zudem könnte auch die Aktivierung des XC-Antiporters mit Folgen für den intrazellulären Redoxzustand zu den kurzfristigen Effekten beigetragen haben. Durch plasmabehandelte Cysteinlösung konnten biologische Effekte, teilweise im Sinne einer Hormesis, nachgewiesen werden. Die Ergebnisse zeigten eine zytotoxische Wirkung nach langer Plasmabehandlung der Cysteinlösung, während für kürzere Zeiten auch aktivierende Effekte deutlich wurden. Somit scheint die gezielte Erzeugung stabiler reaktiver Spezies als neuer Ansatzpunkt der Plasmaanwendung möglich.

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Metadaten
Author: Thea Heusler
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-64379
Title Additional (English):Investigation of the effect of cold atmospheric pressure plasma via the oxidation of thiol groups
Referee:Prof. Dr. rer. nat. Thomas von Woedtke, Prof. Dr. rer. nat. Burkhard Hinz
Advisor:Prof. Dr. rer. nat. Thomas von Woedtke, Dr. rer. nat. Kristian Wende
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2022
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2022/09/01
Release Date:2022/09/05
Tag:Thiolgruppe
Redox signaling
GND Keyword:Cystein, Plasma, CAP, Hormesis
Page Number:104
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Hygiene und Umweltmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit