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Das maligne Melanom ist eine der häufigsten malignen Erkrankungen in Deutschland. Vor allem in fortgeschrittenen Stadien ist es mit einer hohen Letalität verbunden. Die aktuell vorhandenen Therapiemöglichkeiten bergen ein hohes Nebenwirkungspotenzial und weisen bei dem häufig mutierenden Karzinom eine begrenzte Wirksamkeit auf. Daher sind unterstützende oder neue Therapieansätze essenziell. Kaltes nicht-thermisches Plasma hat in der Krebsforschung in den letzten Jahren zunehmend Aufmerksamkeit erhalten, da sich gute Effekte auf Tumorzellen zeigen ließen. Durch den in dieser Arbeit gewählten 3D-Aufbau der Zellkultur konnten Zell-Zell-Interaktionen, unterschiedliche Zellzyklus-Stadien, Nährstoffgradienten innerhalb des Zellverbandes und daraus resultierende Effekte auf die Wirksamkeit des Therapieansatzes simuliert werden. In der präklinischen Forschung zur Plasmamedizin könnte die Verwendung von Sphäroiden ein nützliches Modell darstellen, um die Wirkweise des Plasmas besser zu verstehen und später die Anwendung am Patienten zu ermöglichen. Zudem kann die Sensibilität unterschiedlicher maligner Zellen mit diesem Modell eingeschätzt werden. Zum Einsatz kamen Zellen eines Primärmelanoms (SK_MEL-28) und einer Lymphknotenmetastase eines Melanoms (MNT-1). Es konnte eine signifikante Reduktion des Wachstums der Sphäroide beider gewählter Melanom-Zellreihen nach indirekter und direkter Plasmabehandlung mit dem kalten Atmosphärendruck-Plasmajet kINPenMed festgestellt werden. Zudem konnte auch eine reduzierte Vitalität der Sphäroide nach Plasmabehandlung gezeigt werden. Eine Veränderung im Nachweis von proliferierenden oder apoptotischen Zellen innerhalb des Sphäroids mit immunhistologischen Färbungen konnte nicht gezeigt werden. Auch nach Plasmabehandlung zeigte sich lediglich ein Proliferationsgradient von außen nach innen an den Sphäroiden aller Behandlungsgruppen. Nach Platzierung der plasmabehandelten Sphäroide in einem Kollagen 1-Gel konnte ein vermehrtes Auswachsen von Zellen bei den indirekt behandelten Sphäroiden beobachtet werden. Die Ergebnisse der immunhistologischen Färbungen und die Migration im Gel stehen im Gegensatz zu den in der Literatur beschriebenen Effekten der Plasmabehandlung und bedürfen einer weiteren Evaluation. In der Proteomanalyse zeigten sich ebenfalls Proteine vermehrt exprimiert, die an der Reaktion auf RONS, an Migration und Adhäsion sowie am Zellzyklus beteiligt sind. Dabei unterstützen die Daten aus der Proteomanalyse viele der zuvor genannten Ergebnisse.

Multiple evidence in animal models and in humans suggest a beneficial role of cold physical plasma in wound treatment. Yet, risk assessment studies are important to further foster therapeutic advancement and acceptance of cold plasma in clinics. Accordingly, we investigated the long-term side effects of repetitive plasma treatment over 14 consecutive days in a rodent full-thickness ear wound model. Subsequently, animals were housed for 350 days and sacrificed thereafter. In blood, systemic changes of the pro-inflammatory cytokines interleukin 1β and tumor necrosis factor α were absent. Similarly, tumor marker levels of α-fetoprotein and calcitonin remained unchanged. Using quantitative PCR, the expression levels of several cytokines and tumor markers in liver, lung, and skin were found to be similar in the control and treatment group as well. Likewise, histological and immunohistochemical analysis failed to detect abnormal morphological changes and the presence of tumor markers such as carcinoembryonic antigen, α-fetoprotein, or the neighbor of Punc 11. Absence of neoplastic lesions was confirmed by non-invasive imaging methods such as anatomical magnetic resonance imaging and positron emission tomography-computed tomography. Our results suggest that the beneficial effects of cold plasma in wound healing come without apparent side effects including tumor formation or chronic inflammation.

Cold physical plasma is a partially ionized gas expelling many reactive oxygen and nitrogen species (ROS/RNS). Several plasma devices have been licensed for medical use in dermatology, and recent experimental studies suggest their putative role in cancer treatment. In cancer therapies with an immunological dimension, successful antigen presentation and inflammation modulation is a key hallmark to elicit antitumor immunity. Dendritic cells (DCs) are critical for this task. However, the inflammatory consequences of DCs following plasma exposure are unknown. To this end, human monocyte-derived DCs (moDCs) were expanded from isolated human primary monocytes; exposed to plasma; and their metabolic activity, surface marker expression, and cytokine profiles were analyzed. As controls, hydrogen peroxide, hypochlorous acid, and peroxynitrite were used. Among all types of ROS/RNS-mediated treatments, plasma exposure exerted the most notable increase of activation markers at 24 h such as CD25, CD40, and CD83 known to be crucial for T cell costimulation. Moreover, the treatments increased interleukin (IL)-1α, IL-6, and IL-23. Altogether, this study suggests plasma treatment augmenting costimulatory ligand and cytokine expression in human moDCs, which might exert beneficial effects in the tumor microenvironment.

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.

Zusammenfassung Zielsetzung: Im Ergebnis einer Literaturrecherche konnten keine Studien zur Ermittlung der Anzahl notwendiger Indikationen der HD auf Nicht-Risiko-Stationen ermittelt werden. Daher sollte die Anzahl erforderlicher Händedesinfektionen auf zwei peripheren Nicht-Risiko-Stationen ermittelt werden, um auf dieser Grundlage die Compliance anhand von Verbräuchen abschätzen zu können. Bisher wird in der UMG der Verbrauch an Händedesinfektionsmitteln der unterschiedlichen Stationen nur über Abgabedaten der Apotheke ermittelt. Methode: Auf einer neurologischen und einer chirurgischen Bettenstation der UMG wurden jeweils zehn Pflegekräfte und zehn Ärzt*innen hinsichtlich des Verhaltens der Händedesinfektion nach Training des Beobachtenden zur Datenerhebung durch eine Hygienefachkraft während der gesamten Schicht begleitet. Die Beobachtung je eines Mitglieds des Stationsteams wurde an allen sieben Wochentagen sowie zu allen Schichten (Früh-/Spät-/Nachtschicht) durchgeführt. Als Grundlage zur Ermittlung der Indikationsstellungen wurde das Modell der Five Moments der WHO gewählt. Mit Hilfe der Fulkerson-Skala wurden die Five Moments in 15 Ränge, abgestuft von „sauber“ bis „schmutzig“, aufgegliedert, um ableiten zu können, ob das durch den Kontakt gegebene unterschiedliche Kontaminationsrisiko einen Einfluss auf die Compliance hat. Ergebnisse: Auf der neurologischen Bettenstation wurden für die Pflegekräfte 101,5 Indikationen/PT, für das ärztliche Personal 2,2 Indikationen/PT, auf der chirurgischen Bettenstation für die Pflegekräfte 146,8 und für das ärztliche Personal 4,7 Indikationen/PT ermittelt. Der Unterschied zwischen Pflegenden und ärztlichem Personal war signifikant (p=0,0001). Im Arbeitsalltag ergaben sich für Moment 3 (nach Kontakt mit potentiell infektiösem Material) und Moment 5 (nach Kontakt mit der unmittelbaren Patientenumgebung) die meisten Indikationen. Anhand der Anzahl der Indikationen ergab sich ein höherer Soll-Verbrauch an HDM mit 311 ml/PT für die neurologische bzw. 455 ml/PT für die chirurgische Station als der für Deutschland kalkulierte Richtwert von 120 ml HDM/PT. Die Compliance betrug im Mittel aller Schichten und beider Berufsgruppen auf der neurologischen Station 50,7%, auf der chirurgischen Station 59,6 % (p=0,27). Die höchsten Compliance Raten zeigten sich in Moment 4 sowie auf den hohen Fulkerson-Rängen. Diskussion: Ursache für die geringere Anzahl an Indikationen der HD bei Ärzt*innen im Vergleich zu Pflegekräften ist der seltenere Patientenkontakt des ärztlichen Personals auf peripheren Stationen. Die Anzahl der Indikationen für die HD waren beim Pflegepersonal ähnlich hoch wie von Scheithauer et al. (2009) auf einer internistischen Intensivstation beobachtet. Die beobachtete Compliance ist auf beiden Stationen unbefriedigend, obwohl analoge Daten aus der Literatur bekannt sind (Pittet et al. 1999). Das zeigt auf, dass auch in Nichtrisikobereichen intensive Anstrengungen zur Verbesserung der Compliance unternommen werden müssen. Anhand der ermittelten Indikationen ist es künftig auf den analysierten Stationen möglich, anhand der von der Apotheke ermittelten Verbrauchsdaten die Compliance abzuschätzen und Interventionsprogramme zur Verbesserung der Compliance umzusetzen. Die unterschiedliche Anzahl sich ergebender Indikationen für die fünf Momente bietet die Möglichkeit, in zukünftigen Interventionsprogrammen verstärkt auf Schwachstellen einzugehen.