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Decreased inflammatory profile in oral leukoplakia tissue exposed to cold physical plasma ex vivo
(2023)
Background
Oral leukoplakia (OL) is an unfavorable oral disease often resistant to therapy. To this end, cold physical plasma technology was explored as a novel therapeutic agent in an experimental setup.
Methods
Biopsies with a diameter of 3 mm were obtained from non-diseased and OL tissues. Subsequently, cold atmospheric pressure plasma (CAP) exposure was performed ex vivo in the laboratory. After 20 h of incubation, biopsies were cryo-conserved, and tissue sections were quantified for lymphocyte infiltrates, discriminating between naïve and memory cytotoxic and T-helper cells. In addition, the secretion pattern related to inflammation was investigated in the tissue culture supernatants by quantifying 10 chemokines and cytokines.
Results
In CAP-treated OL tissue, significantly decreased overall lymphocyte numbers were observed. In addition, reduced levels were observed when discriminating for the T-cell subpopulations but did not reach statistical significance. Moreover, CAP treatment significantly reduced levels of C-X-C motif chemokine 10 (CXCL10) and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor in the OL biopsies' supernatants. In idiopathically inflamed tissues, ex vivo CAP exposure reduced T-cells and CXCL10 as well but also led to markedly increased interleukin-1β secretion.
Conclusion
Our findings suggest CAP to have immuno-modulatory properties, which could be of therapeutic significance in the therapy of OL. Future studies should investigate the efficacy of CAP therapy in vivo in a larger cohort.
Für den zukünftigen Einsatz von Niedertemperaturplasma in Bereichen der Medizin müssen potentielle genotoxische Risiken von Plasma ausgeschlossen werden. Bisherige Risikoanalysen sind durch die unterschiedlich existierenden Plasmaquellen erschwert, die in den energetischen Einstellungen und Konzentrationen der reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) variieren können. Zur Untersuchung des mutagenen Risikopotentials von Argonplasma, erzeugt mit den Plasma-Jets kINPen MED und kINPen 09, wurde auf dem Micronucleustest am angebrüteten Hühnerei (HET-MN), der eine Alternativmethode zwischen in-vitro und in-vivo Tests ist, zurückgegriffen. Die Plasmabehandlung mit Argongas erfolgte in unterschiedlichen Behandlungszeiten am 8. Bebrütungstag auf der inneren Membran des Hühnerembryos. Nach der Blutentnahme am 11. Tag, wurde das Blut im Blutausstrich auf das Vorhandensein von Micronuclei (MN) untersucht. Die gezählten MN der definitiven Erythrozyten (E II) dienten zur Bestimmung der Genotoxizität (MNE II). Die Ergebnisse der Plasmabehandlung mit dem kINPen MED ergaben in der Höchstdosis von einer Behandlungszeit von 10 min keine erhöhten MNE II Werte, obwohl die akute Toxizität bei > 40 % lag. Mit dem kINPen 09 konnten bei einer maximalen Behandlungsdauer von 2,5 min ebenfalls keine erhöhten MNE II Häufigkeiten ermittelt werden. Möglicherweise haben die im Hühnerembryo vorkommenden Abwehr- und Reparatursysteme gegenüber ROS das negative Ergebnis beeinflusst.