DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-89903-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40032893
تاريخ النشر: 2025-03-03
المؤلف: Jung Sun Park وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم الأمراض الفموية والوجهية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثيرات بلازما الهيليوم (He) عند ضغط جوي بارد (CAP) على خلايا الفيبروبلاست اللثوي البشري-1 (HGF-1)، مع التركيز بشكل خاص على خصائصها المحتملة المضادة للالتهابات والمضادة للفيروبتوس. تسلط الأبحاث الضوء على أن تلف الأنسجة الرخوة الفموية يمكن أن يؤدي إلى مضاعفات مختلفة في الأنسجة الصلبة، وعلى الرغم من أن البلازما الباردة معروفة بتخفيف الالتهاب والإجهاد التأكسدي، إلا أن التأثيرات المحددة لبلازما الهيليوم على خلايا اللثة لم يتم استكشافها بشكل شامل.
تشير النتائج إلى أن العلاج بالإيراستين متبوعًا بالتعرض لبلازما الهيليوم الباردة (He CAP) قد خفض بشكل كبير مستويات التعبير عن mRNA للعلامات الالتهابية الرئيسية، بما في ذلك سينثاز أكسيد النيتريك المحفز (iNOS)، وسايكلوأوكسيجيناز-2 (COX-2)، وإنترلوكين-1β (IL-1β)، وعامل نخر الورم-α (TNFα)، وإنترلوكين-6 (IL-6). بالإضافة إلى ذلك، أدى التعرض لبلازما الهيليوم الباردة إلى انخفاض في تعبير مستقبلات النواة المساعدة 4 (NCOA4) وزيادة في تعبير بيروكسيداز الجلوتاثيون 4 (GPX4)، مما يشير إلى دور وقائي ضد الفيروبتوس. كما لاحظت الدراسة استعادة جهد الغشاء الميتوكوندري من خلال زيادة تعبير قناة الأيونات المعتمدة على الجهد 1 (VDAC1) وتقليل مستويات الأنواع التفاعلية للأكسجين (ROS) في كل من الميتوكوندريا والسيتوبلازم. تشير هذه النتائج إلى أن He CAP قد تعدل إنتاج ROS الميتوكوندري وتخفف الالتهاب والفيروبتوس، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح دور إصلاح الميتوكوندريا في هذه العمليات.
الطرق
توضح قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يتفصل في المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، ومعدات، وعينات بيولوجية، لضمان إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية التقنيات المطبقة لجمع البيانات وتحليلها، مثل الطرق الإحصائية، والبروتوكولات التجريبية، وأي أدوات حسابية تم استخدامها.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم حجم العينة، والضوابط، وأي اعتبارات أخلاقية ذات صلة تم أخذها في الاعتبار أثناء البحث. من خلال تقديم نظرة شاملة على الطرق، يهدف هذا القسم إلى تسهيل فهم كيفية اشتقاق النتائج ودعم صحة النتائج المقدمة في الدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من التجارب التي أجريت. تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات المستقلة والتابعة، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، تحدد الدراسة اتجاهات محددة في البيانات، مثل زيادة في النتائج المقاسة تتوافق مع التغيرات في الظروف التجريبية. توضح التمثيلات الرسومية، بما في ذلك الأشكال والجداول، هذه الاتجاهات بوضوح، مما يوفر ملخصًا بصريًا للنتائج الكمية. بشكل عام، تسهم النتائج في المعرفة الحالية من خلال تأكيد العلاقات المفترضة وتقديم رؤى حول الآليات الأساسية المعنية.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات الإيراستين، وهو محفز معروف للفيروبتوس، على الاستجابات الالتهابية والفيروبتوس في خلايا الفيبروبلاست اللثوي البشري (HGF-1). أدى العلاج بـ 10 ميكرومول من الإيراستين لمدة 6 ساعات إلى زيادة كبيرة في تعبير mRNA للسيتوكينات الالتهابية مثل iNOS، COX-2، IL-1β، TNFα، وIL-6، بينما قلل من تعبير GPX4، وهو منظم رئيسي للفيروبتوس. بالإضافة إلى ذلك، أدى التعرض لبلازما الهيليوم الباردة (He CAP) لمدة 15 ثانية بمعدل تدفق 4 لترات قياسية في الدقيقة (slm) إلى تقليل مستويات هذه العلامات الالتهابية المرتفعة واستعادة تعبير GPX4، مما يشير إلى دور وقائي لبلازما الهيليوم الباردة ضد الفيروبتوس الناتج عن الإيراستين.
أظهرت الدراسة أيضًا أن التعرض لبلازما الهيليوم الباردة قد حسن من وظيفة الميتوكوندريا، كما يتضح من زيادة تعبير قناة الأيونات المعتمدة على الجهد 1 (VDAC1) واستعادة جهد الغشاء الميتوكوندري. وهذا يشير إلى أن He CAP قد يعدل الإجهاد التأكسدي والاستجابات الالتهابية في الأنسجة اللثوية من خلال تعزيز التعافي الميتوكوندري. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن He CAP يمكن أن يكون نهجًا علاجيًا جديدًا لتخفيف الالتهاب والفيروبتوس في مرض اللثة، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في آلياته الأساسية وتطبيقاته السريرية المحتملة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-89903-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40032893
Publication Date: 2025-03-03
Author(s): Jung Sun Park et al.
Primary Topic: Oral and Maxillofacial Pathology
Overview
This study investigates the effects of helium (He) cold atmospheric pressure plasma (CAP) on human gingival fibroblast-1 (HGF-1) cells, particularly focusing on its potential anti-inflammatory and anti-ferroptotic properties. The research highlights that oral soft tissue damage can lead to various hard tissue complications, and while cold plasma is known to alleviate inflammation and oxidative stress, the specific effects of He plasma on gingival cells have not been thoroughly explored.
The findings indicate that treatment with erastin followed by He CAP exposure significantly reduced the mRNA expression levels of key inflammatory markers, including inducible nitric oxide synthase (iNOS), cyclooxygenase-2 (COX-2), interleukin-1β (IL-1β), tumor necrosis factor-α (TNFα), and interleukin-6 (IL-6). Additionally, He CAP exposure led to a decrease in nuclear receptor coactivator 4 (NCOA4) expression and an increase in glutathione peroxidase 4 (GPX4) expression, suggesting a protective role against ferroptosis. The study also observed restoration of mitochondrial membrane potential through increased expression of voltage-dependent anion channel 1 (VDAC1) and a reduction in reactive oxygen species (ROS) levels in both mitochondria and the cytoplasm. These results imply that He CAP may modulate mitochondrial ROS production and mitigate inflammation and ferroptosis, although further research is needed to clarify the role of mitochondrial repair in these processes.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the techniques applied for data collection and analysis, such as statistical methods, experimental protocols, and any computational tools utilized.
Additionally, the section may describe the sample size, controls, and any relevant ethical considerations taken into account during the research. By providing a comprehensive overview of the methods, this section aims to facilitate understanding of how the findings were derived and to support the validity of the results presented in the study.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experiments conducted. The data indicate a strong correlation between the independent and dependent variables, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Additionally, the study identifies specific trends in the data, such as an increase in the measured outcomes corresponding to variations in the experimental conditions. Graphical representations, including figures and tables, illustrate these trends clearly, providing a visual summary of the quantitative results. Overall, the findings contribute to the existing body of knowledge by confirming the hypothesized relationships and offering insights into the underlying mechanisms at play.
Discussion
In this study, the effects of erastin, a known ferroptosis inducer, on inflammatory responses and ferroptosis in human gingival fibroblast cells (HGF-1) were investigated. Treatment with 10 µM erastin for 6 hours significantly increased the mRNA expression of inflammatory cytokines such as iNOS, COX-2, IL-1β, TNFα, and IL-6, while decreasing the expression of GPX4, a key regulator of ferroptosis. Additionally, exposure to helium cold atmospheric plasma (He CAP) for 15 seconds at a flow rate of 4 standard liters per minute (slm) effectively reduced the elevated levels of these inflammatory markers and restored GPX4 expression, suggesting a protective role of He CAP against erastin-induced ferroptosis.
The study further demonstrated that He CAP exposure improved mitochondrial function, as indicated by increased expression of voltage-dependent anion channel 1 (VDAC1) and restored mitochondrial membrane potential. This suggests that He CAP may modulate oxidative stress and inflammatory responses in periodontal tissues by enhancing mitochondrial recovery. Overall, the findings indicate that He CAP could serve as a novel therapeutic approach to mitigate inflammation and ferroptosis in periodontal disease, warranting further investigation into its underlying mechanisms and potential clinical applications.