Плазма против кариеса

М ы уже рассказывали о возможностях применения т.н. “холодной плазмы” при проведении операций на позвоночнике. Однако возможности, которые таит в себе использование данной технологии, гораздо шире. Подтверждением этому служит сообщение о разработке немецких ученых, позволяющей говорить о холодной плазме как о потенциальной замене бора стоматолога.

Ученые из Института Лейбница в Лейпциге, Германия, обнаружили, что в результате воздействия холодной плазмы на дентин (вещество зуба, находящееся под эмалью) количество бактерий уменьшается в 10.000 раз.

Для того, чтобы доказать эффективность новой технологии, ученые инфицировали удаленные коренные зубы человека четырьмя наиболее часто встречающимися штаммами кариозных бактерий, и затем воздействовали на них плазмой в течение 6, 12 или 18 секунд. Чем дольше времени дентин подвергался воздействию плазмы, тем больше бактерий было уничтожено.

По мнению ученых, эта технология может заменить существующую сейчас практику удаления инфицированных тканей с помощью стоматологического бора (сверла). Результаты нового исследования будут опубликованы в февральском выпуске “Журнала медицинской микробиологии” (Journal of Medical Microbiology).

По мнению доктора Стефана Рапфа из Университета Саарланда, который возглавлял исследование, открытие холодной плазмы, которая имеет температуру около 40 градусов по Цельсию, открывает возможность широкого применения ее в стоматологии. Низкие температуры позволяют уничтожать микробы, не повреждая ткани зуба. При этом остается целой пульпа – наиболее чувствительная ткань зуба, которая соединяется с кровеносными сосудами и нервами.

– В настоящее время наука совершила настоящий прорыв в области плазменной медицины. Мы ожидаем, что методики применения плазмы в клинической стоматологии будут внедрены в практику через 5-6 лет, – подчеркнул ученый.

С тоит отметить, что аналогичные разработки велись еще насколько лет назад в Голландии. Физик Ева Стоффельс-Адамовиц из Эйндховенского технлогического университета создала "плазменную иглу", которая также должна была уменьшить необходимость сверлить зубы.

Работает устройство достаточно просто. В нем есть два электрода, каждый из которых сделан из тончайшего медного кольца, помещенного в стеклянный диск размером 2.5 см, открывающийся в центре. Эти электроды окружены в трубе диэлектриком и отделены промежутком, который может изменяться между 0.5 и 1 см. Когда гелий введен в трубу и короткий (меньше чем одна микросекунда) пульс высокого напряжения подан на электроды, в промежутке между электродами возникает плазма. Температура инструмента при этом равна температуре окружающей среды, и его можно благополучно держать голыми…

Принцип действия прибора аналогичен разработке немецких ученых: уничтожение бактерий, вызывающих кариес.

Плазма как средство дезинфекции

Плазма представляет собой четвертое состояние вещества – после твердого, жидкого и газообразного – и чаще всего встречается в космосе. Вещество переходит в плазму, когда под воздействием высокой температуры происходит “выдавливание” электронов из атомов. При этом процессе образуются высокотемпературные реактивные формы кислорода, которые способны уничтожать бактерии. Этот способ часто используется для дезинфекции хирургических инструментов.

Кстати, истребление стойких к медицинским препаратам бактерий благодаря применению плазмы давно уже вошло в практику медицинских учреждений. Низкотемпературная плазма, генерируется устройствами, для которых борьба с опасными микроорганизмами является безопасной, быстрой и простой операцией.

Разработчики такого оборудования ведут исследования в двух направлениях: эффективной дезинфекцией кожи в медицинских учреждениях и общественных местах, где бактерии могут являться смертельной угрозой, и доставкой уничтожающих микроорганизмы агентов в хронические раны для ускорения процесса заживления.

В медицине плазма уже используется для стерилизации хирургических инструментов, поскольку она действует на атомном уровне и способна достигнуть любой точки поверхности, даже если это полость иглы. Дезинфицирующие свойства связаны с генерированием биологически активных бактерицидных агентов, таких как свободные радикалы и ультрафиолетовое излучение, которые могут быть направлены в заданные области. Исследование причин появления этих агентов привело к созданию представляющих большую ценность медицинских устройств. Группа учёных из Института внеземной физики Макса Планка (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics) сконструировала и испытала аппарат, который быстро и безопасно дезинфицирует кожу человека в течение нескольких секунд, уничтожая неподдающиеся препаратам виды бактерий, ежегодно лишающих жизни из-за так называемых больничных инфекций около 37000 человек в странах Евросоюза.

В настоящий момент медики вынуждены выполнять сложные дезинфицирующие процедуры, и особенно это касается хирургов. Трение и мытьё рук перед операцией занимает до 10 минут и повторяется несколько раз в день, что приводит к возникновению негативных побочных явлений, вызываемых механическим раздражением и химической "атакой" на кожу. Для остального персонала больниц вопрос дезинфекции стоит не менее остро: в течение обычного рабочего дня необходимо проводить до 100 очистительных процедур. Новое плазменное устройство существенным образом меняет картину, сокращая затрачиваемое время более чем в 10 раз. К тому же, весь "расходный материал" – это электроэнергия, никакие жидкости или контейнеры не нужны.

Другое устройство – "аргоновая плазменная горелка" ("argon plasma torch") – разработано той же группой исследователей совместно с японской компанией ADTEC Plasma Technology Ltd. и предназначено для дезинфекции хронических незаживающих ран. Преимущество технологии состоит в регулируемой плотности биологически активных агентов, что позволяет удостовериться в смертельном воздействии плазмы на бактерии и отсутствии вреда клеткам человека.

После продемонстрировавших потенциал плазмы для медицинских целей успешных испытаний исследователи заключили, что возможно использовать её как "медицинский коктейль", содержащий специфические агенты, которые действуют на клетки на молекулярном уровне с заданной интенсивностью. Эта работа знаменует первый шаг в развитии "плазменной фармакологии" и приложении исследовательских усилий на пути к раскрытию потенциала "плазменной медицины".

Перспективы применения аутологичной обогащенной тромбоцитами плазмы в восстановлении волос

Спектр эффективных препаратов и методов лечения, которые на сегодняшний день можно предложить пациентам, страдающим от хронической потери волос, является очень узким. Неудобства применения существующих препаратов, содержащих, как правило, миноксидил, финастерид, стероидные гормоны, зачастую, их недостаточный эффект, необходимость постоянного применения, возможность возникновения побочных эффектов заставляют искать новые методы лечения, отвечающие требованиям пациентов с андрогенетической и гнездной алопецией. Эффективность лечения андрогенетической алопеции не превышает 60%, тяжелых форм гнездной алопеции составляет до 50%, оба заболевания имеют генетически предопределенную этиологию, протекают хронически.

Основой патогенетического механизма развития андрогенетической алопеции является взаимодействие между андрогенами и рецепторами фолликулов волос из андрогензависимой зоны волосистой части головы. Циркулирующие в крови андрогены связываются с тропными рецепторами, расположенными в области волосяного сосочка и в корневых оболочках фолликулов, изменяют экспрессию генов, отвечающих за синтез регуляторных сигнальных молекул – факторов роста, что приводит к снижению их синтеза.

Факторы роста – это естественные полипептиды (молекулярный вес от 5000 до 50000 дальтон), близкие к гормонам. Подобно гормонам, эти факторы обладают широким спектром биологического воздействия – стимулируют или ингибируют митогенез, дифференцировку многих клеток. Но, в отличие от гормонов, факторы роста действуют локально и не существуют в крови в свободной форме. Они, как правило, продуцируются неспециализированными клетками, находящимися во всех тканях, и обладают следующими эффектами:

Эндокринным (вырабатываются и транспортируются к удаленным клеткам-мишеням через кровоток)

Паракринным (распространяются путем диффузии)

Аутокринным (оказывают действие на клетки, являющиеся непосредственным источником этих факторов)

Интракринным (действуют непосредственно как внутриклеточные мессенджеры, регулируя клеточные функции).

Описано более 30 факторов роста, регулирующих работу волосяных фолликулов и обладающих как стимулирующим, так и ингибирующим действием на рост волос. К основным факторам, обладающим стимулирующим влиянием на клетки фолликула волоса, относятся фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), фактор роста эпителия (EGF), фактор роста фибробластов (FGF), инсулиноподобный фактор роста (IGF). Изменение их синтеза, модификация экспрессии рецепторов к факторам роста или непосредственное введение факторов роста в зону облысения – возможные направления в лечении алопеции.

Одним из доступных и удобных источников получения факторов роста являются тромбоциты. Хорошо известно, что тромбоциты содержат как специфические, так и неспецифические факторы роста, инициирующие митогенез и процесс регенерации любой соединительной ткани. Наиболее простой способ использования факторов роста, содержащихся в тромбоцитах, – применение плазмы, обогащенной тромбоцитами (PRP). Плазма, обогащенная тромбоцитами используется в медицине уже более 10 лет. В многочисленных исследованиях показан лечебный эффект аутологичной, обогащенной тромбоцитами плазмы при заживлении костной и мягких тканей, что на данный момент используется в восстановительной и реконструктивной хирургии, стоматологии, травматологии, ортопедии.

Обогащенная тромбоцитами плазма – это плазма, концентрация тромбоцитов в которой превышает нормальную. В норме концентрация тромбоцитов в крови колеблется между 150 тыс./мкл и 350 тыс./мкл и в среднем составляет 200 тыс./мкл. Научно доказано, что стимулирующий эффект обогащенной тромбоцитами плазмы проявляется, если концентрация тромбоцитов в ней равна 1.000.000/мкл. Поэтому, в настоящее время обогащенной тромбоцитами плазмой называют только ту плазму, в которой концентрация тромбоцитов составляет не менее 1.000.000/мкл.

При увеличении концентрации тромбоцитов увеличивается концентрация факторов роста. Важнейшими из них, содержащимися в обогащенной тромбоцитами плазме являются тромбоцитарный фактор роста (PDGF), трансформирующий фактор роста (TGF-β), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), фактор роста эпителия (EGF), фактор роста фибробластов (FGF), инсулиноподобный фактор роста (IGF). Рецепторы к этим факторам роста экспрессированы на клетках корневых оболочек фолликулов и клетках волосяного сосочка. В совокупности факторы роста регулируют пролиферацию и дифференцировку кератиноцитов, ангиогенез, регулируют цикл волосяного фолликула.

Истоки применения PRP в трихологии начинаются в 2004 г., когда при лечении обширной раны у лошади использовалась плазма, обогащенная тромбоцитами. В течение 1 месяца произошло заживление раны, но по периферии отмечался усиленный локальный рост волос. Это наблюдение явилось толчком для исследования влияния PRP для стимуляции роста волос. В 2007 PRP впервые использовалась при пересадке волос – плазма вводилась в кожу волосистой части головы до трансплантации волос. У пациентов, получивших терапию PRP, растущие волосы имели достоверно больший диаметр, в сравнении с диаметром волос у пациентов из группы контроля. Это позволило авторам предположить, что содержащиеся в плазме высокие концентрации факторов роста обеспечили реваскуляризацию и стимуляцию роста волос в зоне, подверженной алопеции.

В 2009 году применение PRP получает обоснования для применения в терапевтической трихологии. В небольшом исследовании была показана эффективность данного метода при лечении андрогенетической алопеции. 5 пациентам (группа лечения) после скарификации кожи скальпа с помощью многоигольчатого роллера (scalproller nanogen), внутрикожно, в область облысения вводилась аутологичная плазма, обогащенная тромбоцитами. Кроме того, зона воздействия дополнительно орошалась обогащенной тромбоцитами плазмой. В группу контроля входило 5 пациентов, которым, после скарификации кожи, в зону облысения вводилась обычная сыворотка крови. Предварительная скарификация была необходима для обеспечения миграции кератиноцитов в зону повреждения, а также увеличения трансдермальной пенетрации факторов роста. В обеих группах пациентов проводилось измерение среднего диаметра волос до начала лечения, через 4 и через 8 месяцев после манипуляции. Результаты показали увеличение среднего диаметра волос на 9.7 % через 4 месяца, и на 6.1 % через 8 месяцев в группе лечения. У пациентов в группе контроле отмечено снижение среднего диаметра волос на 2.8 % через 4 месяца, и на 3.5 % - через 8 месяцев наблюдения.

Результаты этого исследования показали, что скарификация и введение обогащенной тромбоцитами плазмы в зону облысения при андрогенетической алопеции приводит к увеличению диаметра волос и этот эффект сохраняется в течение 8 месяцев наблюдения.

В 2009 г описан случай регресса очаговой алопеции при обкалывании очага облысения PRP, что открывает перспективы применения препаратов, содержащих факторы роста и для лечения очаговой алопеции.

PRP может быть получена методами плазмофереза, тромбофереза. Но наиболее простым и эффективным способом её получения является метод ценрифугирования (однократное и двукратное). Обогащенная тромбоцитами плазма получается из аутогенной крови, которую забрали незадолго до начала процедуры (операции). Она абсолютно безопасна с точки зрения переноса инфекционных заболеваний, например, ВИЧ или вирусного гепатита. Для лечения лобно-теменной зоны при андрогенетической алопеции обычно достаточно 60 мл. После того, как PRP получена, она остается стерильной в жидком состоянии в течение 8 часов. Поскольку факторы роста стимулируют пролиферацию клеток, было высказано предположение, что плазма, обогащенная тромбоцитами, может приводить к развитию опухолей. На самом деле ни один фактор роста не может вызвать онкологическое заболевание - влияние осуществляется лишь на клеточную мембрану, но не на клеточное ядро. Дальнейшие мессенджеры факторов роста, передающие сигнал с клеточной мембраны в ядро клетки, инициирует нормальную экспрессию генов, а не патологическую. Факторы роста не являются мутагенами, это естественные белки человеческого организма.

Преимуществами использования PRP является безопасность (отсутствие риска инфекционных заболеваний или возникновения аллергических реакций) и малая инвазивность самой процедуры, кроме того, обеспечивается доставка факторов роста непосредственно в область отсутствия волос. Длительность терапевтического действия при андрогенетической алопеции достигает 8 месяцев, что определяет небольшую кратность лечебных мероприятий.