Morphological and physiological characteristics of skin wounds healing of animals exposed to helium plasma jet of atmospheric pressure

Abstract

Актуальность. Вопросы заживления кожных ран актуальны в самых различных областях медицины. Терапия бактериальных инфекций ран антимикробными препаратами приводит к распространению антибиотикорезистентности среди микроорганизмов. В связи с этим, наряду с данными препаратами применяют физические методы. Одним из перспективных методов является воздействие низкотемпературной плазмы атмосферного давления (НПАД). Получены первые положительные результаты заживления ран на животных, однако механизмы действия механизмы действия НПАД остаются не исследованными. Целью работы являлось определение влияния гелиевой плазменной струи атмосферного давления на морфофизиологические свойства тканей в инфицированных кожных ранах животных. Объекты и методы. Использована модель осложненного течения раневого процесса у крыс и мышей на фоне иммуносупрессии, вызванной введением гидрокортизона. Эксперименты проводили на белых беспородных мышах и крысах-самцах (линии Wistar), которым стилетом между лопатками наносили две полнокожные раны. В опытных группах на 1-3 сутки эксперимента кожные раны обрабатывали НПАД. Источником плазменной струи служил барьерный разряд со средней мощностью 160 мВТ. Расстояние до раневой поверхности составляло 3 см. Обработку проводили в течение 4 минут. Морфометрию ран проводили на 3 и 5 сутки опыта, биопсию - на 3 и 6. Результаты. Электронно-микроскопический анализ выявил антимикробную активность НПАД в кожных ранах: обнаружены деструктурированные бактерии на поверхности раны и в толще струпа. Скорость заживления раневого дефекта увеличивалась под действием НПАД: на 5 сутки площадь не зажившей поверхности составляла 47,1±15% от изначальной площади раны, в контроле - 73,5±15%. В ранах при воздействии НПАД не удалось выявить микробные сообщества в виде биопленок. Выводы. Результаты показали, что воздействие НПАД на кожные раны приводит к гибели бактерий, а также препятствует развитию бактериальных биопленок в верхних слоях раневого дефекта. Установлено, что данный физический способ воздействия на раны животных способствует активации роста клеток эпителиального пласта и ускоряет регенерацию тканей кожного покрова.

Importance. Issues of healing of skin wounds are relevant in diverse fields of medicine. One of the most promising methods therapy of bacterial infections of wounds is low-temperature atmospheric pressure plasma (LAPP). The first positive results of wound healing on animals were obtained by few researchers, but the mechanisms of action of LAPP are not investigated. The aim of this report to study the morphophysiological properties of microorganisms and tissues of skin wounds when exposed to a helium plasma jet. Objects and methods. The murine model of wound healing was used. The experiments were carried out on white male rats and mice. With a biopsy punch were outlined two circular wounds on either side of the mouse's midline at the level of the shoulders. In the experimental groups, on the 1st-3rd day of the experiment, skin wounds were treated with LAPP. The source of the plasma jet was a barrier discharge with an average output of 160 mW. The wound was placed 3 cm from the generator outlet. The processing time was 4 min. Biopsies were performed on the 3rd and 6th days of the experiment. Results. Electron microscopic analysis revealed the antimicrobial activity of LAPP in skin wounds. Destructured bacteria in the stratum corneum were found. The rate of healing of the wound defect increased under the influence of LAPP: on the fifth day, the area of wound that has not healed was 47,1±15% of the initial wound area, in control - 73,5±15%. Conclusions. The results showed that the effect of LAPP on skin wounds leads to the death of bacteria and prevents the development of bacterial biofilms. This physical method of action promotes activation of growth of epithelial layer cells, elimination of bacteria from infected wounds.