氦气常压等离子体处理增强血清抗氧化能力的机制研究及其生物医学应用前景

推荐：本研究针对常压等离子体(APP)与血清相互作用的空白领域，通过氦气DBD装置处理大鼠血清，结合蛋白质组学和酶活性分析，首次证实APP处理可显著提升血清谷胱甘肽(GSH)水平、GSH/GSSG比值及GPX/SOD/GR酶活性，增强总抗氧化能力(T-AOC)，为开发新型抗氧化疗法提供理论依据。

　　

在生物医学领域，氧化应激与多种疾病密切相关，而血液作为体内重要的抗氧化防御系统，其 redox homeostasis（氧化还原稳态）的调控机制备受关注。传统研究多聚焦于细胞内抗氧化途径，而对血浆等细胞外成分的抗氧化能力调控手段仍存在空白。与此同时，常压等离子体(APP)作为一种新兴的物理干预手段，虽在灭菌、肿瘤治疗等领域展现出潜力，但其与血清的相互作用机制尚未阐明。

针对这一科学问题，北京神经外科研究所/北京天坛医院与北京理工大学的研究团队合作，在《Scientific Reports》发表了突破性研究成果。研究采用 needle-to-ring dielectric barrier discharge（针-环介质阻挡放电）氦气等离子体装置，通过系统分析APP处理后的血清生化指标、蛋白质组学变化及酶活性，首次揭示了APP增强血清抗氧化能力的分子机制。

关键技术方法包括：1）氦气DBD等离子体装置（5 kHz，5.6 kV）处理大鼠血清；2）采用LC-MS/MS进行蛋白质组学分析；3）通过PRM（平行反应监测）验证差异蛋白；4）使用酶联法检测GSH/GSSG、GPX、SOD、CAT等抗氧化指标；5）基于FRAP法的总抗氧化能力(T-AOC)评估。

研究结果部分：
APP characteristics
等离子体发射光谱显示He 706.5 nm特征峰，气体温度310 K，适合生物样本处理。

APP treatment slightly increases serum ROS levels compared with saline
APP处理240秒后，血清ROS(26.93±7.291 μM)增幅显著低于生理盐水(90.55±15.90 μM)，提示血清存在抗氧化系统。

APP treatment alters serum proteome expression
蛋白质组学鉴定出59个差异表达蛋白(DEPs)，KEGG分析显示谷胱甘肽代谢通路显著富集，PRM验证GPX1表达上调。

APP treatment increases the GSH level in serum
APP处理使GSH水平提升1.8倍，GSH/GSSG比值显著提高(P<0.05)，表明氧化还原状态改善。

Impact of APP treatment on antioxidant enzymes
GPX活性提升2.1倍，GR和SOD分别增加1.5倍和1.3倍，但CAT活性下降，总抗氧化能力(T-AOC)显著增强。

APP-treated serum scavenges ROS in saline
APP处理血清可清除生理盐水中68%的ROS，证实其抗氧化功能提升。

结论与意义：
该研究首次阐明APP通过调控谷胱甘肽代谢通路关键蛋白（如GPX1）和增强GSH循环，系统性提升血清抗氧化能力。相较于臭氧自体血疗法等传统手段，APP处理具有更精准的氧化还原调控特性。研究发现SNRPD1等促癌因子表达上调，提示需优化处理参数以确保安全性。该成果为开发基于APP的抗氧化疗法（如脑缺血防护）提供新思路，同时为"等离子体医学"在血液系统中的应用奠定理论基础。未来研究需进一步探索体内效应及长期生物安全性。