气体等离子体诱导细菌PAMP释放促进皮肤癌细胞死亡及其免疫调控机制研究

《Cell Death & Disease》：Gas plasma-induced bacterial PAMP release promotes skin cancer cell death

本研究针对细菌感染加剧皮肤癌治疗抵抗的临床难题，探讨了气体等离子体技术通过诱导细菌释放病原相关分子模式（PAMP）增强抗肿瘤效力的新策略。研究发现等离子体处理后的细菌上清（pPAMPs）与直接等离子体照射的联合应用可协同诱导癌细胞DNA损伤（γH2AX+）、凋亡和免疫原性死亡标志物（CD40/HSP70）表达，并通过质谱分析证实等离子体比热灭活更能促进胞内蛋白释放。该研究为感染性肿瘤的局部治疗提供了新型联合方案。

　　

皮肤癌作为全球第四大常见恶性肿瘤，每年导致约12万人死亡，其治疗面临肿瘤异质性、易复发转移及细菌感染等多重挑战。尤其值得注意的是，皮肤癌是细菌感染并发率最高的癌种，肿瘤定植菌不仅通过形成生物膜加剧溃疡，更可通过调控肿瘤微环境诱导治疗抵抗。传统治疗手段对感染性皮肤癌的疗效有限，亟需开发能同时消除细菌污染并增强抗肿瘤效应的创新策略。

德国罗斯托克大学医学中心与莱布尼茨等离子体研究所团队在《Cell Death & Disease》发表的最新研究中，探索了医疗气体等离子体技术在这一领域的应用潜力。该技术通过产生活性氧氮物种（ROS/RNS）已证实具有直接抗肿瘤和抗菌作用，但等离子体诱导细菌裂解后释放的病原相关分子模式（PAMP）如何影响肿瘤细胞命运尚不明确。研究人员创新性地将等离子体介导的细菌灭活与肿瘤治疗相结合，旨在揭示细菌衍生分子与等离子体氧化应激的协同抗肿瘤机制。

研究团队采用临床批准的kINPen氩等离子体射流处理三种皮肤常见菌（铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌），通过质谱技术对比分析等离子体处理（pPAMPs）与热灭活（hPAMPs）产生的细菌上清蛋白组成。同时以三种皮肤癌细胞（A375黑色素瘤、A431/A431鳞癌）为模型，通过代谢活性检测、流式细胞术、高内涵成像等多维度评估单一及联合处理的抗肿瘤效果。细胞因子芯片用于分析肿瘤细胞分泌谱变化，γH2AX流式检测则量化DNA损伤程度。

联合治疗显著增强肿瘤抑制效应

通过Resazurin代谢实验发现，等离子体与pPAMPs联合处理对三种癌细胞的生长抑制率均显著高于单一处理（p<0.01）。流式细胞术验证联合处理组细胞死亡率达单一等离子体处理的1.8倍，且细胞周期分析显示G2/M期阻滞加剧。特别在A431细胞中，pPAMPs单独处理即可诱导相当于阳性对照LPS的代谢抑制，表明细菌成分本身具备直接细胞毒性。

免疫原性死亡标志物表达上调

联合处理显著提升免疫原性细胞死亡（ICD）关键标志物表达：A375细胞中CD40表达量增加3.2倍，HSP70表达上调2.5倍；A431细胞则呈现CALR、CD274等分子的广泛激活。γH2AX检测显示联合处理组DNA双链断裂标记物水平为对照组的4.3倍，提示氧化损伤的协同效应。

细胞因子分泌谱重编程

细胞因子芯片分析揭示联合处理可诱导特征性炎症因子释放：A375细胞中IL-8分泌量提升至2905 pg/mL，同时IFN-γ产量增加61%；SCC-25细胞则出现IL-6/IL-18的协同升高。主成分分析确认等离子体处理组与对照组分泌谱呈明显区隔，且细胞周期异常与免疫标志物表达高度相关。

等离子体促进细菌胞内蛋白释放

质谱分析显示pPAMPs组包含118种独特蛋白，其中14种丰度显著高于hPAMPs组（Fold Change>2）。亚细胞定位分析表明pPAMPs中胞质蛋白比例达47%（hPAMPs仅28%），证实等离子体更有效破坏细菌细胞壁完整性。功能聚类发现pPAMPs富含参与三羧酸循环（TCA cycle）、氨基酸代谢和糖酵解的关键酶（如GAPDH、ENO），这些代谢酶已被报道具有免疫佐剂活性。

该研究首次系统阐释了气体等离子体通过双重机制发挥抗肿瘤作用：直接诱导肿瘤细胞氧化损伤，同时促使细菌释放具有免疫调节功能的PAMPs。特别值得注意的是，等离子体相较于传统热灭活更能促进革兰氏阳性菌裂解，释放出更多参与代谢通路的胞内蛋白。这些细菌源性代谢酶可能通过激活模式识别受体（PRR）信号通路，增强肿瘤细胞免疫原性并募集免疫细胞浸润。

研究结果为感染性皮肤癌的局部治疗提供了新思路：气体等离子体技术不仅可实时清创消毒，其产生的“原位疫苗”效应（细菌PAMPs+肿瘤抗原）或能激发抗肿瘤免疫应答。未来研究可进一步探索pPAMPs作为肿瘤疫苗佐剂的可行性，以及不同等离子体参数对PAMP谱系的调控规律。这种基于物理化学协同作用的治疗策略，有望为临床难治性感染合并恶性肿瘤开辟新的治疗路径。