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Cold atmospheric plasma induces the curing mechanism of diabetic wounds by regulating the oxidative stress mediators iNOS and NO, the pyroptotic mediators NLRP-3, Caspase-1 and IL-1β and the angiogenesis mediators VEGF and Ang-1 - 04/12/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.115934 
Gamal Badr a, , 1 , Fayez M. El-Hossary b, Fakhr El-din M. Lasheen c, Niemat Z. Negm b, Mohamed Khalaf b, Mohamed Salah d, e, Leila H. Sayed a, Mostafa A. Abdel-Maksoud f, Ahmed Elminshawy g
a Zoology Department, Faculty of Science, Assiut University, 71516 Assiut, Egypt 
b Physics Department, Faculty of Science, Sohag University, 82524 Sohag, Egypt 
c Zoology Department, Faculty of Science, Sohag University, 82524 Sohag, Egypt 
d Botany and Microbiology Department, Faculty of Science, Assiut University, 71516 Assiut, Egypt 
e Institut Cochin, Université de Paris, INSERM, CNRS, 75014 Paris, France 
f Botany and Microbiology Department, College of Science, King Saud University, Riyadh 11451, Saudi Arabia 
g Deptartment of Cardiothoracic Surgery, Faculty of Medicine, Assiut University, Assiut, Egypt 

Corresponding author.

Abstract

It has been demonstrated that cold atmospheric plasma (CAP) accelerates the wound healing process, however the underlying molecular pathways behind this effect remain unclear. Thus, the goal of the proposed investigation is to elucidate the therapeutic advantages of CAP on angiogenesis, pyroptotic, oxidative stress, and inflammatory mediators during the wound-healing mechanisms associated with diabetes. Intraperitoneal administration of streptozotocin (STZ, 60 mg/Kg) of body weight was used to induce type-1 diabetes. Seventy-five male mice were randomized into 3 groups: the control non-diabetic group, the diabetic group that was not treated, and the diabetic group that was treated with CAP. The key mediators of pyroptosis and its impact on the slow healing process of diabetic wounds were examined using histological investigations employing H&E staining, immunohistochemistry, ELISA, and Western blotting analysis. Angiogenesis proteins (VEGF, Ang-1, and HO-1) showed a significant decline in expression concentrations in the diabetic wounds, indicating that diabetic animals' wounds were less likely to heal. Furthermore, compared to the controls, the major mediators of pyroptosis (NLRP-3, IL-1β, and caspase-1), oxidative stress (iNOS and NO), and inflammation (TNF-α and IL-6) have higher expression levels in the diabetic wounds. These factors substantially impede the healing mechanism of diabetic wounds. Interestingly, our results disclosed the therapeutic impacts of CAP treatment in the healing process of diabetic wounds via significantly regulating the expression levels of angiogenesis, pyroptosis, oxidative stress and pro-inflammatory mediators. Our findings demonstrated the curative likelihood of CAP and the underlying mechanisms for enhancing the healing process of diabetic wounds.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

Impaired and delayed wound healing is a serious complication of diabetes.
Diabetic mice exhibited impaired wound closure with impaired collagen deposition.
Impaired healing of diabetic wounds showed disruption of VEGF, HO-1, Ang-1 expression.
CAP accelerated the closure of diabetic wounds by decreasing the pyroptotic mediators.
CAP improved the healing of diabetic wounds by increasing the angiogenic mediators.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Angiopoietin-1, Cold atmospheric plasma, Diabetic wounds, Heme-oxygenase-1, Pyroptosis, Tumor necrosis factor


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