等离子体是由电子、离子和中性粒子组成的近似电中性的粒子集合体,是继固、液、气之后的物质第四态。大气压非热等离子体(Atmospheric Non-Thermal Plasma)由于可在正常大气压下产生,反应温度接近室温,可与人体友好接触,安全性高,设备简单廉价等优点,在生物医学领域有着巨大的应用前景。NTP能“选择性”杀死癌细胞;造成DNA损伤,细胞周期阻滞;诱导多种癌细胞发生细胞凋亡,抑制癌细胞增殖、浸润和迁移;抑制体内癌细胞的生长,缩小瘤体以及延长荷瘤实验小鼠的寿命。并且NTP对多种肿瘤细胞有显著杀伤作用,如皮肤癌、结肠癌、乳腺癌、宫颈癌、肺癌和肝癌等,使其有望成为癌症治疗的新方法。二甲双胍系双胍家族成员,是临床上治疗2型糖尿病最常用的口服降血糖药。近年来研究表明,二甲双胍不仅可以降低2型糖尿病患者的患癌风险,还能通过激活AMPK并抑制mTOR,抑制乳腺癌细胞增殖。迄今为止,已经报道了二甲双胍的两个主要作用途径:(1)抑制线粒体电子传递链复合物;(2)肝脏激酶B1(LKB1)依赖和独立性激活AMPK。二甲双胍通过靶向电子传递链复合物来调节AMP/ATP比值、钙水平和线粒体跨膜电位等的变化来抑制合成代谢,促进分解代谢,从而发挥抑癌功能。除此之外,二甲双胍对于白血病、胰腺癌、结肠癌、前列腺癌、卵巢癌、乳腺癌、黑色素瘤、子宫内膜癌、肺癌、胶质瘤和肝细胞癌细胞的生长也有抑制作用。本研究探索了二甲双胍对NTP杀灭结肠癌细胞的增敏作用及相关机理。研究结果如下:(1)二甲双胍能显著增强NTP诱导的结肠癌细胞死亡,且二甲双胍本身对细胞活力影响较小;二甲双胍预处理显著增强了 NTP诱导的线粒体膜电位去极化以及细胞凋亡率,且凋亡相关蛋白caspase 3/9活化程度显著上升,提示二甲双胍预处理可有效促进NTP诱导的细胞凋亡发生。(2)二甲双胍能有效降低细胞有氧呼吸,增强糖酵解;二甲双胍预处理促进了 NTP诱导的氧化磷酸化的降低而增强糖酵解,并且显著降低了 ATP的生成,提示了二甲双胍预处理可导致线粒体供能的下降。(3)二甲双胍预处理可显著增强NTP暴露后的p-AMPK表达水平,siRNA干扰AMPK表达后,二甲双胍增效的NTP对结肠癌细胞的杀伤作用和细胞凋亡被显著抑制,提示AMPK在二甲双胍增效NTP中的关键作用。(4)NTP暴露可导致结肠癌细胞中超氧阴离子产生量显著上升,二甲双胍预处理使其产生量显著高于NTP单独处理组;ROS清除剂NAC处理,可显著缓解二甲双胍对NTP的增效作用(AMPK活化和凋亡发生)。本研究发现,二甲双胍可显著增强NTP诱导的线粒体氧化损伤,通过激活AMPK途径,促进细胞凋亡发生,表现为增强NTP对结肠癌细胞的杀伤作用,为临床上治疗结肠癌提供一种新的参考。