Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

A novel in vitro assay for electrophysiological research on human skin fibroblasts: degenerate electrical waves downregulate collagen I expression in keloid fibroblasts. med./bio.

[Ein neuartiger in vitro-Assay für die elektrophysiologische Forschung an menschlichen Haut-Fibroblasten: Abklingende elektrische Wellen regulieren die Kollagen I-Expression in Keloid-Fibroblasten runter].

Veröffentlicht in: Exp Dermatol 2011; 20 (1): 64-68

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es wurde ein neuartiges in vitro-Modell-System entwickelt, um die Wirkungen von präzise definierten, unterschiedlichen Typen elektrischer Stimulationen auf die Kollagen-Expression menschlicher normaler und von Keloid-Fibroblasten zu untersuchen (Keloid-Fibroblasten zeigen eine überhöhte Kollagen-Produktion).

Hintergrund/weitere Details

Elektrische Stimulation wird zur Behandlung von Wunden verwendet und es wurde gezeigt, dass sie die Genexpression und Protein-Synthese in Haut-Fibroblasten in vitro verändert.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 10–60 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 1, 4, 8 oder 12 h
Exposition 2:
Expositionsdauer: kontinuierlich für 1, 4, 8 oder 12 h
Exposition 3: 10–60 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 1, 4, 8 oder 12 h
Stimulation mit abklingenden elektrischen Wellen

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 10–60 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 1, 4, 8 oder 12 h
Zusatzinfo AC-Stimulation
Zusatzinfo 10 Hz or 60 Hz applied
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer 44 mm x 13 mm x 11 mm exposure chamber made of a rectangular glass Petri dish covered on the inside with silicone resin; two 10 mm diameter holes for the agar bridges drilled into the glass cover lid of the Petri dish; current conducted into the chamber through Ag-AgCl electrodes inserted in synthetic rubber, agar bridges filled with Steinberg's saline gelled with 1% agar
Aufbau six 11 mm x 25 mm slides made of microscopic cover slips placed in this chamber
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 200 mV/cm - gemessen - -
elektrische Feldstärke 750 mV/cm - gemessen - -
elektrische Feldstärke 1.500 mV/cm - gemessen - -

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 1, 4, 8 oder 12 h
Zusatzinfo DC-Stimulation
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau inverted U-shaped agar bridges conducted the current from silver electrode-dipped Steinberg's saline solution into the exposure chamber
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 200 mV/cm - gemessen - -
elektrische Feldstärke 750 mV/cm - gemessen - -
elektrische Feldstärke 1.500 mV/cm - gemessen - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 10–60 Hz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 1, 4, 8 oder 12 h
Zusatzinfo Stimulation mit abklingenden elektrischen Wellen
Zusatzinfo 10 Hz or 60 Hz applied
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
elektrische Feldstärke 200 mV/cm - gemessen - -
elektrische Feldstärke 750 mV/cm - gemessen - -
elektrische Feldstärke 1.500 mV/cm - gemessen - -

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • vor der Befeldung
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Unter DC-Stimulation (Feld 2) mit stärkeren und schwächeren elektrischen Feldern kam es im Vergleich zu allen anderen Wellenformen zu einer erhöhten Apoptose. Bei 1500 mV/cm und 60 Hz unterzogen sich Keloid-Fibroblasten, die bei abklingenden elektrischen Wellen (Feld 3) exponiert wurden, zu einem höheren Ausmaß der Apoptose als unter AC-Stimulation (Feld 1). Abklingende elektrische Wellen waren bei normalen Fibroblasten im Vergleich zu allen anderen Stimulationen am wenigsten zytotoxisch.
Bei der geringeren elektrischen Feld-Frequenz (10 Hz) kam es bei allen Typen der elektrischen Stimulation in beiden Zelltypen im Vergleich zu den Kontrollen bei der Kollagen-I-Genexpression zu einer Hochregulation. Bei stärkeren elektrischen Feldern (1500 mV/cm) und höheren Frequenzen (60 Hz) kam es bei den abklingenden elektrischen Wellen und den Keloid-Fibroblasten zu einer maximalen Runterregulierung von Kollagen-I.
Zusätzlich zeigten die ELISA-Ergebnisse eine verminderte Proteinexpression von Kollagen-I in Keloid-Fibroblasten bei 750 mV/cm und 60 Hz.
Die Ergebnisse aus der Immunzytochemie zeigten, dass sowohl die normalen Haut- als auch die Keloid-Fibroblasten im Vergleich zu den unstimulierten Zellen (Kontrollen) eine signifikante Abnahme in der Kollagen-I-Expression nach 12 h Stimulation mit abklingenden elektrischen Wellen und AC aufwiesen. Im Gegensatz dazu kam es bei ansteigender Amplitude der DC-Stimulation in normalen und Keloid-Fibroblasten zu einer Hochregulierung der Genexpression von Kollagen-I und PAI-I, die von erhöhter Zytotoxizität begleitet wurde.
Dieses neuartige präklinische Testsystem zeigte hochdifferenzierte Wirkungen spezifischer Typen elektrischer Stimulationen auf die Kollagen-Expression und Zytotoxizität in menschlichen Fibroblasten und identifizierte die abklingende elektrische Wellen-Stimulation als vielversprechende, neuartige, therapeutische Strategie zur Unterdrückung von überhöhter Kollagen-I-Bildung bei Keloid-Erkrankung.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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