Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Exposure to extremely low-frequency (50 Hz) electromagnetic fields enhances adult hippocampal neurogenesis in C57BL/6 mice. med./bio.

[Exposition bei extrem niederfrequenten (50 Hz) elektromagnetischen Feldern verstärkt die adulte Hippocampus-Neurogenese bei C57BL/6-Mäusen].

Veröffentlicht in: Exp Neurol 2010; 226 (1): 173-182

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollte untersucht werden, ob eine extrem niederfrequente elektromagnetische 50 Hz-Feld-Exposition die Neurogenese im adulten Hippokampus in vivo beeinflusst und wenn ja, die molekularen Mechanismen identifiziert werden, die dieser Wirkung zugrunde liegen und ihr funktioneller Einfluss auf die synaptische Plastizität.

Hintergrund/weitere Details

In einer früheren Studie (Piacentini et al. 2008) zeigten die Autoren, dass eine Exposition bei extrem niederfrequenten elektromagnetischen Feldern signifikant die neuronale Differenzierung einer kortikalen neuralen Stammzellen in vitro erhöht und dass diese Wirkung durch die Hochregulierung der Expression von Cav1-Calciumkanälen und der Aktivität vermittelt wird.
71 Mäuse wurden in eine Expositions-Gruppe (n=38) und eine Schein-Expositions-Gruppe (n=33) geteilt: drei exponierte Tiere wurden für die RT-PCR und drei für die Western Blot-Analyse an Tag vier verwendet (an Tag vier, da die Modulation der Genexpression der Transkriptionsfaktoren dem Differenzierungs-Prozess vorhergehen sollten). 14 exponierte Tiere wurden für die Immunfluoreszenz-Analyse an Tag sieben (24 h nach der letzten Expositions-Session) und fünf Mäuse an Tag 37 (30 Tage nach Exposition, um das Überleben und die Integration der neu gebildeten Neuronen zu untersuchen) genutzt. Zusätzlich wurden 13 exponierte Tiere für die Langzeitpotenzierungs-Experimente an Tag 37 verwendet.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 7 h/Tag an 4 Tagen
Expression bestimmter Gene und Proteine
Exposition 2: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 1 h/Tag (n=3 Mäuse), 3 h/Tag (n=3) oder 7 h/Tag (n=13) für 7 Tagen
Exposition 3: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 7 h/Tag an 7 Tagen

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 7 h/Tag an 4 Tagen
Zusatzinfo Expression bestimmter Gene und Proteine
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau mouse placed in a plastic cage inside a Plexiglas cylinder with a diameter of 20 cm that was positioned inside a solenoid
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - gemessen - -

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 1 h/Tag (n=3 Mäuse), 3 h/Tag (n=3) oder 7 h/Tag (n=13) für 7 Tagen
Zusatzinfo neuronale Differenzierung (Immunreaktivität)
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo injection of 5-bromodeoxyuridine before exposure
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - gemessen - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 7 h/Tag an 7 Tagen
Zusatzinfo synaptische Plastizität und Immunreaktivität
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo injection of 5-bromo-deoxyuridine before exposure
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - gemessen - -

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

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

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Eine extrem niederfrequente elektromagnetische Feld-Exposition für sieben Tage verstärkte signifikant die Neurogenese im Gyrus dentatus der adulten Mäuse, wie durch eine erhöhte Anzahl Zellen, die doppelt markiert (immunreaktiv) für BrdU und Doublecortin (ein Marker für unreife Neuronen) waren, gezeigt wurde.
Die quantitative RT-PCR-Analyse der Hippokampus-Extrakte deckte signifikante Expositions-induzierte Erhöhungen der Genexpression pro-neuronaler Gene (Mash1, NeuroD2, Hes1) auf und von Genen, die für Cav1.2 Calciumkanal alpha1C-Untereinheiten kodieren. Über die Western Blot-Analyse wurde ebenfalls eine erhöhte Proteinexpression von NeuroD1, NeuroD2 und Cav1-Kanälen gefunden.
Die Immunfluoreszenz-Experimente zeigten, dass 30 Tage nach der Exposition grob die Hälfte der neu erzeugten unreifen Neuronen überlebt haben und zu reifen Gyrus dentatus-Zellen wurden (dies wurde mit Hilfe ihrere Immunreaktivität gegenüber sowohl BrdU als auch NeuN, einem Marker für differenzierte Neuronen, gezeigt). Diese wurden in die Körnerzellen-Schicht des Gyrus dentatus integriert.
Die elektrophysiologischen Experimente zeigten, dass die neuen reifen Neuronen die synaptische Plastizität des Hippokampus beeinflussten, die durch eine erhöhte Langzeitpotenzierung widergespiegelt wurde.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine extrem niederfrequente elektromagnetische Feld-Exposition ein wirksames Mittel für die erhöhte in vivo-Neurogenese sein kann. Dies könnte zur Entwicklung neuartiger therapeutischer Ansätze in der regenerativen Medizin führen.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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