Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Chondroprotective effects of pulsed electromagnetic fields on human cartilage explants. med./bio.

[Knorpel-schützende Wirkungen von gepulsten elektromagnetischen Feldern bei menschlichen Knorpel-Explantaten].

Veröffentlicht in: Bioelectromagnetics 2011; 32 (7): 543-551

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollte untersucht werden, ob gepulste elektromagnetische Felder (PEMF) alleine oder in Kombination mit dem Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktor I (IGF-I) eine chondroprotektive (Gelenk-Knorpel-schützende) Wirkung auf menschlichen Knorpel haben.

Hintergrund/weitere Details

Der Insulin-ähnliche Wachstumsfaktor I (IGF-I) hat eine anabolische Wirkung auf den Stoffwechsel von Chondrozyten. Unter anderem erhöht IGF-I die Synthese von Proteoglykan. Vorherige Studien (zum Beispiel: De Mattei et al., 2004, De Mattei et al., 2001) deuteten auf eine ähnliche Wirkung niederfrequenten gepulsten elektromagnetischen Feldern hin. Um dies weiter zu untersuchen, wurden Knorpel-Proben exponiert und mit IGF-I und Interleukin-1ß (IL-1ß, spielt eine Rolle bei der Knorpel-Zerstörung, hemmt die Synthese von Proteoglykan) allein oder in Kombination für 1 oder 7 Tage behandelt.
Menschliche Knorpel-Proben wurden von 13 Patienten mit Arthrose im Knie erhalten, denen ein totale Knie-Prothese eingesetzt wurde. Der Grad der Arthrose wurde bewertet und die Knorpel-Proben wurden klassifiziert. Die leichter degenerierten Proben wurden von allen Spendern gewonnen, während die Proben der schweren Knorpel-Degeneration nur von 4 Patienten in die Experimente einbezogen wurden.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 75 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 1 oder 7 Tage

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 75 Hz
Typ
Signalform
Expositionsdauer kontinuierlich für 1 oder 7 Tage
Zusatzinfo pulse duration: 1.3 ms; duty cycle 0.1
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer a pair of circular Helmoltz coils made of copper wire, placed opposite to each other and in a signal generator; multiwell plates were placed between this pair of Helmoltz coils so that the plane of the coils was perpendicular to the multiwell plates
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1,5 mT Spitzenwert gemessen - -
elektrische Feldstärke 0,051 mV/cm - gemessen - -

Referenzartikel

  • De Mattei M et al. (2009): Adenosine analogs and electromagnetic fields inhibit prostaglandin E2 release in bovine synovial fibroblasts.
  • Varani K et al. (2008): Characterization of adenosine receptors in bovine chondrocytes and fibroblast-like synoviocytes exposed to low frequency low energy pulsed electromagnetic fields.
  • De Mattei M et al. (2007): Proteoglycan synthesis in bovine articular cartilage explants exposed to different low-frequency low-energy pulsed electromagnetic fields.
  • De Mattei M et al. (2003): Effects of electromagnetic fields on proteoglycan metabolism of bovine articular cartilage explants.
  • De Mattei M et al. (2001): Effects of pulsed electromagnetic fields on human articular chondrocyte proliferation.

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Nach einer 7-tägigen Inkubationszeit zeigte sich nach einer alleinigen PEMF-Exposition oder einer Behandlung mit IGF-I eine signifikant höhere Proteoglykan-Synthese als in der Kontrollgruppe, während eine Kombination aus Exposition und IGF-I die Proteoglykan-Synthese noch weiter erhöhte. Nach einem Tag Inkubation dagegen wurde nur bei einer Kombination aus Exposition und IGF-I eine signifikante Erhöhung der Proteoglykan-Synthese im Knorpel-Explantat verglichen mit der Kontrolle gefunden. Es wurden keine signifikanten Unterschiede in der Proteoglykan-Ausschüttung in das Nährmedium durch eine alleinige PEMF-Exposition oder Behandlung mit IGF-I im Vergleich zur Kontrollgruppe gefunden.
Nach 7 Tagen Inkubation führte die Behandlung mit IL-1ß im Vergleich zur Kontrollgruppe zu einer signifikant geringeren Proteoglykan-Synthese. Diese Wirkung wurde bei einer IL-1ß-Konzentration von 0,01 ng/ml durch die Exposition oder Gabe von IGF-I signifikant abgeschwächt. Keine Wirkung durch PEMF-Exposition oder Behandlung mit IGF-I wurde bei einer IL-1ß-Konzentration von 10 ng/ml beobachtet. Es wurden keine signifikanten Veränderungen in der Laktat-Produktion im Nährmedium im Vergleich zur Kontrollgruppe bei allen Konzentrationen von IL-1ß gefunden.
Die Autoren schlussfolgern, dass gepulste elektromagnetische Felder vor allem in Kombination mit IGF-I eine chondroprotektive Wirkung auf menschlichen Knorpel haben könnten.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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