Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Electromagnetic fields induce neural differentiation of human bone marrow derived mesenchymal stem cells via ROS mediated EGFR activation. med./bio.

[Elektromagnetische Feldern induzieren neurale Differenzierung von menschlichem Knochenmark aus mesenchymalen Stammzellen über die ROS-vermittelte EGFR-Aktivierung].

Veröffentlicht in: Neurochem Int 2013; 62 (4): 418-424

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollte untersucht werden, ob die extrem niederfrequente Magnetfeld-induzierte ROS-Produktion an der Zelldifferenzierung menschlicher mesenchymaler Knochenmarks-Stammzellen beteiligt ist und welcher Signalweg bei diesem System aktiviert sein könnte; insbesondere wurde die CREB-Phosphorylierung und die CREB-vorgeschaltete Proteinkinase B- und ERK-Aktivierung untersucht.

Hintergrund/weitere Details

In einer früheren Studie haben die Autoren berichtet, dass extrem niederfrequente Magnetfelder die neurale Differenzierung von menschlichen Knochenmarks-Stammzellen induzierten (Cho et al. 2012); allerdings wurden die Mechanismen nicht identifiziert.
Die Zell-Proben scheinen zu verschiedenen Zeitpunkten untersucht worden zu sein (Bemerkung EMF-Portal: im Text nicht klar angegeben): Zelllebensfähigkeit nach 4 und 8 Tagen Exposition; Proteinexpression nach 0 Min., 45 Min., 90 Min. 180 Min. und 5/6 (?) Tagen Exposition. ROS-Produktion: nach 90 Min.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für bis zu 8 Tage
Exposition 2: 100 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für bis zu 8 Tage

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für bis zu 8 Tage
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau pair of Helmholtz coils with an inner diameter of 15 cm; the system was located in a cell culture incubator with 5 % CO2 at 37 °C; the samples were placed in the center of a uniform field area
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo control cultures were grown in a second incubator without an exposure system
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - - - -

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 100 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für bis zu 8 Tage
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - - - -

Referenzartikel

  • Cho H et al. (2012): Neural stimulation on human bone marrow-derived mesenchymal stem cells by extremely low frequency electromagnetic fields.

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

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

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Zelllebensfähigkeit zeigte zu keinem Zeitpunkt nach der Exposition irgendwelche Unterschiede, außer nach 4 Tagen, wo sie nach der 100 Hz-Exposition im Vergleich zur 50 Hz-Exposition vermindert war (nur in Abb. zu sehen).
In den exponierten Zellen war die Expression der neuralen Marker, wie NF-L, MAP2 und NeuroD1, 6 Tage nach Exposition im Vergleich zur Kontrolle erhöht (nicht klar, ob bei 50 Hz und/oder 100 Hz).
Wie im Text angegeben, war die Phosphorylierung der Proteinkinase B und von CREB, aber nicht von ERK in den 90 Min-exponierten Zellen signifikant erhöht (nicht klar, ob bei 50 Hz und/oder 100 Hz). Darüber hinaus erhöhte die 90 Min.-Exposition die Phosphorylierung von EGFR, einer vorgeschalteten Rezeptor-Tyrosin-Kinase von Phosphoinositid 3-Kinase/Proteinkinase B.
Anmerkung EMF-Portal: Gemäß der Abb. im Ergebnisteil (nicht klar, ob bei 50 Hz und/oder 100 Hz) war das Verhältnis von p-EGFR/EGFR nach 90 und 180 Min. Exposition im Vergleich zur Kontrolle signifikant erhöht, wobei die Werte nach 180 Min. im Vergleich zur 90 Min.-Exposition signifikant vermindert waren. Zusätzlich schien das Verhältnis von p-CREB/CREB nach 45, 90 und 180 Min. Exposition im Vergleich zur Kontrolle signifikant erhöht zu sein. Das Verhältnis von p-Proteinkinase B/Proteinkinase B war nach 90 Min. Exposition im Vergleich zur Kontrolle signifikant erhöht.
In exponierten Zellen war die ROS-Produktion erhöht. Die Vorbehandlung mit N-Acetylcystein (Radikalfänger) oder AG-1478 (EGFR-Inhibitor) verhinderte die Phosphorylierung von EGFR und den nachgeschalteten Molekülen (p-CREB und p-EGFR) in den 50 Hz-exponierten Zellen (keine Daten für 100 Hz).
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Magnetfeld-Exposition die neurale Differenzierung durch die Aktivierung des EGFR-Signalwegs (und nachfolgende Aktivierung von CREB und Proteinkinase B) und eine mäßige Bildung von radikalen Sauerstoffspezies induzierte.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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