Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Epigenetic modulation of adult hippocampal neurogenesis by extremely low-frequency electromagnetic fields. med./bio.

[Epigenetische Modulation der Neurogenese im adulten Hippokampus durch extrem niederfrequente elektromagnetische Felder].

Veröffentlicht in: Mol Neurobiol 2014; 49 (3): 1472-1486

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen von extrem niederfrequenten Magnetfeldern auf das räumliche Gedächtnis und Lernen von Mäusen sowie die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

In vorherigen Studien zeigten die Autoren, dass Mäuse, die bei extrem niederfrequenten Magnetfeldern exponiert wurden, eine erhöhte Neurogenese im Hippocampus zeigten (z.B. Podda et al., 2014). Ein besseres Verständnis des Phänomens könnte helfen, neue therapeutische Optionen in der Behandlung von neurologischen Erkrankungen zu finden.
Für ein in vivo-Experiment wurden die Mäuse (n=38) zufällig auf eine Expositions- und eine Schein-Expositions-Gruppe aufgeteilt. Mehrere Untersuchungen wurden durchgeführt:
1.) Für die immunhistochemischen Untersuchungen erhielten 7 Mäuse jeder Gruppe täglich vor der Exposition (12 Tage) eine Injektion mit 100 mg Bromdesoxyuridin pro kg Körpergewicht. Die Mäuse wurden 1 Tag (n=4) oder 40 Tage (n=3) nach der letzten Exposition/Schein-Exposition getötet und das Gehirn für Untersuchungen entnommen.
2.) 30 Tage nach der letzten Exposition (n=16)/Schein-Exposition (n=14) wurde das Morris-Wasserlabyrinth durchgeführt.
3.) 36 Tage nach der letzten Exposition/Schein-Exposition wurde ein Gedächtnis-Test durchgeführt (je n=8).
Für das in vitro-Experiment wurden neurale Stammzellen in einem Inkubator kultiviert und währenddessen exponiert oder schein-exponiert. Teilweise wurde der Calciumkanal-Blocker Nifedipin hinzugegeben. Verschiedene Untersuchungen wurden gemacht:
1.) Für die Untersuchung der Zellproliferation und die immunhistochemischen Analysen wurden die Zellen in Proliferations-Medium kultiviert und für 6 oder 24 Stunden exponiert oder schein-exponiert.
2.) Die Zellen wurden für 10 Tage in Differenzierungs-Medium exponiert/schein-exponiert. Die Genexpression wurde während der ersten beiden Tage (nach 0, 6, 12, 24 und 48 Stunden) und die Proteinexpression am ersten Tag sowie vom 6. bis zum 10. Tag untersucht.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: 3,5 Stunden pro Tag für 12 Tage
Exposition 2: 50 Hz
Expositionsdauer: 6, 12 oder 24 Stunden pro Tag für bis zu 10 Tage

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer 3,5 Stunden pro Tag für 12 Tage
Zusatzinfo in vivo
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer 3 to 4 animals in a plastic cage (33 Π15 Π13 cm) which was put in the solenoid
Aufbau solenoid was made of copper wire wrapped around a Plexiglas cylinder (diameter 20 cm; length 42 cm) with open extremities in which the cage was positioned; geometry of the system assured field uniformity within the entire length of the cage
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - - - -

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer 6, 12 oder 24 Stunden pro Tag für bis zu 10 Tage
Zusatzinfo in vitro
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau solenoid was placed inside an CO2 incubator
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo control cell cultures were put in another incubator; maximum temperature increase due to exposure was 0.4°C ± 0.1°C
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - - - -

Referenzartikel

  • Podda MV et al. (2014): Extremely low-frequency electromagnetic fields enhance the survival of newborn neurons in the mouse hippocampus.
  • Cuccurazzu B et al. (2010): Exposure to extremely low-frequency (50 Hz) electromagnetic fields enhances adult hippocampal neurogenesis in C57BL/6 mice.
  • Hansson Mild K et al. (2009): Exposure of workers to electromagnetic fields. A review of open questions on exposure assessment techniques.
  • Piacentini R et al. (2008): Extremely low-frequency electromagnetic fields promote in vitro neurogenesis via upregulation of Ca(v)1-channel activity.
  • Wolf FI et al. (2005): 50-Hz extremely low frequency electromagnetic fields enhance cell proliferation and DNA damage: possible involvement of a redox mechanism.
  • Grassi C et al. (2004): Effects of 50 Hz electromagnetic fields on voltage-gated Ca2+ channels and their role in modulation of neuroendocrine cell proliferation and death.
  • Czeh B et al. (2002): Chronic psychosocial stress and concomitant repetitive transcranial magnetic stimulation: effects on stress hormone levels and adult hippocampal neurogenesis.

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

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

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Im in vivo-Experiment zeigten die exponierten Mäuse im Vergleich zu den Schein-exponierten signifikant verbesserte Gedächtnis- und Lern-Fähigkeiten. Außerdem ergab die immunhistochemische Untersuchung, dass die Zellproliferation und die Zelldifferenzierung bei den exponierten Mäusen verglichen mit den Schein-exponierten signifikant erhöht waren.
Auch im in vitro-Experiment waren in exponierten Zellkulturen verglichen mit schein-exponierten die Zellproliferation und die Zelldifferenzierung signifikant erhöht. Außerdem führte die Exposition teilweise zu signifikanten Veränderungen der Genexpression von Hes1 (erhöht nach 0 und 24 Stunden, erniedrigt nach 6 und 12 Stunden), NeuroD1 (erhöht nach 24 Stunden), Neurogenin1 (erhöht nach 24 und 48 Stunden) und Mash1 (erhöht nach 0 und 6 Stunden, erniedrigt nach 12 und 48 Stunden). Weiterhin waren in exponierten Zellkulturen im Vergleich zu schein-exponierten Zellkulturen die Acetylierung von Histon und die Proteinexpression von phosphoryliertem CREB signifikant erhöht. Eine Zugabe von Nifedipin verhinderte diese Expositions-bedingten Wirkungen.
Die Autoren schlussfolgern, dass extrem niederfrequente Magnetfelder die Neurogenese im Hippocampus erhöhen und die Lern- und Gedächtnis-Fähigkeiten von Mäusen verbessern können.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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