Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Osteogenic differentiation of bone mesenchymal stem cells regulated by osteoblasts under EMF exposure in a co-culture system. med./bio.

[Osteogene Differenzierung der mesenchymalen Knochen-Stammzellen, reguliert durch Osteoblasten unter EMF-Exposition in einem Ko-Kultur-System].

Veröffentlicht in: J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci 2014; 34 (2): 247-253

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen einer Exposition bei 50 Hz-Magnetfeldern auf mesenchymale Knochen-Stammzellen oder Osteoblasten, jeweils alleine, und in Kombination (Ko-Kultur-System) untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

Zwei Experimente wurden durchgeführt. Im ersten Experiment wurden mesenchymale Knochen-Stammzellen oder Osteoblasten, jeweils alleine, bei einem Magnetfeld exponiert. Verschiedene Gruppen wurden untersucht: 1 a) Schein-Expositions-Gruppe, 1 b) Magnetfeld-Exposition für 2 Stunden, 1 c) Magnetfeld-Exposition für 4 Stunden und 1 d) Magnetfeld-Exposition für 8 Stunden.
Im zweiten Experiment wurden die mesenchymalen Knochen-Stammzellen mit Osteoblasten ko-kultiviert und nach gleichem Schema bei einem Magnetfeld exponiert.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: 2, 4 oder 8 Stunden/Tag für bis zu 14 Tage

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer 2, 4 oder 8 Stunden/Tag für bis zu 14 Tage
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau pair of Helmholtz coils (diameter 30 cm) was placed in CO2 incubator; coil was connected to the power generator outside the incubator; plexiglas shelf was placed in the center of the coils for holding culture dishes
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - - - -

Referenzartikel

  • Yang Y et al. (2010): EMF acts on rat bone marrow mesenchymal stem cells to promote differentiation to osteoblasts and to inhibit differentiation to adipocytes.

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

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

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Vom 3. bis zum 7. Tag war die Zellproliferation bei den 2 Stunden-exponierten mesenchymalen Knochen-Stammzellen und Osteoblasten (jeweils alleine) verglichen mit der Kontrollgruppe signifikant erhöht, während keine signifikanten Veränderungen in den 4 oder 8 Stunden-exponierten Gruppen auftraten.
In den 4 und 8 Stunden-exponierten mesenchymalen Knochen-Stammzellen waren die Anzahl an alkalischer Phosphatase-positiven Zellen und die Mineralisierung im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht, während bei den Osteoblasten die Anzahl an alkalischer Phosphatase-positiven Zellen in allen Expositions-Gruppen signifikant erniedrigt war. In den exponierten (2, 4 und 8 Stunden) ko-kultivierten Zellen waren die Anzahl an alkalischer Phosphatase-positiven Zellen und die Mineralisierung verglichen mit der Kontrollgruppe und den einzeln kultivierten Zellen signifikant erhöht.
In exponierten Osteoblasten wurden die meisten der Differenzierungs-bezogenen Gene im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht exprimiert, während die Expression von Bmp2 und ALP signifikant erniedrigt war. In mesenchymalen Knochen-Stammzellen führte die Exposition zu einer signifikant niedrigeren Expression von Runx2, Sp7, Col1a2, Bglap und teilweise zu einer signifikant erhöhten Expression von Bmp2. In ko-kultivierten Zellkulturen war die Expression der Differenzierungs-bezogenen Gene nach der Exposition im Vergleich zur nicht-exponierten Kontrolle und zumeist auch im Vergleich zu den Einzel-Kultivierungen signifikant erhöht.
Die Daten deuten daraufhin, dass eine Exposition bei 50 Hz-Magnetfeldern die Differenzierung von mesenchymalen Knochen-Stammzellen, insbesondere in Kombination mit Osteoblasten, über eine Bmp2-vermittelte Zell-Interaktion fördert. Die Autoren schlussfolgern, dass die Studie nützliche Informationen bietet, die zur Entwicklung von klinischen Anwendungen der Magnetfelder bei Knochen-Erkrankungen führen könnten.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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