Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Pulsed electromagnetic field enhances brain-derived neurotrophic factor expression through L-type voltage-gated calcium channel- and Erk-dependent signaling pathways in neonatal rat dorsal root ganglion neurons. med./bio.

[Gepulste elektromagnetische Felder verstärken die Expression des Brain-Derived Neurotrophic Factor durch L-typische spannungsabhängige Calcium-Kanal- und ERK-abhängige Signalwege in Spinalganglion-Neuronen neugeborener Ratten].

Veröffentlicht in: Neurochem Int 2014; 75: 96-104

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollte die Rolle von Ca2+ in der durch Exposition bei einem gepulsten 50 Hz-Magnetfeld hervorgerufenen Genexpression des Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) in Spinal-Ganglion-Neuronen untersucht werden, um die Wirkungsmechanismen zu erkunden, welche der fördernden Wirkung gepulster elektromagnetischer Felder auf die neuronale Differenzierung zugrunde liegen.

Hintergrund/weitere Details

Um die zugrundeliegenden Calcium-bezogenen Wirkungsmechanismen zu untersuchen, wurden diverse Ko-Expositions-Szenarien bei einem Magnetfeld und den folgenden Substanzen durchgeführt: Nimodipin, ω-Conotoxin GVIA, ω-Agatoxin IVA, Mibefradil als Calciumkanal-Blocker, Thapsigargin and Dantrolen als Calcium-Speicher-Inhibitoren, PD098059 als extrazelluläre signalregulierte Kinase (ERK)-Inhibitor, U73122 und U73343 als Phospholipase C-Inhibitoren, BAPTA-ΑM und EGTA als Calcium-Chelatoren, Koffein als Calcium-Speicher-Freisetzer, Neomycin als IP3-Blocker zur Reduktion der intrazellulären Calcium-Konzentration, D-AP5 und MK801 zur Stimulation des Calcium-Einstroms. Elektrische Stimulation wurde als Positivkontrolle genutzt.
Die Zellen wurden in 5 Gruppen aufgeteilt: 1) Exposition bei einem 0,1 mT Magnetfeld, 2) Exposition bei 1 mT, 3) Exposition bei 10 mT, 4) Exposition bei 100 mT und 5) Schein-Exposition.
Jeder Test wurde mindestens 3 Mal mit Zellkulturen, welche zu verschiedenen Zeiten aus verschiedenen Ratten hergestellt wurden, durchgeführt.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 2 Stunden/Tag für 1 oder 3 Tage
Exposition 2: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 2 Stunden/Tag für 1 oder 3 Tage
Exposition 3: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 2 Stunden/Tag für 1 oder 3 Tage
Exposition 4: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 2 Stunden/Tag für 1 oder 3 Tage

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
Expositionsdauer kontinuierlich für 2 Stunden/Tag für 1 oder 3 Tage
Zusatzinfo sinusoidal
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau solenoid was placed in a cell incubator; temperature was 37 °C
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo sham exposure samples were placed in a cell incubator containing the solenoid, which was "properly energized so as not to generate a pulsed magnetic field but eventually to produce the same heat as the coil used in the exposure condition"
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 0,1 mT - gemessen - -

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
Expositionsdauer kontinuierlich für 2 Stunden/Tag für 1 oder 3 Tage
Zusatzinfo sinusoidal
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - gemessen - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
Expositionsdauer kontinuierlich für 2 Stunden/Tag für 1 oder 3 Tage
Zusatzinfo sinusoidal
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 10 mT - gemessen - -

Exposition 4

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
Expositionsdauer kontinuierlich für 2 Stunden/Tag für 1 oder 3 Tage
Zusatzinfo sinusoidal
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 100 mT - gemessen - -

Referenzartikel

  • Bassen H et al. (1992): ELF in vitro exposure systems for inducing uniform electric and magnetic fields in cell culture media.

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

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

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Bdnf-Genexpression war nach einem Tag in den Gruppen 2-4 und nach 3 Tagen in den Gruppen 1-4 im Vergleich zur Schein-Expositions-Gruppe signifikant erhöht.
Die intrazelluläre Calcium-Konzentration war in Gruppe 2 im Vergleich zur Schein-Expositions-Gruppe nach einem Tag signifikant erhöht.
Wurde das extrazelluläre Calcium durch EGTA oder BAPTA-ΑM gebunden oder der Calcium-Einstrom durch Nimopidin unterbunden, so sanken die Bdnf-Genexpression und die intrazelluläre Calcium-Konzentration in Gruppe 2 nach 3 Tagen im Vergleich zum Ansatz ohne Chelator oder Calciumkanal-Blocker signifikant. Zudem sank die Bdnf-Genexpression in Gruppe 2 nach 3 Tagen bei Ko-Exposition mit PD098059 im Vergleich zu dem Ansatz ohne Zusatz signifikant.
Die Zelllebensfähigkeit wurde weder durch die Exposition bei dem Magnetfeld noch durch Ko-Exposition bei dem Magnetfeld und Nimodipin oder PD098059 signifikant beeinflusst.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine Exposition bei einem gepulsten 50 Hz-Magnetfeld die Genexpression des Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) in Spinal-Ganglion-Neuronen durch einen Einstrom von Calcium und eine Aktivierung der ERK-abhängigen Signalwege erhöhen könnte. Diesen Hinweisen auf die Wirkungsmechanismen der fördernden Wirkung gepulster elektromagnetischer Felder auf die neuronale Differenzierung soll in weiteren Studien nachgegangen werden.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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