Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Stimulation of neural differentiation in human bone marrow mesenchymal stem cells by extremely low-frequency electromagnetic fields incorporated with MNPs. med./bio.

[Stimulation der neuralen Differenzierung bei menschlichen mesenchymalen Knochenmarks-Stammzellen durch extrem niederfrequente elektromagnetische Felder, inkorporiert mit MNPs].

Veröffentlicht in: Appl Biochem Biotechnol 2014; 174 (4): 1233-1245

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen einer Exposition von menschlichen Knochenmark-abgeleiteten mesenchymalen Stammzellen mit inkorporierten Eisenoxid-Nanopartikeln auf die neurale Differenzierung untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

Die Studie wurde im Hinblick auf einen möglichen therapeutischen Nutzen bei der Regeneration von Nerven-Gewebe und zur Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen durchgeführt. Sowohl eine Exposition bei einem Magnetfeld als auch die Inkorporation von Eisenoxid (Fe3O4)-Nanopartikeln alleine wurden bereits als Faktoren identifiziert, die die Zelldifferenzierung der Stammzellen beeinflussen. Zur Verbesserung der Biokompatibilität wurden die Oberflächen der Nanopartikel mit Polyethylenglycol (PEG) modifiziert.
Die Zellen wurden in die folgenden Gruppen eingeteilt: 1) Exposition bei dem Magnetfeld, 2) Exposition bei dem Magnetfeld und Inkorporation von Nanopartikeln (Inkubierung mit 10 µg/ml), 3) nur Inkorporation von Nanopartikeln, 4) Differenzierungs-Kontrollgruppe, 5) Kontrollgruppe ohne Behandlung. Die Gruppen 1-4 wurden mit einem speziellen Medium zur Einleitung der Differenzierung behandelt.
Alle Ergebnisse wurden aus mindestens 3 unabhängigen Versuchen gewonnen, welche dreifach durchgeführt wurden.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 6 Tage

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 6 Tage
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer petri dishes in in CO2 incubator
Aufbau incubator maintained 37 ± 0.1°C and 5% CO2; temperature in dishes was controlled and also maintained at 37 ± 0.1°C
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - gemessen - -

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:
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Zellen, die bei dem Magnetfeld (Gruppe 1), bei dem Magnetfeld und Nanopartikeln (Gruppe 2) oder nur bei Nanopartikeln exponiert waren (Gruppe 3), zeigten im Vergleich zur Differenzierungs-Mediums-Gruppe (Gruppe 4) und der Kontrollgruppe (Gruppe 5) eine Nerven-ähnliche Morphologie, wobei die deutlichste Wirkung in Gruppe 2 gefunden wurden.
Die mRNA-Expression aller neuralen Marker-Gene (NeuroD1, NF-L, MAP2, MBP und DCX) war in Zellen, die bei dem Magnetfeld und Nanopartikeln exponiert waren, signifikant erhöht. Während in der Kontrollgruppe keine Proteinexpression von NeuroD1 und MBP auftrat, wurde diese in Zellen, die bei dem Magnetfeld und Nanopartikeln exponiert waren, nachgewiesen. Die Proteinexpression von CREB war in Zellen die bei dem Magnetfeld und Nanopartikeln exponiert waren im Vergleich zu der Kontrollgruppe ebenfalls signifikant erhöht.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine Exposition von menschlichen Knochenmark-abgeleiteten mesenchymalen Stammzellen mit inkorporierten Eisenoxid-Nanopartikeln bei einem 50 Hz-Magnetfeld die neurale Differenzierung unter Beteiligung von CREB fördern könnte.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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