Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Exposure to electromagnetic field attenuates oxygen-glucose deprivation-induced microglial cell death by reducing intracellular Ca(2+) and ROS. med./bio.

[Die Exposition bei einem elektromagnetischen Feld verringert den durch Sauerstoff-Glukose-Mangel induzierten Mikroglia-Zelltod durch Reduzierung des intrazellulären Ca und der ROS].

Veröffentlicht in: Int J Radiat Biol 2016; 92 (4): 195-201

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen einer Exposition von ischämischen menschlichen Mikroglia-Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld auf die Zell-Überlebens-Rate, den intrazellulären Calcium-Spiegel und reaktive Sauerstoffspezies untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

Die neurotoxischen Wirkungen von hypoxischer Ischämie werden hauptsächlich auf Calcium-Überladung und die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies zurückgeführt, was letztlich zum Zelltod führt. Es wird vermutet, dass Mikroglia-Zellen zum Schutz des Gehirns gegen ischämische Verletzungen beitragen könnten und daher die Erhaltung von Mikroglia bei einer Ischämie von therapeutischem Nutzen sein könnte.
Die ischämischen Bedingungen wurden über Sauerstoff- und Glukose-Entzug (OGD) in einem speziellen Kulturmedium ohne Glukose und in einem Inkubator mit wenig Sauerstoff experimentell hervorgerufen. Die Zellen wurden in die folgenden Gruppen eingeteilt: 1) Exposition bei 10 Hz/1 mT, 2) Exposition bei 50 Hz/1 mT, 3) Exposition bei 100 Hz/1 mT, 4) Exposition bei 50 Hz/0,01 mT, 5) Exposition bei 50 Hz/0,1 mT, 6) OGD-Behandlung alleine, 7) OGD-Behandlung und Exposition bei 50 Hz/1 mT, 8) keine OGD-Behandlung und keine Exposition (Kontrollgruppe). Mit Ausnahme der Zell-Überlebens-Versuche mit allen Gruppen wurden nur die Gruppen 6, 7 und 8 verwendet. Die Gruppen 1-5 wurden genutzt, um die optimale Frequenz und magnetische Flussdichte für die Exposition zu bestimmen, um die größte Schutzwirkung gegenüber Zelltod durch OGD zu bewirken (Anmerkung EMF-Portal: jedoch wird nicht erwähnt, dass in diesen Gruppen OGD angewendet wurde).

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 10 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 4 Stunden
Exposition 2: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 4 Stunden
Exposition 3: 100 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 4 Stunden
Exposition 4: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 4 Stunden
Exposition 5: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 4 Stunden

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 10 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 4 Stunden
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer cell culture dishes in gas incubator with 94% N2, 1% O2, and 5% CO2
Aufbau exposure system consisted of two identical coils to generate the uniform vertical magnetic field; diameter of coils = 15 cm (inner) and 26 cm (outer); thickness of coils = 7.5 cm; distance between coils = 18 cm; wire diameter = 18 AWG; number of loops = 1000; the system was placed in the center of a gas addition incubator; cell culture dishes were maintained at the center of the uniform field area; a thermometric probe placed inside and outside the EMF generator revealed no significant temperature difference between culture media of exposed or unexposed cells
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - - - -

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 4 Stunden
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - - - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 100 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 4 Stunden
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - - - -

Exposition 4

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 4 Stunden
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 0,01 mT - - - -

Exposition 5

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 4 Stunden
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 0,1 mT - - - -

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

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

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

In den Vorversuchen zeigte Gruppe 2 (50 Hz/1 mT) die größte und signifikante Erhöhung des Zell-Überlebens im Vergleich zur Kontrollgruppe (Gruppe 8). Daher nahmen die Autoren 50 Hz/1 mT als das optimale Feld zum Schutz gegen Zelltod an und verwendeten es in den anschließenden Tests.
Die mittels OGD-Behandlung hervorgerufene Ischämie reduzierte mit oder ohne Exposition bei dem 50 Hz/1 mT-Magnetfeld (Gruppen 6 und 7) signifikant das Überleben der Zellen im Vergleich zur Kontrollgruppe. Jedoch zeigte eine OGD-Behandlung mit Exposition bei dem Magnetfeld (Gruppe 7) ein signifikant höheres Zell-Überleben im Vergleich zur OGD-Behandlung allein (Gruppe 6).
Der Calcium-Spiegel war nach 30 Minuten Exposition in Gruppe 6 im Vergleich zum Ausgangswert signifikant erhöht und kehrte nach 60 Minuten auf den Ausgangswert zurück, während der Calcium-Spiegel in der Gruppe 7 im Vergleich zu Gruppe 6 während der ganzen Exposition signifikant reduziert war.
Der Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies war in Gruppe 6 im Vergleich zu Gruppe 7 und der Kontrollgruppe signifikant erhöht, und es wurde festgestellt, dass nur die Xanthinoxidase an dem durch OGD hervorgerufenen Zelltod beteiligt war.
Die Autoren schlussfolgern, dass die Exposition bei einem 50 Hz-Magnetfeld menschliche Mikroglia-Zellen durch eine Verringerung des intrazellulären Calcium- und ROS-Spiegels vor dem durch Ischämie hervorgerufenen Zelltod schützen könnte. Die Xanthinoxidase könnte einer der Haupt-Mediatoren des Ischämie-induzierten Zelltods sein. Eine Magnetfeld-Exposition könnte klinisch nützlich sein, um hypoxisch-ischämische Hirn-Verletzungen zu dämpfen.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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