Es sollten die Wirkungen einer Exposition von induzierten menschlichen Knochenmark-abgeleiteten mesenchymalen Stammzellen bei einem gepulsten 60 Hz-Magnetfeld (PEMF) auf die Zelllebensfähigkeit und die neuronale Differenzierung sowie die zugrunde liegenden Wirkungsmechanismen untersucht werden.
Die Studie wurde im Hinblick auf einen möglichen zukünftigen Nutzen von PEMF bei neurologischen Krankheiten durchgeführt.
Die Zellen wurden vor der Exposition bei dem Magnetfeld mit Differenzierungs-Medium (DMEM/F12 mit 1 µM Valproinsäure, 2 µM Forskolin, 2 µM Butyl-Hydroxyanisol und 1 µM Hydrocortison) behandelt.
Die Zellen wurden außerdem auch mit dem Phosphatidylinositol 3-Kinase (PIK3)-Inhibitor LY294002 behandelt, um die Wirkung des Magnetfelds auf die Aktivierung des Proteinkinase B-Signalwegs und die BAD-Regulierung zu untersuchen. Sie wurden außerdem mit dem Inhibitor k252a des TrkA-Rezeptors behandelt, um seine Rolle bei der Signaltransduktion zu untersuchen.
| Exposition | Parameter |
|---|---|
|
Exposition 1:
60 Hz
Modulationsart:
gepulst
Expositionsdauer:
bis zu 24 Stunden
|
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| Frequenz | 60 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Signalform |
|
| Expositionsdauer | bis zu 24 Stunden |
| Modulationsart | gepulst |
|---|
| Expositionsquelle | |
|---|---|
| Kammer | cell culture incubator at 5% CO2 and 37°C |
| Aufbau | Helmholtz coils (15 inner diameter) in incubator |
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Zusatzinfo | (remark EMF-Portal: results are given for exposure durations up to 24 hours only though longer exposure durations are mentioned in the methods) |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 10 mT | - | gemessen | - | - |
Die Zelllebensfähigkeit der Zellen und das Verhältnis von lebenden zu apoptotischen Zellen waren nach 24 Stunden Exposition bei dem Magnetfeld im Vergleich zu der Kontrollgruppe signifikant erhöht.
Die Genexpressionen und/oder Proteinexpressionen der neuronalen Marker NF-L, NeuroD1, Tau und MAP2 waren in exponierten Zellen im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht.
Die Exposition bei dem Magnetfeld erhöhte auch signifikant die Aktivierung von Proteinkinase B (Akt), Rsk, Creb, Erk, Bcl-xL und BAD mittels Phosphorylierung. Eine Vorbehandlung mit dem PI3K-Inhibitor LY294002 hob die Zelllebensfähigkeits-fördernde Wirkung des Magnetfeldes auf.
Diese Ergebnisse ließen darauf schließen, dass die Zell-schützende Wirkung des PEMF über den PI3K/Akt/Bad-Signalweg und die neuronal-differenzierende Wirkung über den CREB/ERK/RSK-Signalweg vermittelt sein könnten. Der TrkA-Rezeptor kann beide Signalwege aktivieren und es wurde eine signifikant erhöhte TrkA-Proteinexpression in PEMF-exponierten Zellen im Vergleich zur Kontrollgruppe gefunden. Bei Verwendung des TrkA-Inhibitors k252a bei PEMF-exponierten Zellen sank gleichzeitig auch die Proteinexpression von phosphorylierter Proteinkinase B (Akt), was auf einen Zusammenhang hinwies.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine Exposition von induzierten menschlichen Knochenmark-abgeleiteten mesenchymalen Stammzellen bei einem gepulsten 60 Hz-Magnetfeld das Zell-Überleben verbessern und die neuronale Differenzierung über Aktivierung des TrkA-Rezeptors und zwei verschiedene Signalwege induzieren könnte. Dieses Ergebnis könnte für zukünftige Arbeiten zu Zell-Transplantations-Therapien bei neurologischen Krankheiten relevant sein.
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