Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Pulsed electromagnetic fields promote survival and neuronal differentiation of human BM-MSCs. med./bio.

[Gepulste elektromagnetische Felder fördern das Überleben und die neuronale Differenzierung von menschlichen BM-MS-Zellen].

Veröffentlicht in: Life Sci 2016; 151: 130-138

Ziel der Studie (lt. Autor)

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.

Hintergrund/weitere Details

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.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 60 Hz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: bis zu 24 Stunden

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 60 Hz
Typ
Signalform
  • rechteckig
Expositionsdauer bis zu 24 Stunden
Modulation
Modulationsart gepulst
Expositionsaufbau
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)
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 10 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:
  • während der Befeldung
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

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.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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