Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Differential effects of high and low strength magnetic fields on mouse embryonic development and vasculogenesis of embryonic stem cells. med./bio.

[Verschiedene Auswirkungen von starken und schwachen Magnetfeldern auf die embryonale Entwicklung der Maus und die Vaskulogenese embryonaler Stammzellen].

Veröffentlicht in: Reprod Toxicol 2016; 65: 46-58

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen einer pränatalen Exposition von Mäusen bei einem statischen oder einem 50 Hz-Magnetfeld auf die embryonale Entwicklung untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

Die Studie bestand aus einem in vivo- und einem in vitro-Teil. Für den in vivo-Teil wurden trächtige Mäuse in die folgenden Gruppen eingeteilt (jeweils n=10 pro Methode und Untersuchungszeitpunkt, Gesamtzahl nicht klar): Exposition bei einem 1) 1 mT-50 Hz-Magnetfeld, 2) 1 mT-statischen Magnetfeld, 3) 10 mT-50 Hz-Magnetfeld, 4) 10 mT-statischen Magnetfeld und 5) Schein-Exposition. Embryonen wurden nach 5, 8, 12 und 20 Tagen Exposition entnommen und untersucht.
Es wurden zudem 50 nicht-trächtige Mäuse bei denselben Feldern exponiert (jeweils n=10), aber keine detailierten Ergebnisse präsentiert.
Für den in vitro-Teil wurden sogenannte "Embryoid bodies", Aggregate von pluripotenten embryonalen Stammzellen der Maus, als Modell für die embryonale Entwicklung genutzt und bei denselben Feldern exponiert: 6) 1 mT-50 Hz-Magnetfeld, 7) 1 mT-statisches Magnetfeld, 8) 10 mT-50 Hz-Magnetfeld, 9) 10 mT-statisches Magnetfeld und 10) Schein-Exposition.
In den in vitro-Tests wurden zudem Zellen mit p38 MAPK-, JNK- und ERK-1/2-Inhibitoren und Radikalfängern behandelt, um die Signalwege zu untersuchen.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: 8 Stunden/Tag für bis zu 20 Tage während der Trächtigkeit
Exposition 2:
Expositionsdauer: 8 Stunden/Tag für bis zu 20 Tage während der Trächtigkeit
Exposition 3: 50 Hz
Expositionsdauer: 8 Stunden/Tag für bis zu 20 Tage während der Trächtigkeit
Exposition 4:
Expositionsdauer: 8 Stunden/Tag für bis zu 20 Tage während der Trächtigkeit
Exposition 5: 50 Hz
Expositionsdauer: 8 Stunden/Tag von Tag 2 bis 8 der Differenzierung
Exposition 6:
Expositionsdauer: 8 Stunden/Tag von Tag 2 bis 8 der Differenzierung
Exposition 7: 50 Hz
Expositionsdauer: 8 Stunden/Tag von Tag 2 bis 8 der Differenzierung
Exposition 8:
Expositionsdauer: 8 Stunden/Tag von Tag 2 bis 8 der Differenzierung

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer 8 Stunden/Tag für bis zu 20 Tage während der Trächtigkeit
Zusatzinfo in vivo
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer Käfige mit ausreichender Höher aus dielektrischem, transparentem Plastik
Aufbau 10 Mäuse wurden in 2 Käfigen (jeweils 5 Mäuse pro Käfig) in ein homogenes Feld gesetzt; Spulen wurden auf Röhren aus Polyvinylchlorid (PVC) gewickelt, welche die Emission elekrischer Felder abschirmten; Temperatur-Veränderungen im Expositions-Raum betrugen 1°C ± 0.5°C
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - gemessen - -

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz
Typ
Expositionsdauer 8 Stunden/Tag für bis zu 20 Tage während der Trächtigkeit
Zusatzinfo in vivo
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - gemessen - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer 8 Stunden/Tag für bis zu 20 Tage während der Trächtigkeit
Zusatzinfo in vivo
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 10 mT - gemessen - -

Exposition 4

Hauptcharakteristika
Frequenz
Typ
Expositionsdauer 8 Stunden/Tag für bis zu 20 Tage während der Trächtigkeit
Zusatzinfo in vivo
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 10 mT - gemessen - -

Exposition 5

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer 8 Stunden/Tag von Tag 2 bis 8 der Differenzierung
Zusatzinfo in vitro
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau Unterschiede zu Exposition 1: Embryoid Bodies in Petrischalen; 5% CO2, 37°C
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - gemessen - -

Exposition 6

Hauptcharakteristika
Frequenz
Typ
Expositionsdauer 8 Stunden/Tag von Tag 2 bis 8 der Differenzierung
Zusatzinfo in vitro
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - gemessen - -

Exposition 7

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer 8 Stunden/Tag von Tag 2 bis 8 der Differenzierung
Zusatzinfo in vitro
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 10 mT - gemessen - -

Exposition 8

Hauptcharakteristika
Frequenz
Typ
Expositionsdauer 8 Stunden/Tag von Tag 2 bis 8 der Differenzierung
Zusatzinfo in vitro
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 10 mT - gemessen - -

Referenzartikel

  • Bekhite MM et al. (2010): Static electromagnetic fields induce vasculogenesis and chondro-osteogenesis of mouse embryonic stem cells by reactive oxygen species-mediated up-regulation of vascular endothelial growth factor.

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

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

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Bei Mäusen, die bei 10 mT statischen und 50 Hz-Magnetfeldern exponiert wurden (Gruppen 3 und 4), wurde eine signifikant erhöhte Anzahl resorbierter und toter Föten, ausgeprägte histologische Veränderungen, eine verringerte Blutgefäß-Bildung und eine signifikant reduzierte VEGF-Proteinexpression in allen untersuchten Organen im Vergleich zur Schein-Expositions-Gruppe gefunden. In Gruppe 4 wurden zudem eine signifikant verringerte Scheitel-Steiß-Länge und ein signifikant verringertes Gewicht der Föten nach 20 Tagen im Vergleich zur Schein-Exposition gemessen. Die Gruppen mit 1 mT-Magnetfeldern (Gruppen 1 und 2) zeigten diese Wirkungen nicht. Stattdessen war die VEGF-Expression im Ovar in diesen Gruppen im Vergleich zur Schein-Expositions-Gruppe signifikant erhöht.
Bei den Embryoid Bodies führte eine Exposition bei 10 mT statischen oder 50 Hz-Feldern (Gruppen 8 und 9) zu einer signifikanten Zunahme der reaktiven Sauerstoffspezies (6-fache Zunahme) und der Apoptose, während die Blutgefäß-Bildung und VEGF-Expression im Vergleich zur Schein-Expositions-Gruppe signifikant verringert waren.
In den Gruppen 6 und 7 (Exposition von Embryoid Bodies bei einem 1mT statischen oder 50 Hz-Feld) war der Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies im Vergleich zur Schein-Expositions-Gruppe ebenfalls signifikant erhöht, allerdings nur 2-fach, und die Expression von VEGF war signifikant erhöht.
Die Behandlung mit Inhibitoren zeigte, das reaktive Sauerstoffspezies an der Magnetfeld-induzierten Signaltransduktion beteiligt waren, die zu einer Aktivierung von VEGF führte.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine pränatale Exposition von Mäusen bei einem starken (10 mT) statischen oder einem 50 Hz-Magnetfeld die embryonale Entwicklung stören könnte. VEGF ist möglicherweise ein wichtiger Mediator bei diesen Wirkungen.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

Themenverwandte Artikel