研究のタイプ: 医学/生物学の研究 (experimental study)

[心筋細胞の虚血再灌流傷害に対する低周波磁界のROSおよびNO/ONOO(-)を介した防護的作用] med./bio.

Protective Effects of Low-Frequency Magnetic Fields on Cardiomyocytes from Ischemia Reperfusion Injury via ROS and NO/ONOO(-).

掲載誌: Oxid Med Cell Longev 2013: 529173

この研究は、活性酸素種ROS)の過剰産生を伴う虚血灌流(I/R)傷害での心筋損傷が、低周波パルス磁界(LFMF)によるROS調節を介して防止できるか否かを調べた。生体でのI/R傷害を模擬するため、新生仔ラットから摘出した心臓の心筋細胞培養し、低酸素後再酸素(H/R)処置を行った。H/R処置の前または後に、磁界治療器からのLFMFを8条件(磁界強度1.5mT、3.0mT、4.5mT、6.0mT ;周波数15Hz、20Hz)で、1、3、5時間ばく露した。その結果、H/R処置は心筋細胞アポトーシスを生じ、生存率を低下させたが、H/R処置の前または後のLFMFばく露は有意に、アポトーシスを阻害し、生存率を改善した;LFMFは、H/R処置により生じたROS産生を抑制し、同時にNADPHオキシダーゼ活性も低下させた;LFMFは、NOの産生上昇、NO/ONOO-バランスの上昇を起こしたが、この防護的作用は血管内皮型NO合成酵素リン酸化を介したものであった、と報告している。

Full text available at PubMed Central : http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3839120

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研究目的(著者による)

To investigate whether low frequency magnetic fields can protect cardiac rat myocytes from ischemia re-perfusion injury and to study its underlying molecular mechanisms.

詳細情報

Reconstitution of the blood perfusion in the heart (re-perfusion) can be necessary in the treatment of the acute coronary syndrom (for example myocardial infarction). However, re-perfusion strategies may result in so called "re-perfusion injuries". Those damages are associated with the overproduction of reactive oxygen species. Low frequency pulsed magnetic fields are suggested to prevent the overproduction of reactive oxygen species. Here, the hypoxia/reoxygenation treatment simulates the re-perfusion.
Several groups were examined: 1.) control group, 2.) hypoxia/reoxygenation treatment, 3.) 8 different magnetic field exposure groups. Cell cultures were exposed to the magnetic field for 1, 3 or 5 hours before or after the hypoxia/reoxygenation treatment.
For the examination of the generation reactive oxygen species, positive controls were performed. For the generation of nitric oxide, the enzyme activity of the endothelial nitric oxide synthase was inhibited with NG-nitroarginine methyl ester. For the generation of superoxide, hydrogen peroxide was used as a positive control.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 15 Hz
ばく露時間: 1, 3 or 5 hours
ばく露2: 20 Hz
ばく露時間: 1, 3 or 5 hours
ばく露3: 15 Hz
ばく露時間: 1, 3 or 5 hours
ばく露4: 20 Hz
ばく露時間: 1, 3 or 5 hours
ばく露5: 15 Hz
ばく露時間: 1, 3 or 5 hours
ばく露6: 20 Hz
ばく露時間: 1, 3 or 5 hours
ばく露7: 15 Hz
ばく露時間: 1, 3 or 5 hours
ばく露8: 20 Hz
ばく露時間: 1, 3 or 5 hours

ばく露1

主たる特性
周波数 15 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 1, 3 or 5 hours
Additional information applied in pulses
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • MCY-1 Low Frequency Pulse Magnetic Field Therapeutic Apparatus
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1.5 mT - 測定値 - -

ばく露2

主たる特性
周波数 20 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 1, 3 or 5 hours
Additional information applied in pulses
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1.5 mT - 測定値 - -

ばく露3

主たる特性
周波数 15 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 1, 3 or 5 hours
Additional information applied in pulses
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 3 mT - 測定値 - -

ばく露4

主たる特性
周波数 20 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 1, 3 or 5 hours
Additional information applied in pulses
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 3 mT - 測定値 - -

ばく露5

主たる特性
周波数 15 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 1, 3 or 5 hours
Additional information applied in pulses
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 4.5 mT - 測定値 - -

ばく露6

主たる特性
周波数 20 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 1, 3 or 5 hours
Additional information applied in pulses
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 4.5 mT - 測定値 - -

ばく露7

主たる特性
周波数 15 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 1, 3 or 5 hours
Additional information applied in pulses
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 6 mT - 測定値 - -

ばく露8

主たる特性
周波数 20 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 1, 3 or 5 hours
Additional information applied in pulses
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 6 mT - 測定値 - -

ばく露を受けた生物:

方法 影響評価項目/測定パラメータ/方法

研究対象とした生物試料:
調査の時期:
  • ばく露後

研究の主なアウトカム(著者による)

Hypoxia/reoxygenation treatment alone (group 2) significantly increased apoptosis und decreased cell viability compared to control cell cultures. However, the magnetic field exposure, especially at 4.5 mT/15 Hz and 3 hours before or after the hypoxia/reoxygenation treatment significantly decreased the apoptosis and enhanced cell viability compared to cell cultures with hypoxia/reoxygenation treatment alone. The levels of superoxide und peroxynitrite and the enzyme activity of NADPH oxidase were significantly decreased in the magnetic field exposed groups compared to group 2 (independent whether exposure was before or after hypoxia/reoxygenation treatment) while the level of nitric oxide and the protein expression of the phosphorylated endothelial nitric oxide synthase were significantly increased.
The authors conclude, that low frequency magnetic fields could protect cardiac rat myocytes against ischemia re-perfusion injury via a modulation of the reactive oxygen species formation. Hence, low frequency magnetic fields might present a promising tool for the prevention of cardiac ischemia re-perfusion injuries.

研究の種別:

研究助成

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