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

[異なる周波数とばく露時間の電磁界(PEMF)の末梢神経再生への影響:イン・ビトロおよびイン・ビボでの研究] med./bio.

Effects of Electromagnetic Field (PEMF) Exposure at Different Frequency and Duration on the Peripheral Nerve Regeneration: in Vitro and in Vivo Study.

掲載誌: Int J Neurosci 2016; 126 (8): 739-748

この研究は、パルス電磁界PEMF)の周波数、ばく露時間が末梢神経再生に与える影響を細胞およびラットで実験した。細胞実験では、ラット不死シュワン細胞株(iSCs)を4群に分けた:50Hzで1時間/日、50Hzで12時間/日、150Hzで1時間/日、 150Hzで12時間/日。強度は全て1mT。ばく露終了後に、細胞増殖、S100および脳由来神経栄養因子BDNF)のmRNA 発現を分析した。ラット実験では、SDラットを6群に分けた(各群n=10):対照群擬似ばく露群、50Hzで1時間/日、50Hzで12時間/日、150Hzで1時間/日、 150Hzで12時間/日の1mTばく露群。おとがい神経を圧挫損傷させた後に各条件のばく露を開始した。ばく露終了後、機能検査、組織形態学的測定、三叉神経節の逆行性ラベリングで神経再生を評価した。その結果、PEMFは末梢神経再生を増強し、それは細胞増殖、S100およびBDNFの遺伝子発現による可能性が示された、と報告している。

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研究目的(著者による)

The effects of exposure to pulsed extremely low frequency magnetic fields of different frequencies and durations on the peripheral nerve regeneration in rats and cell proliferation in Schwann cells should be investigated.

詳細情報

The study comprised in vitro tests with immortalized Schwann cells of rats and in vivo tests with rats.
For the in vitro tests, cells were divided into 5 groups: exposure to a pulsed magnetic field of 1) 50 Hz for 1 hour/day, 2) 50 Hz for 12 hours/day, 3) 150 Hz for 1 hour/day, 4) 150 Hz for 12 hours/day and 5) control group.
For the in vivo tests, chin nerves of rats were crush injured between lip area and mental foramen (except in the sham group) and the animals were divided into 6 groups (n=10 each): exposure to a pulsed magnetic field of 6) 50 Hz for 1 hour/day, 7) 50 Hz for 12 hours/day, 8) 150 Hz for 1 hour/day, 9), 150 Hz for 12 hours/day, 10) control group, 11) sham group without injury and magnetic field exposure.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 50 Hz
ばく露時間: 1 hour/day for up to 3 weeks
in vitro exposure
ばく露2: 50 Hz
ばく露時間: 12 hours/day for up to 3 weeks
in vitro exposure
ばく露3: 150 Hz
ばく露時間: 1 hour/day for up to 3 weeks
in vitro exposure
ばく露4: 150 Hz
ばく露時間: 12 hours/day for up to 3 weeks
in vitro exposure
ばく露5: 50 Hz
ばく露時間: 1 hour/day for 3 weeks
in vivo exposure
ばく露6: 50 Hz
ばく露時間: 12 hours/day for 3 weeks
in vivo exposure
ばく露7: 150 Hz
ばく露時間: 1 hour/day for 3 weeks
in vivo exposure
ばく露8: 150 Hz
ばく露時間: 12 hours/day for 3 weeks
in vivo exposure

General information

no details given on pulse repetition rate and pulse width

ばく露1

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 1 hour/day for up to 3 weeks
Additional information in vitro exposure
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
チャンバの詳細 coils in incubator
ばく露装置の詳細 two identical Helmholtz coils of 30 cm diameter, 7 cm width and 15 cm distance; vertical field
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1 mT - - - -

ばく露2

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 12 hours/day for up to 3 weeks
Additional information in vitro exposure
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 mT - - - -

ばく露3

主たる特性
周波数 150 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 1 hour/day for up to 3 weeks
Additional information in vitro exposure
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 mT - - - -

ばく露4

主たる特性
周波数 150 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 12 hours/day for up to 3 weeks
Additional information in vitro exposure
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 mT - - - -

ばく露5

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 1 hour/day for 3 weeks
Additional information in vivo exposure
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
ばく露装置の詳細 a pair of Helmholtz coils of 60 cm diameter and a distance of 30 cm
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1 mT - - - -

ばく露6

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 12 hours/day for 3 weeks
Additional information in vivo exposure
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • same setup as in E5
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1 mT - - - -

ばく露7

主たる特性
周波数 150 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 1 hour/day for 3 weeks
Additional information in vivo exposure
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • same steup as in E5
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1 mT - - - -

ばく露8

主たる特性
周波数 150 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 12 hours/day for 3 weeks
Additional information in vivo exposure
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • same setup as in E5
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1 mT - - - -

Reference articles

  • Kim YT et al. (2015): [挫滅損傷させたラット坐骨神経の再生に対するパルス化電磁界(PEMF)とヒト歯髄間質細胞およびFK506との併用治療の効果]

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:
研究対象とした臓器系:
  • 感覚器
調査の時期:
  • ばく露前
  • ばく露中
  • ばく露後

研究の主なアウトカム(著者による)

In the in vitro tests, group 1 (50 Hz exposure for 1 hour/day) showed a significantly increased cell proliferation after 4-7 days and a significantly increased gene expression of S100 and BDNF after 1-3 weeks compared to the control group.
In the in vivo tests, the difference score was significantly decreased after 2 and 3 weeks and the gap score was significantly decreased after 3 weeks in group 6 (50 Hz exposure for 1 hour/day) compared to the control group (group 10), indicating an improved sensory function.
A significantly increased number of axons and retrograde labeled neurons was found in all exposure groups (groups 6-9) compared to the control group, with the highest values found in group 6.
The authors conclude that exposure to a pulsed 50 Hz magnetic field for 1 hour/day might be beneficial in peripheral nerve regeneration via increase in cell proliferation and BDNF and S100 gene expression. Hence, these could also be suitable exposure conditions in clinical applications.

研究の種別:

研究助成

関連論文