Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Extremely low frequency electromagnetic fields modulate expression of inducible nitric oxide synthase, endothelial nitric oxide synthase and cyclooxygenase-2 in the human keratinocyte cell line HaCat: potential therapeutic effects in wound healing med./bio.

[Extrem niederfrequentes elektromagnetisches Feld (ELF-EMF) moduliert iNOS, eNOS und COX-2-Expressionen in der menschlichen Keratinozyten-Zelllinie HaCaT: Potentielle therapeutische Wirkungen in der Wund-Heilung]

Von: Patruno A, Amerio P, Pesce M, Vianale G, Di Luzio S, Tulli A, Franceschelli S, Grilli A, Muraro R, Reale M

Veröffentlicht in: Br J Dermatol 2010; 162 (2): 258-266

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollte die Wirkung von extrem niederfrequenten elektromagnetischen Feldern auf die humane Keratinozyten-Zelllinie HaCaT untersucht werden, um die Wirkungsmechanismen von extrem niederfrequenten elektromagnetischen Feldern abzuschätzen und um weitere Anhaltspunkte für ihre therapeutische Nutzung in der Wundheilung zu liefern.

Hintergrund/weitere Details

Es ist bekannt, dass die Expression und Regulation der Nitroxid-Synthasen und von Cyclooxygenase-2 grundlegend für die Wundheilung sind, allerdings zeigten bisher keine Studien eine direkte Wirkung von extrem niederfrequenten elektromagnetischen Feldern auf die Modulation dieser entzündlichen Moleküle in menschlichen Keratinozyten.
Um die Wirkung des elektromagnetischen Feldes auf die Modulation der zellulären Reaktionen gegenüber einem Entzündungs-Stimulus zu bewerten, wurden die HaCaT-Zellen teilweise mit Lipopolysacchariden behandelt.

Endpunkt

molekulare Biosynthese: Expression von Proteinen der Wundheilung

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

- Elektrotherapie

Exposition	Parameter
Exposition 1: 50 Hz Expositionsdauer: kontinuierlich für 3 h, 18 h oder 48 h	magnetische Flussdichte: 1 mT Effektivwert

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz
Typ	Magnetfeld
Signalform	sinusoidal
Expositionsdauer	kontinuierlich für 3 h, 18 h oder 48 h

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Solenoid
Aufbau	22 cm long solenoid with 6 cm radius and 160 turns of 1.25 x 10^-5 cm copper wire placed inside an incubator with constant temperature; cell cultures positioned in the center of the solenoid where the field was highly homogeneous (98%)

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	1 mT	Effektivwert	gemessen	-	-

Referenzartikel

Vianale G et al. (2008): Extremely low frequency electromagnetic field enhances human keratinocyte cell growth and decreases proinflammatory chemokine production

Exponiertes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
HaCaT-Zellen (menschliche Keratinozyten-Zelllinie)

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

molekulare Biosynthese: Expression der induzierbaren Nitroxid-Synthase (iNOS), der endothelialen Nitroxid-Synthase (eNOS), von Cyclooxygenase-2 (COX-2) und des Aktivator-Proteins 1 (AP-1) (Western Blot; Densitometrie); Produktion von Stickoxid und O₂^- (um die Modulation von iNOS und eNOS zu beobachten und als Marker für freie Radikale; Spektrophotometrie); Prostaglandin E2-Gehalt (erzeugt durch COX-Enzyme)
Zellfunktionen: Enzymaktivität von Nitroxid-Synthase (um die Modulation von iNOS und eNOS zu beobachten; [³H]Citrullin-Synthese, Szintillationszählung), Cyclooxygenase-2 und von Katalase (Spektrophotometrie)
Zelllebensfähigkeit/Zellteilung/Zellproliferation: Zelllebensfähigkeit (Trypanblau-Ausschluss-Assay), Zellproliferation

Untersuchtes System:

isolierte biol./chemische Substanz (in vitro)
intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
Zell-Lysate und -Überstände

Untersuchungszeitpunkt:

nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Exposition der HaCaT-Zellen gegenüber extrem niederfrequenten elektromagnetischen Feldern erhöhte die iNOS (in LPS-stimulierten Zellen, 3 h-Exposition) und eNOS-Expressions-Werte (in LPS-stimulierten Zellen, alle Expositionen). Diese Expositions-abhängigen erhöhten Proteinexpressionen wurden von erhöhten Nitroxid-Synthase-Enzymaktivitäten (mit und ohne LPS-Stimulation, alle Expositions-Dauern), d.h. von einer erhöhten Stickoxid-Produktion begleitet. Zusätzlich war mit der elektromagnetischen Feld-Exposition eine höhere Aktivator-Protein 1-Expression (mit und ohne LPS-Stimulation) sowie eine höhere Zellproliferations-Rate verbunden. Im Gegensatz dazu verminderte die Exposition die COX-2-Expression (in LPS-stimulierten Zellen, 3 h-Exposition), die Prostaglandin-E2-Produktion (in LPS-stimulierten Zellen) sowie die Katalase-Enzymaktivität und die O₂^- (Superoxid)-Produktion (beide mit und ohne LPS-Stimulation).
Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass "Vermittler" einer Entzündung, wie zum Beispiel der reaktive Stickstoff, Prostaglandin-E2 und die Keratinozyten Zellproliferation kritisch für den regenerierende Gewebe-Prozesse sind. Die Fähigkeit des extrem niederfrequenten elektromagnetischen Feldes, die Nitroxid-Synthase-Enzymaktivitäten (und somit Stickstoff-Zwischenprodukte) sowie die Zellproliferation hochzuregulieren und die COX-2-Expression und das nachgeschaltete Zwischenprodukt Prostaglandin-2 runterzuregulieren hebt die mögliche therapeutische Rolle von extrem niederfrequenten elektromagnetischen Feldern in der Wundheilung hervor.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie

Studie gefördert durch

Ministero dell' Università e della Ricerca (MIUR (formerly MURST (Ministero dell' Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica); Ministry of University and Research), Italy

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