Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Effect of Pulsed Electromagnetic Field on Bone Formation and Lipid Metabolism of Glucocorticoid-Induced Osteoporosis Rats through Canonical Wnt Signaling Pathway med./bio.

[Wirkung gepulster elektromagnetischer Felder auf die Knochen-Bildung und den Lipid-Stoffwechsel bei Glukokortikoid-induzierten Osteoporose-Ratten über den anerkannten Wnt-Signalweg]

Von: Jiang Y, Gou H, Wang S, Zhu J, Tian S, Yu L

Veröffentlicht in: Evid Based Complement Alternat Med 2016: 4927035-

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen einer Exposition bei einem gepulsten 50 Hz-Magnetfeld auf die Knochen-Bildung und den Lipid-Stoffwechsel sowie die zugrunde liegenden Signalwege in einem Osteoporose-Modell der Ratte untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

In der Studie sollte Glukokortikoid-induzierte Osteoporose (GIOP) untersucht werden. Daher erhielten alle Ratten, mit Ausnahme der Kontrollgruppe (Gruppe 4, s.u.), zweimal wöchentlich über 12 Wochen vor der (Schein-)Exposition bei dem gepulsten Magnetfeld Dexamethason-Natrium-Phosphat-Injektionen (2,5 mg/kg Körpergewicht) in ihren rechten Hüft-Muskel.
Die Ratten wurden in 4 Gruppen eingeteilt (jeweils n=10): 1) Exposition bei dem gepulsten Magnetfeld, 2) Schein-Exposition und tägliche orale Calcium-Verabreichung (56,25 mg/kg Körpergewicht), 3) nur Schein-Exposition, 4) schein-exponierte Kontrollgruppe.

Endpunkt

Knochen-Bildung, der Lipid-Stoffwechsel und die zugrunde liegenden Signalwege

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition	Parameter
Exposition 1: 50 Hz Modulationsart: gepulst Expositionsdauer: 40 Minuten/Tag für 12 Wochen	magnetische Flussdichte: 4 mT

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz
Typ	Magnetfeld
Signalform	rechteckig
Expositionsdauer	40 Minuten/Tag für 12 Wochen

Modulation

Modulationsart	gepulst
Pulsbreite	200 µs

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	ZH-21 osteoporosis treatment system
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	4 mT	-	-	-	-

Exponiertes System:

Tier
Ratte/Sprague Dawley

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

molekulare Biosynthese: Parameter für Knochen- und Lipid-Stoffwechsel im Serum: Gehalte an Calcium, Phosphor, alkalischer Phosphatase, Triglyceriden, Gesamt-Cholesterin, Lipoprotein hoher Dichte (HDL), Lipoprotein niedriger Dichte (LDL) (automatischer biochemischer Analysator), Tartrat-resistente saure Phosphatase (kommerzielles Kit); Genexpression (Real-time RT-PCR) und Proteinexpression (Western Blot) in Extrakten des Oberschenkel-Knochens von Wnt10b, Low Density Lipoprotein Receptor-related Protein 5 (LRP5) und beta-Catenin (Marker für den Wnt-Signalweg und die Knochen-Entwicklung), Axis Inhibition Protein 2 (Axin2; Inhibitor des Wnt-Signalwegs), Osteoprotegerin (OPG; Inhibitor der Osteoklasten), Rezeptor-Aktivator des nukleären Faktors kappa-B-Liganden (RANKL; Aktivator von Osteoklasten), Dickkopf1 (Dkk-1) und Sclerostin (SOST) (Wnt-Signalweg-Antagonisten), Runt-related Transcription Factor 2 (Runx2; Regulator der Differenzierung der Osteoblasten), Peroxisomen-Proliferator-aktivierter Rezeptor-gamma (PPAR-gamma), CCAAT/Enhancer-Bindungs-Protein-alpha (C/EBP-alpha) und Fettsäure-bindendes Protein 4 (FABP4) (Marker für Adipogenese)
morphologische/histopathologische Veränderungen: Histo-Morphometrie (Safranin-O/Fast Green-Färbung) und Histopathologie (Hämatoxylin-Eosin-Färbung) der Spongiosa des vierten lumbalen Wirbels (L4) (inverse Mikroskopie)
Knochen-Mineralgehalt und -Mineraldichte (Röntgen-Absorptions-Messung mehrerer großer Knochen und des ganzen Körpers)

Untersuchtes System:

isolierte biol./chemische Substanz (in vitro)
DNA/RNA (in vitro)
Gewebeschnitt (in vitro)
Serum, Wirbel, Oberschenkel-Knochen-Extrakte
Untersuchung am lebenden Organismus

Untersuchtes Organsystem:

Muskeln/Skelett

Untersuchungszeitpunkt:

nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Nach der Exposition bei dem gepulsten Magnetfeld (Gruppe 1) war die Knochen-Mineraldichte des gesamten Körpers signifikant erhöht, der Serum-Lipid-Gehalt war signifikant verringert und die Spongiosa (Knochen-Gewebe) im Wirbel war signifikant dicker im Vergleich zu schein-exponierten Ratten (Gruppe 3).
Die Genexpressionen und/oder Proteinexpressionen von Wnt10b, LRP5, beta-Catenin, OPG und Runx2 waren in Gruppe 1 im Vergleich zu Gruppe 3 signifikant hochreguliert und Axin2, RANKL, PPAR-gamma, C/EBP-alpha, FABP4 und Dkk-1 waren signifikant runterreguliert.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine Exposition von Osteoporose-Modell-Ratten bei einem gepulsten 50 Hz-Magnetfeld Knochen-Verlust verhindern und Störungen des Fett-Stoffwechsels über den Wnt-Signalweg verbessern könnte.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie

Studie gefördert durch

Chongqing Municipal Healthcare Department Medical Research Grant, China
National Natural Science Foundation (NSFC), China

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