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

[PC12ラット褐色細胞腫細胞の神経突起伸長に対するパルスのデューティサイクルが異なるパルス電磁界の影響力] med./bio.

Influence of pulsed electromagnetic field with different pulse duty cycles on neurite outgrowth in PC12 rat pheochromocytoma cells

著者: Zhang Y, Ding J, Duan W, Fan W
掲載誌: Bioelectromagnetics 2005; 26 (5): 406-411
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この研究は、パルス繰り返し周波数50 Hzのパルス電磁界（EMF）へのインビトロでのばく露により、PC12細胞の神経突起伸長が影響を受けるか否かを調べた。神経成長因子（NGF）の存在下で96時間培養されたPC12細胞における神経突起保有細胞の割合、神経突起の平均長、神経突起伸長の方向を評価した。ばく露群のPC12細胞は1つのインキュベータ内に置かれ、一対のヘルムホルツコイルが生成する1.36 mT（ピーク値）のパルスEMFにばく露した。対照群のPC12細胞は、別の同様のインキュベータ内に置かれた。その結果、パルスのデューティサイクルが神経突起伸長に大きな影響を与えることが示された；低いデューティサイクル（オンタイム10 %）のパルスは、神経突起保有細胞の割合を有意に抑制したが、同時に神経突起の平均長を増加させた；100 %オンタイム（DC）は完全に逆の効果を示した；さらに、オンタイム10 %のパルスでは、神経突起はパルスEMFの方向に沿って伸びる傾向が示された；神経突起伸長はパルスのデューティサイクルへの感受性があり、この感受性はNGF濃度に関連することが示された、と報告している。

研究目的（著者による）

PC12細胞の神経突起伸長に対するパルスのデューティサイクルが異なるパルス電磁界の影響力を調査すること（これらの細胞は、神経突起の分化及び成長によって神経成長因子の添加に反応できる）。

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 50 Hz
Modulation type: pulsed
ばく露時間: continuous for 96 h
10% pulse duty
ばく露2: 50 Hz
Modulation type: pulsed
ばく露時間: continuous for 96 h
30% pulse duty
ばく露3: 50 Hz
Modulation type: pulsed
ばく露時間: continuous for 96 h
50% pulse duty
ばく露4: 50 Hz
Modulation type: pulsed
ばく露時間: continuous for 96 h
80% pulse duty
ばく露5:
  • DC/static
ばく露時間: continuous for 96 h
DC field (100% pulse duty)
ばく露6:
  • DC/static
ばく露時間: continuous for 96 h
DC field (100% pulse duty)

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 continuous for 96 h
Additional information 10% pulse duty
Modulation
Modulation type pulsed
Rise time 2 ms
Fall time 2 ms
Additional information

Rectangular pulses with 10 % duty cycle
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
チャンバの詳細 5% CO2 incubator maintained at 37°C
ばく露装置の詳細 3 Dishes were placed horizontally, centered between the two coils within the incubator. The magnetic field was parallel to the surface of the medium.
Additional information The coils were mounted coaxially and were 13 cm apart. identical control dishes were kept in an second identical incubator without electromagnetic field for the same amount time.
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1.36 mT peak 測定値 - -

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 continuous for 96 h
Additional information 30% pulse duty
Modulation
Modulation type pulsed
Rise time 2 ms
Fall time 2 ms
Additional information

Rectangular pulses with 30 % duty cycle
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 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1.36 mT peak 測定値 - -

ばく露3

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 continuous for 96 h
Additional information 50% pulse duty
Modulation
Modulation type pulsed
Rise time 2 ms
Fall time 2 ms
Additional information

Rectangular pulses with 50 % duty cycle
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 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1.36 mT peak 測定値 - -

ばく露4

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 continuous for 96 h
Additional information 80% pulse duty
Modulation
Modulation type pulsed
Rise time 2 ms
Fall time 2 ms
Additional information

Rectangular pulses with 80 % duty cycle
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 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1.36 mT peak 測定値 - -

ばく露5

主たる特性
周波数
  • DC/static
タイプ
  • magnetic field
ばく露時間 continuous for 96 h
Additional information DC field (100% pulse duty)
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 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1.36 mT - 測定値 - -

ばく露6

主たる特性
周波数
  • DC/static
タイプ
  • magnetic field
ばく露時間 continuous for 96 h
Additional information DC field (100% pulse duty)
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 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 100 µT - 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）

パルスのデューティサイクルは神経突起伸長に有意な影響を有していた。パルスのオン時間が低い（10%）場合、神経突起を有する細胞の割合を有意に阻害した。同時にそれは神経突起の平均長を長くしたが、オン時間が100%では正反対の影響を有していた。更に著者らは、パルスのオン時間が10%では、神経突起はパルス電磁界の方向に沿って伸びる傾向があることを見出した。
本研究は、PC12細胞における神経突起伸長はパルスのデューティサイクルに敏感であり、この感度は神経成長因子（NGF）濃度と関連していることを示している。

研究の種別:

研究助成

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