この研究は、低強度の電磁界(EMF;0.5 mT、50 Hz)が細胞の細胞増殖、分化、および周期に与える影響を調べために、マウスの骨髄間葉系幹細胞(BMSC)を用いたインビトロ実験、並びにEMFばく露を受けたBMSCを移植したマウスでのインビボ実験を行った。3世代継代培養され、回収されたBMSCを4群に分けた。すなわち、対照群、骨形成誘発剤添加群、磁界ばく露群、骨形成誘発剤+磁界ばく露群である。磁界ばく露は1日8時間で最長12日間実施した。細胞増殖はMTTアッセイで評価、アルカリホスファターゼ活性は3日目、7日目、および10日目に比色分析により測定、細胞周期の変化は7日目に分析、骨結節形成は12日目に分析、コラーゲンI遺伝子の発現は10日目に逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)で調べた。次に、磁界ばく露群と対照群のBMSCを、適切な足場材を用いてマウス(n = 8)の左右の大腿骨の皮質骨に別々に移植した。4匹を4週間後、残り4匹を8週間後に屠殺し、骨切片標本をヘマトキシリンとエオシンで別々に染色した。その結果、EMF(0.5 mT、50 Hz)ばく露は、細胞増殖を加速し、細胞分化を促進し、G2/ M+S 期の細胞割合を増加させることが示された;ばく露群は、対照群に比べ、コラーゲンIのmRNAレベルが有意に高かった;骨形成誘発剤+磁界ばく露群では骨結節形成がすぐに見られた;骨切片のヘマトキシリンおよびエオシン染色により、ばく露細胞を移植された骨での骨組織の明らかな剥離が示された、と報告している。
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To determine the effects of magnetic fields on the proliferation and differentiation in bone marrow mesenchymal stem cells of mice.
Two experiments were conducted. In the first experiment, bone marrow cells of mice were submitted to one of the following treatments: 1.) control group, 2.) osteogenesis-inducing medium, 3.) magnetic field-exposure and 4.) osteogenesis-inducing medium + magnetic field-exposure.
In a second experiment, unexposed and exposed bone marrow cells were inserted into the femurs of mice (n=8). Every mouse received both kinds of cells, into the left and the right femur, respectively. 4 mice were sacrificed and examined after 4 weeks, the other 4 mice after 8 weeks.
ばく露 | パラメータ |
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ばく露1:
50 Hz
ばく露時間:
8 h/day for up to 12 days
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In the first experiment, in cell cultures exposed to magnetic fields, the cell proliferation and the percentage of cells in the G2 phase/mitosis + S phase were significantly increased in comparison to the control group. Additionally, mineralization and differentiation was enhanced in magnetic field-exposed cell cultures when compared to control samples: the gene expression of collagen was significantly upregulated, the enzyme activity of the alkaline phosphatase was significantly increased and more calcified nodules were observed.
In the second experiment, the bone healing in the right femur (exposed cells) was significantly more sophisticated when compared to the left femur (unexposed cells), especially after 8 weeks.
The authors conclude that magnetic field-exposure of bone marrow mesenchymal stem cells of mice could increase cell proliferation and cell differentiation.
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