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

[MG63骨芽様細胞のパルス電磁界刺激は分化に影響する] med./bio.

Pulsed electromagnetic field stimulation of MG63 osteoblast-like cells affects differentiation and local factor production

著者: Lohmann CH, Schwartz Z, Liu Y, Guerkov H, Dean DD, Simon B, Boyan BD
掲載誌: J Orthop Res 2000; 18 (4): 637-646
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この研究は、臨床的に使用されるパルス電磁界信号に対する骨芽細胞様細胞の応答を調べ、その信号が、分化に関連する自己分泌因子の産生を調節するか否かを調べた。MG63ヒト骨芽細胞様細胞のコンフルエントに達した培養物をヘルムホルツコイルの間に置き、バースト信号(繰り返し周波数15 Hz、20パルス)のばく露を、1日8時間、1日、2日、または4日間与えた。対照は同一条件下で培養し、無ばく露であった。ばく露群および対照群は、2台の同等なインキュベータおよびその内部に置かれたコイルを、交互に使用した。シグナルばく露時のインキュベータおよび培地の温度が対照で見られるレベルを超えることはないことを温度測定により確認した。その結果、パルス電磁界電磁信号は、細胞増殖の低下を引き起こしたとみられる（細胞数および[3H]チミジン取り込みが根拠）；ばく露細胞のアルカリホスファターゼ特異的な活性が上昇し、最大効果は、ばく露１日目にみられた；対照的に、アルカリホスファターゼが豊富な細胞外マトリックス小胞を含む細胞層溶解物における酵素活性は、ばく露時間と共に増加し続けた；１日目および２日目のばく露後、コラーゲン合成およびオステオカルシン産生は、対照に比べ、増加した；１日目および２日目に、ばく露細胞のプロスタグランジンE2は、有意に減少したが、トランスフォーミング増殖因子β1は増加した；しかし、ばく露4日目に、この２つの局所的因子のレベルは対照と同等であった；以上から、骨芽細胞はパルス電磁界に敏感に反応し、パルス電磁界は局所的因子の産生を変化させることにより細胞活性を変化させることが示された、と報告している。

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研究目的（著者による）

To examine the response of osteoblast-like cells to a pulsed electromagnetic field signal used clinically and to determine if the signal modulates the production of autocrine factors associated with differentiation.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 15 Hz
Modulation type: pulsed
ばく露時間: 8 h/d for 1, 2 or 4 days
  • 磁束密度: 1.8 mT effective value (increased from 0 T to 1.8 mT within 200 µs and decayed back to 0 T in 25 µs.)

ばく露1

主たる特性
周波数 15 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • pulsed
ばく露時間 8 h/d for 1, 2 or 4 days
Modulation
Modulation type pulsed
Rise time 200 µs
Fall time 25 µs
Additional information

5 ms bursts of 20 pulses
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
チャンバの詳細 Incubator with Plexiglas shelves.
ばく露装置の詳細 Culture placed between Helmholtz coils
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1.8 mT effective value 指定なし - increased from 0 T to 1.8 mT within 200 µs and decayed back to 0 T in 25 µs.
Additional parameter details

Background fields were less than 0.1 µT rms in the incubators and were less than 0.4 µT rms when the heater and water circulator were on.

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）

The results show that pulsed electromagnetic field stimulation affects the proliferation, differentiation, extracellular matrix synthesis, and local factor production of MG63 cells. Exposed cells exhibited a more differentiated phenotype, as evidenced by reduced cell proliferation and increased alkaline phosphatase activity. Pulsed electromagnetic field stimulation affected osteocalcin production, increases TGF-β1 levels and inhibits the synthesis of prostaglandin E2. Cell number and [3H]thymidine incorporation were reduced.

研究の種別:

研究助成

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