The effect of electromagnetic fields on cell proliferation and migration : in vitro study of the underlying molecular mechanisms

• Main Author: Φωτοπούλου, Φωτεινή
• Other Authors: Πουλάς, Κωνσταντίνος
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: 2020
• Subjects: PEMF; MAPK; Signaling; Healing; Κυτταρικός πολλαπλασιασμός; Κυτοκίνες; Κατάγματα

Ο κυτταρικός πολλαπλασιασμός και η μετανάστευση αποτελούν θεμελιώδεις κυτταρικές λειτουργίες, οι οποίες είναι απαραίτητες για τη δημιουργία και την επιβίωση όλων των οργανισμών. Η επιτυχής ρύθμιση των διαδικασιών αυτών με τη βοήθεια αυξητικών παραγόντων και κυτοκινών είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη, την αναγέννηση των ιστών και την επούλωση, ενώ πιθανές ανισορροπίες μεταξύ αυτών των ρυθμιστικών σημάτων μπορούν να οδηγήσουν στην εμφάνιση παθολογικών καταστάσεων, όπως είναι ο καρκίνος. Στην περίπτωση των οστών, η επούλωση των καταγμάτων είναι συχνά μία επίπονη διαδικασία, η οποία δυσχεραίνει την κίνηση των ασθενών για μεγάλο χρονικό διάστημα. Επίσης, η εμφάνιση αποτυχίας ενώσεως των κατεαγότων άκρων είναι αρκετά συχνή κι έτσι αναζητούνται θεραπευτικές μέθοδοι οι οποίες είναι ικανές να επάγουν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και τη μετανάστευση, ενώ παράλληλα μπορούν να ελαττώσουν την (χρόνια) φλεγμονή που επικρατεί στο σημείο του τραύματος. Τα τελευταία χρόνια, η χρήση των Παλλόμενων Ηλεκτρομαγνητικών Πεδίων (Pulsed Electromagnetic Fields, PEMFs) κατά των μυοσκελετικών τραυματισμών, του πόνου και των ελκών έχει αυξηθεί σημαντικά, ενώ τα ευεργετικά τους αποτελέσματα στην αναγέννηση των ιστών και την ανακούφιση από πόνους έχουν παρατηρηθεί σε πολλές κλινικές δοκιμές. Ακόμα, ο FDA ενέκρινε την κυκλοφορία PEMF συσκευών για την αντιμετώπιση της οστεοαρθρίτιδας, της οστεοπόρωσης και άλλων μυοσκελετικών δυσλειτουργιών. Ωστόσο, ο υποκείμενος μοριακός μηχανισμός παραμένει άγνωστος, παρά την πληθώρα των ερευνών που τον αναζητούν. Στην παρούσα εργασία, χρησιμοποιήθηκαν δύο PEMF συσκευές κατασκευασμένες από τη Θύρατρον-Ηλεκτρονικές Εφαρμογές Α.Ε., οι οποίες χαρακτηρίζονται από ένταση μαγνητικού πεδίου 0,5 mΤ, διαμορφούσα συχνότητα 1204 Hz και φέρουσα συχνότητα 2,78 ΜΗz για τη μία συσκευή και 25 ΜΗz για την άλλη. Οι στόχοι αυτής της εργασίας ήταν αρχικά η διερεύνηση των πιθανών επιδράσεων των παλλόμενων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με αυτά τα χαρακτηριστικά σε κύτταρα που προσομοιάζουν τους οστεοβλάστες και στη συνέχεια, εάν αυτές οι επιδράσεις εξαρτώνται από τη φέρουσα συχνότητα. Τα θεμελιώδη μονοπάτια των ΜΑP κινασών που αποτελούν αντικείμενο μελέτης της διπλωματικής αυτής, και τα οποία εκτός των άλλων, ρυθμίζουν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και τη μετανάστευση έχουν επανειλημμένως βρεθεί να εμπλέκονται στην απόκριση διαφόρων κυτταρικών τύπων μετά από έκθεσή τους σε PEMFs. Στη συγκεκριμένη εργασία, οι ERK1/2 παρουσίασαν αυξημένη ενεργοποίηση σε κύτταρα MG-63 μετά από έκθεσή τους σε PEMFs, η οποία φάνηκε να σχετίζεται με την τιμή της φέρουσας συχνότητας. Ακολούθως, η έκθεση των κυττάρων σε PEMFs οδήγησε σε πολύ μικρή αύξηση της έκφρασης των γονιδίων COL1A1, BGLAP, ALPL, FOS και JUN, η οποία όμως εμφάνισε ένα ακανόνιστο μοτίβο και δεν παρουσίασε κάποια συσχέτιση με τη φέρουσα συχνότητα ή τη διάρκεια της έκθεσης. Επίσης, πολλές μελέτες, όπως και η συγκεκριμένη, έχουν παρατηρήσει πως τα PEMFs μπορούν να πυροδοτήσουν την έκκριση του TGF-β1, ενισχύοντας έτσι την άποψη πως είναι ικανά να προωθήσουν την επουλωτική διαδικασία. Τέλος, η μελέτη της επίδρασης των PEMFs στην έκκριση της πρόσφατα χαρακτηρισμένης IL-33 δεν οδήγησε σε κάποιο συμπέρασμα.