• Tschon M, Veronesi F, Contartese D, Sartori M, Martini L, Vincenzi F, Ravani A, Varani K, Fini M. Effects of pulsed electromagnetic fields and platelet rich plasma in preventing osteoclastogenesis in an in vitro model of osteolysis. 2017 Wiley Periodicals, Inc.

Abstract:

L’osteolisi è la causa principale che limita la sopravvivenza di una protesi ortopedica ed è accompagnata da un miglioramento dell’osteoclastogenesi e dell’infiammazione, dovuto alla formazione di detriti da usura. Purtroppo i trattamenti terapeutici, oltre alla chirurgia di revisione, non sono disponibili. Lo scopo del presente studio era di valutare gli effetti dei campi elettromagnetici pulsati (PEMF) e del plasma ricco di piastrine (PRP), da soli o in combinazione, in un modello in vitro di osteolisi. Le cellule mononucleate del sangue periferico dei ratti sono state coltivate su particelle di polietilene ad altissimo peso molecolare e suddivise in quattro gruppi di trattamenti: (1) stimolazione PEMF (12 ore / giorno, 2,5 mT, 75 Hz, durata dell’impulso 1,3 ms); (2) 10% PRP; (3) combinazione di PEMF e PRP; (4) nessun trattamento. I trattamenti sono stati effettuati per 3 giorni e la vitalità cellulare, il numero di osteoclasti, l’espressione di geni correlati all’osteoclastogenesi e l’infiammazione e la produzione di citochine pro-infiammatorie sono stati valutati fino a 14 giorni. La stimolazione del PEMF ha dato i migliori risultati in quanto ha aumentato la vitalità cellulare ai primi istanti e ha neutralizzato l’osteoclastogenesi a 14 giorni. Al contrario, il PRP ha aumentato l’osteoclastogenesi e ridotto la vitalità cellulare rispetto ai soli PEMF.

  • Pulsed Electromagnetic Field (PEMF) Mitigates High Intracranial Pressure (ICP) Induced Microvascular Shunting (MVS) in Rats. Bragin DE, Bragina OA, Hagberg S, Nemoto EM. 2018

La stimolazione del campo elettromagnetico pulsato ad alta frequenza (PEMF) è una terapia emergente non invasiva che risulta aumentare il flusso ematico cerebrale (CBF) e l’ossigenazione tissutale del ratto sano. In questo lavoro, è stato testato l’effetto della PEMF sul cervello ad alta pressione intracranica (ICP). In precedenza è stato dimostrato che un alto livello di ICP nei ratti ha causato una transizione dal flusso capillare (CAP) a quello non-nutritivo dello shunt microvascolare (MVS), dall’ipossia tissutale e dall’aumento della permeabilità della barriera emato-encefalica (BBB).

L’analisi è stata effettuata tramite l’ utilizzo di microscopia a scansione laser a due fotoni in vivo (2PLSM) sulla corteccia parietale di ratto e studio degli effetti del PEMF sulla velocità del flusso sanguigno microvascolare, sull’ossigenazione tissutale (autofluorescenza NADH), sulla permeabilità BBB e sulla necrosi neuronale durante 4 ore di ICP elevata a 30 mmHg. Dallo studio emerge che le PEMF sono in grado di dilatare significativamente le arteriole, aumentando la velocità del flusso sanguigno capillare e riducendo il rapporto MVS / capillare rispetto agli animali trattati con sham. Questi effetti hanno portato a una significativa riduzione dell’ipossia tissutale, della degradazione del BBB e della necrosi neuronale. E’ per questo motivo confermato il ruolo positivo delle PEMF nell’ attenuare i cambiamenti patologici del microcircolo indotto da ICP, l’ipossia tessutale, la degradazione cellulare.

 

  • Increases in microvascular perfusion and tissue oxygenation via pulsed electromagnetic fields in the healthy rat brain. Bragin DE, Statom GL, Hagberg S, Nemoto EM. 2015

La stimolazione elettromagnetica ad impulsi ad alta frequenza è una terapia emergente non invasiva utilizzata clinicamente per facilitare la guarigione delle ossa. Sebbene i meccanismi di azione dei campi elettromagnetici pulsati (PEMF) siano sconosciuti, alcuni studi suggeriscono che i suoi effetti sono mediati dall’aumento di ossido nitrico (NO), un ben noto vasodilatatore. Gli autori hanno ipotizzato che nel cervello, la PEMF aumenta l’NO, che induce la vasodilatazione, migliora la perfusione microvascolare e l’ossigenazione dei tessuti e può essere un’utile terapia aggiuntiva nell’ictus e nelle lesioni traumatiche. Per verificare questa ipotesi, è stato studiato l’effetto della PEMF su un cervello di ratto sano con e senza inibizione di NO sintasi (NOS).

La microscopia a scansione laser a due fotoni in vivo (2PLSM) è stata utilizzata sulla corteccia parietale dei cervelli di ratto per misurare il tono microvascolare e la velocità del flusso dei globuli rossi (RBC) in microvasi come capillari, arteriole, e venule. L’ossigenazione tissutale è stata misurata anche prima e per 3 ore dopo il trattamento con PEMF utilizzando il dispositivo SofPulse approvato dalla FDA (Ivivi Health Sciences, LLC). Per testare l’assenza di coinvolgimento, l’inibitore del nemene N (G) -nitro-l-arginina metilestere (L-NAME) è stato iniettato per via endovenosa (10 mg / kg). Sono stati monitorati il ​​flusso Doppler, le temperature del cervello e del retto, la pressione arteriosa, i gas del sangue, l’ematocrito e gli elettroliti. Dal presente studio emerge che la stimolazione pulsata del campo elettromagnetico ha significativamente dilatato le arteriole cerebrali determinando un aumento del flusso sanguigno attraverso arteriole dilatate ha aumentato il flusso capillare con un aumento medio della velocità di flusso RBC. Il flusso microvascolare è migliorato nettamente ed è risultata aumentata anche l’ossigenazione tissutale come riflesso. L’inibizione dell’ossido nitrico sintasi di L-NAME ha impedito le modificazioni indotte dalla PEMF nel diametro arteriolare, la perfusione microvascolare e l’ossigenazione dei tessuti.

A seguito di questo studio che risulta la prima vera dimostrazione degli effetti acuti della PEMF sulla perfusione e sul metabolismo microvascolare corticale cerebrale, è possibile confermare l’attività positiva di un trattamento con PEMF di circa trenta minuti per indurre una dilatazione arteriolare cerebrale e un successivo aumento del flusso sanguigno microvascolare e dell’ossigenazione tissutale. Gli effetti della PEMF sono stati mediati da NO, come abbiamo dimostrato negli esperimenti di inibizione della NOS. Questi risultati suggeriscono che le PEMF possono essere un trattamento efficace per i pazienti dopo trauma cranico o ischemico.

  • Changes in cell death of peripheral blood lymphocytes isolated from children with acute lymphoblastic leukemia upon stimulation with 7 Hz, 30 mT pulsed electromagnetic field. Kaszuba-Zwoińska J, Ćwiklińska M, Balwierz W, Chorobik P, Nowak B, Wójcik-Piotrowicz K, Ziomber A, Malina-Novak K, Zaraska W, Thor PJ. 2015.

Il campo elettromagnetico pulsato (PEMF9 risulta in grado di influenzare la vitalità di proliferazione di cellule mononucleate del sangue periferico in vitro (PBMC) isolate da pazienti affetti da malattia di Crohn e da pazienti affetti da leucemia mieloide cronica (AML) per induzione della morte cellulare, ma non risulta in grado di causare un cambiamento vitale nelle cellule da soggetti sani. Esperimenti con linee cellulari linfatiche hanno mostrato un effetto protettivo della PEMF sul processo di morte in cellule trattate con induttori della morte. Lo scopo dello studio era quello di indagare l’influenza della PEMF sui leucociti proliferanti nativi provenienti da pazienti affetti da leucemia linfoblastica acuta (ALL) di nuova diagnosi. Gli effetti dell’esposizione a PEMF sono stati studiati in PBMC da 20 bambini con ALL. I PBMC sono stati stimolati con tre dosi di PEMF (7 Hz, 30 mT) per 4 ore ciascuna con intervalli di 24 h. Dopo l’ultima stimolazione, le cellule erano a doppia colorazione con annessina V e tintura di ioduro di propidio per stimare la vitalità mediante analisi citofluorimetrica. I risultati hanno indicano che il campo elettromagnetico pulsato a bassa frequenza può indurre la morte cellulare in cellule proliferanti native isolate da tutti i pazienti e risulta in grado di interferire con il flusso sanguigno aumentando il microcircolo.

 

  • Baranowska A, Skowron B1, Gil K, Kaszuba-Zwoińska J.Effect of the pulsed electromagnetic field on the release of inflammatory mediators from adipose-derived stem cells (ADSCs) in rats. Folia Med Cracov. 2018;58(4):21-34

Abstract:

Lo scopo di questo studio era di verificare se l’esposizione al campo elettromagnetico pulsato (PEMF) influenzava il rilascio di citochine proinfiammatorie da cellule staminali derivate da tessuto adiposo (ADSC) di ratti normali e sovrappeso di varie età e sesso. Inoltre, abbiamo confrontato le temperature corporee dei ratti normali e sovrappeso. Le ADSC di ratti Wistar sono state isolate dall’area sottocutanea nelle femmine e nella regione paratesticolare nei maschi, coltivate ed esposte a PEMF. Le concentrazioni di citochine proinfiammatorie sono state determinate in sieri di ratto e supernatante da colture ADSCs esposte e non esposte a PEMF. La temperatura corporea (BT) è stata misurata due volte a settimana, utilizzando un termometro a infrarossi e rettale. Quello che emerge è che, indipendentemente dall’età e dal sesso, gli animali mantenuti a dieta a basso contenuto di grassi (LF) avevano un BT più alto di quelli coltivati ​​con una dieta ad alto contenuto di grassi (HF). L’esposizione al PEMF ha ridotto il rilascio di TNF-α e ha aumentato la produzione di IL-6 nelle colture ADSCs da cuccioli nutriti con dieta LF. Al contrario, una diminuzione del livello di IL-6 è stata osservata in colture ADSCs PEMF-esposte da cuccioli di sesso femminile cresciuti su dieta HF. Un fenomeno simile, vale a dire un aumento post-esposizione del livello di IL-6 è stato osservato anche nei cuccioli maschi alimentati con la dieta LF. Nel caso delle colture ADSCs da ratti adulti mantenuti su una dieta HF, sia maschi che femmine, l’esposizione a PEMF ha contribuito a un notevole aumento della produzione di TNF-α. I risultati suggeriscono che l’esposizione al PEMF può influenzare la produzione di citochine proinfiammatorie nelle colture ADSCs. Le differenze intergruppi in BT possono derivare dalla presenza di un’infiammazione sottostante nei ratti obesi.

  • Poh PSP, Seeliger C, Unger M, Falldorf K, Balmayor ER, van Griensven M. Osteogenic Effect and Cell Signaling Activation of Extremely Low-Frequency Pulsed Electromagnetic Fields in Adipose-Derived Mesenchymal Stromal Cells. Stem Cells Int. 2018 Jul 12;2018:5402853.

Abstract:

I dispositivi a campo elettromagnetico pulsato a bassa frequenza (ELF-PEMF) sono stati utilizzati nella clinica per il trattamento delle patologie ossee negli ultimi 30 anni. Tuttavia, il meccanismo sottostante di cui le ELF-PEMF esercitano un effetto sui tessuti a livello cellulare non è ben compreso. Quindi, in questo studio, abbiamo esplorato il potenziale di diversi segnali ELF-PEMF nella modulazione della capacità osteogenica delle cellule stromali mesenchimali derivate da adiposo umano (hAMSC). Il tasso di proliferazione cellulare è stato valutato utilizzando il metodo carbossi-trifluoresceina succinimidilestere (CFSE). Il potenziale di osteogenesi delle cellule è stato determinato dall’attività della fosfatasi alcalina (ALP), dalla colorazione di Alizarin-Red S e dalla RT-qPCR. Infine, la via di segnalazione intracellulare di un segnale ELF-PEMF selezionato è stata esaminata utilizzando l’array di segnalazione intracellulare PathScan. Tra i segnali ELF-PEMF testati, il programma 20 (26 Hz) ha mostrato attivazione della cascata di segnalazione Akt e MAPK / ERK e significative sovraregolazioni di collagene I, fosfatasi alcalina e osteocalcina rispetto alle cellule non stimolate. Questo studio dimostra il potenziale di alcuni parametri del segnale ELF-PEMF per indurre la differenziazione osteogenica di hAMSC e fornisce importanti indizi in termini di meccanismi molecolari per la stimolazione di effetti osteogenici da ELF-PEMF su hAMSC.

  • Yin Y, Chen P, Yu Q, Peng Y, Zhu Z, Tian J.The Effects of a Pulsed Electromagnetic Field on the Proliferation and Osteogenic Differentiation of Human Adipose-Derived Stem Cells. Med Sci Monit. 2018 May 18;24:3274-3282.

Abstract
È stato confermato che un campo elettromagnetico pulsato a bassa frequenza (PEMF) svolge un ruolo importante nella promozione della differenziazione osteogenica delle cellule staminali del midollo osseo umano (BMSC). Le cellule staminali derivate da tessuto adiposo (ASC) possiedono alcune caratteristiche interessanti per l’applicazione clinica rispetto alle BMSC, come abbondanti cellule staminali da lipoaspirato, crescita più veloce, meno disagio e morbilità durante l’intervento. Le ASC possono diventare adipociti, osteoblasti, condrociti, miociti, neurociti e altri tipi di cellule. Pertanto, le ASC potrebbero essere una buona alternativa nel lavoro clinico che comporta il trattamento con PEMF. In questo studio le ASC umane (hASC) sono state divise in un gruppo di controllo (senza esposizione PEMF) e un gruppo sperimentale (PEMF per due ore al giorno). Nel dettaglio è stato esaminato l’effetto della PEMF sulla promozione della proliferazione cellulare e del differenziamento osteogenico da diversi aspetti: saggio di proliferazione CCK-8, estrazione dell’RNA, rilevamento qRT-PCR, western blotting e esperimenti di colorazione con immunofluorescenza. Quello che emerge e che le PEMF potrebbero promuovere la proliferazione cellulare delle ASC umane (hASC) in una fase iniziale come determinato dal saggio CCK-8. Un’intensità specifica (1 mT) e frequenza (50 Hz) della PEMF hanno promosso la differenziazione osteogenica in esperimenti di colorazione alcalino-fosfatasica (ALP) in hASC. Inoltre, l’espressione genica correlata all’osso è aumentata dopo due settimane di esposizione a PEMF, l’espressione proteica di OPN, OCN e RUNX-2 è aumentata anche dopo un periodo più lungo (tre settimane) di trattamento PEMF come determinato da western blotting e colorazione con immunofluorescenza. CONCLUSIONI E’ stato riscontrato per la prima volta che il campo elettrico pulsato ha un ruolo nella stimolazione della proliferazione cellulare di hASC in un primo periodo, successivamente promuovendo l’espressione genica legata all’osso e inducendo l’espressione di proteine ​​correlate per stimolare la differenziazione osteogenica.