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Wanke-Jellinek, Lorenz (2013): Wirkung von 3 T-Magnetresonanztomographie auf humane Chondrozyten in vitro. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät
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Abstract

Die Magnetresonanztomografie (MRT) ist ein wichtiges diagnostisches Mittel um kartilaginäre Läsionen frühzeitig erkennen und effektiv behandeln zu können. MRT Untersuchungen erlauben die Diagnose von kartilaginären Schäden ohne den Einsatz von radioaktiver Strahlung, wie sie im Röntgen oder CT Verwendung findet. Obwohl MRT Untersuchungen als generell sicher gelten, gibt es bisher keine eindeutigen Untersuchungen über die Auswirkung von hochfrequenten, starken Magnetfeldern auf humane Zellen. Die Wirkung von Magnetfeldern, wie sie in der MRT Diagnostik verwendet werden, auf Chondrozyten und den unter anderem von Chondrozyten gebildeten Knorpel ist bis jetzt nur unzureichend untersucht. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, die Auswirkungen eines 3 Tesla Magnetfeldes auf die Proliferationsrate und Genexpression humaner Chondrozyten zu evaluieren. Dafür wurden humane Chondrozyten einer 3 T MRT Sequenz ausgesetzt, wie sie zur Untersuchung am Knie verwendet wird. Die Proliferationsrate 1, 5 und 10 Tage nach Exposition wurde mit Hilfe eines WST-1 Proliferations Assay bestimmt und mit jener einer Kontrollgruppe verglichen. Gleichzeitig wurde die RNA Expression von Proteinen bestimmt, die entweder Chondrozyten- oder Apoptosespezifisch sind. Beim Betrachten der Ergebnisse zeigte sich, dass Chondrozyten, die einem 3 T Magnetfeld ausgesetzt waren, 10 Tage nach Exposition eine im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant gesteigerte Proliferationsrate aufwiesen. Apoptose spezifische RNA wurde an den Tagen 1 und 5 nach Exposition im Vergleich zur Kontrollgruppe geringer exprimiert

Abstract

Introduction: Magnetic resonance imaging is an important diagnostic tool used to evaluate the size of cartilage damage in chronic osteoarthritis or after traumatic injuries. While multiple studies are involved in evaluating effects of weak EMFs on human cells, there is very little evidence concerning the effects of varying magnetic fields as they are used in MRI. Aim of this study was therefore to expose human chondrocytes to a 3 T MRI used for musculoskeletal examinations and determine the effects on proliferation and gene expression levels after 1, 5 and 10 days. Methods: Human chondrocytes from healthy donors were exposed to a 3 T varying magnetic field used for knee MRI examination. Proliferation rate was evaluated using a WST-1 proliferation assay. RNA expression of chondrocyte specific as well as apoptosis related proteins were examined 1, 5 and 10 days after exposure to MRI. Results: Human chondrocytes exposed to a musculoskeletal MRI showed an increased proliferation rate 10 days after exposure compared to non-exposed cells. Initial proliferation rate was not significantly decreased 1 day after exposure. PARP was down-regulated 1 and 5 days after MRI. Conclusion: Using a 3 T MRI following a protocol of musculoskeletal examinations, an increased proliferation rate of human chondrocytes was observed 10 days following exposure. This might be due to a down-regulation of apoptosis related proteins which occured earlier after MRI stimulation. Further studies are needed to examine long-term effects of musculoskeletal MRI on cartilage.