パルス電磁場は、放射線による骨損失から保護します

放射線療法は最も一般的ながん治療の XNUMX つであり、効果的に生存期間を延長し、がん患者の治癒率を高めます。 しかし、骨量の減少、骨のもろさの増加、骨折や骨壊死のリスクの増加など、放射線療法による骨の損傷は依然として一般的な問題であり、現在のところ効果的な対策がありません。

放射線は、骨芽細胞と呼ばれる骨形成細胞の成長、生存、成熟を抑制し、骨形成を阻害することにより、この損傷を引き起こします。 潜在的な救済策の XNUMX つは、骨芽細胞の成長と分化を刺激することが知られており、照射の影響を軽減できる非侵襲性電磁場 (EMF) への曝露である可能性があります。 現在、中国の研究チームは、そのような治療の有効性を最大化するための最適なEMF波形を特定し、その結果を報告しています 科学の進歩.

ダジン、出身 第四軍医大学、および同僚は、最初に、正弦波EMF、単一パルスEMF、およびパルスバーストEMF（PEMF）を含むさまざまな波形を使用して、骨細胞をEMF刺激にさらしました。 細胞の応答を評価するために、彼らはリアルタイムで細胞内カルシウムイオン (Ca²⁺) 外部刺激に対する最も初期の細胞応答の XNUMX つであるシグナル伝達。

チームは、PEMFがより強力な細胞内Caを誘導することを発見しました²⁺ ユニークな Ca によって特徴付けられる、他の波形よりも照射された骨芽細胞のシグナル伝達²⁺ 複数の Ca による振動²⁺ スパイク。 さらなる分析は、2 mT の磁場強度と 15 Hz の周波数を持つ以前に同定されていなかった PEMF 波形が、骨芽細胞で最も強い応答を誘発したことを示しました。 対照的に、この PEMF 波形は、他の種類の照射骨細胞 (破骨細胞および骨細胞) には影響しませんでした。

次に、研究者は、これらの最適なパラメーターを使用して PEMF を送達すると、放射線による骨量減少を軽減できるかどうかを調査しました。 インビボの. ラットの研究では、8 つの後肢に 45 Gy の焦点放射線を 50 回 (XNUMX 日間隔で) 照射し、マイクロ CT を使用して XNUMX 日後に骨構造を評価しました。 照射された四肢は、照射されていない側と比較して、骨体積分率および骨ミネラル密度が約 XNUMX% 減少するなど、顕著な骨梁の損失を示しました。

ラットの 2 番目のグループは、照射後 45 日間、全身 PEMF (XNUMX 時間/日) を毎日受けました。 この治療は、骨芽細胞を救うことにより、照射された後肢の骨量と機械的特性を、照射されていない肢のレベルまで回復させました。 チームは、PEMF が動物の体重や摂餌量に影響を与えなかったことを指摘しています。

PEMF 曝露が放射線による骨量減少を軽減できることが示されているため、PEMF が腫瘍治療に悪影響を及ぼさないことも不可欠です。 これを念頭に置いて、研究者らは骨芽細胞とさまざまな腫瘍細胞 (乳癌、結腸癌、悪性黒色腫、骨肉腫細胞) の PEMF に対する感受性を比較しました。

照射は細胞生存率を低下させ、すべての細胞タイプでアポトーシスを促進しました。 重要なことに、PEMFは骨芽細胞の生存率を改善し、骨芽細胞のアポトーシスを抑制しましたが、どの時点でも、どの腫瘍細胞の生存率またはアポトーシスにも影響を与えませんでした.

研究者は、この選択性を、PEMFセンサーとして機能する細胞外の機械的手がかりを検出して変換する感覚細胞小器官である一次繊毛の存在に起因すると考えています。 これらの一次繊毛は骨芽細胞に非常に豊富に存在しますが、ほとんどの腫瘍細胞には存在しません。 照射された骨芽細胞における一次繊毛の生成がブロックされた実験では、PEMF を介した骨芽細胞の生存と分化の増加はほぼ完全に消失しました。

「すべての骨細胞タイプの中で、骨芽細胞が放射線に特に敏感であることを考慮すると、骨芽細胞の特異的な活性化を誘導するこの PEMF レジメンは、放射線による骨損傷に対する有望で非常に効率的なアプローチであると思われます」と研究者は結論付けています。