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Fragestellung: Die elektromagnetische Stimulation von Osteoblasten in-vitro zeigt in der Literatur uneinheitliche Ergebnisse, ebenso verhält es sich auch mit dem Erfolg elektromagnetischer (EM) Therapien in der Klink. Bisherige in-vitro Analysen sind mehrheitlich eingeschränkt vergleichbar und konnten meist keine direkten Korrelationen und Dosis-Wirkungs-Beziehungen aufstellen. Ziel dieser Arbeit war es systematisch den Parameterbereich von 1,2 mT bis 3 mT magnetischer Spitzenflussdichte und 3 h bis 12 h Stimulationszeit zu untersuchen und die Auswirkung auf Proliferation und Differenzierung osteoblastärer Zellen zu untersuchen.

Methodik: Es wurden für alle Versuche Zellen der Linie SAOS-2 verwendet. Die EM Stimulation erfolgte mit sinusförmigen Wechselfeldern (Spitzenflussdichte 1,2 mT, 2,2 mT und 3 mT, konstante Frequenz von 50 Hz, 3 h, 6 h und 12 h Stimulationszeitraum) generiert durch ein eigenkonstruiertes, wassergekühltes Spulenpaar im Inkubator bei konstanten Standardbedingungen von 37 °C, 95% Luft und 5% CO₂ Atmosphäre bei wassergesättigter Luftfeuchte. Die Auswertung erfolgte im Anschluss an die Stimulation nach 24 h Ruhephase mittels DNA Quantifizierung (Bisbenzimid-Assay), MTT-Test, ALP Aktivitätsmessung (Nitrophenol-Assay) und Immunhistochemie bzgl. ALP, Osteocalcin und Collagen 1. Statistische Auswertung mittels Kolmogorov-Smirnov-Test auf Normalverteilung und dem Kruskal-Wallis-Test sowie dem T-Test. Das Signifikanzniveau wurde bei p<0,05 festgelegt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Im MTT-Test konnten keinerlei zytotoxischen Effekte der EM Stimulation festgestellt werden. Die ALP Aktivitätsmessung zeigte keine signifikanten dosisabhängigen oder zeitabhängigen Effekte (n=10), jedoch konnte in der Immunhistologie makroskopisch eine Art Bandenmuster bei der ALP Färbung in den stimulierten Gruppen mit 2,2 mT und 3 mT festgestellt werden, mikroskopisch war eine veränderte Zellverteilung auf dem Objektträger entsprechend dem makroskopischen Bandenmuster zu sehen. Die Kollagen 1 und Osteocalcin Immunhistologien zeigten keine Unterschiede.

Bei Zellzahl und DNA Auswertung zeigte sich eine signifikant (p<0,031) vermehrte Proliferation bei höheren Flussdichten und längeren Stimulationszeiträumen (n=10), vgl. Abbildung 1 [Abb. 1].

Insgesamt lässt sich aus diesen Daten ein Zusammenhang zwischen der Kombination Flussdichte/Stimulationszeitraum und DNA Gehalt der stimulierten Probe vermuten. Der Zusammenhang scheint dosisabhängig und erfordert um quantifizierbar zu werden eine Kombination aus einer Mindesthöhe der Flussdichte sowie einem Mindeststimulationszeitraum. Die Erkenntnisse dieser Studie dienen auch als Grundlage zum exakteren Verständnis elektromagnetischer Stimulation in der klinischen Anwendung.