اثر امواج الکترومغناطیسی پیوسته با فرکانس پایین بر غلظت متابولیت سروتونین تولید شده در هسته‌ی رافه‌ی مغز موش‌های صحرایی بالغ

نوع مقاله : مقاله کوتاه

نویسندگان

1 استاد، گروه فیزیک و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فیزیک و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی و کمیته‌ی تحقیقات دانشجویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

3 استاد، گروه فیریولوژی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

4 استاد، گروه فیزیولوژی و فارماکولوژی، انستیتو پاستور ایران، تهران، ایران

5 استادیار، گروه فیزیک و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

6 دانشجوی دکتری، گروه شیمی، دانشکده‌ی علوم پایه، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

7 دانشجوی دکتری، گروه فیزیک و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

8 دانشجوی دکتری، گروه اپیدمیولوژی، دانشکده‌ی بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی شیراز، شیراز، ایران

چکیده

مقدمه: طبق مطالعات متعدد، امواج الکترومغناطیس با فرکانس پایین (ELF یا Extremely low frequency)، بر بیولوژیک بدن تأثیرات گسترده‌ای دارد. این امواج به خاطر ماهیت الکتریکی‌ سیستم عصبی و نوروترانسمیتر‌ها، بر این سیستم آثاری به جای می‌گذارد که در برخی موارد، درمانی و در برخی موارد، مخرب است. هدف از این مطالعه، بررسی تأثیر امواج الکترومغناطیس با فرکانس پایین (ELF)، با فرکانس Hz 10 و شدت µT 720-540، بر سطح متابولیت سروتونین (HIAA-5 یا Hydroxyindoleacetic acid-5) در هسته‌ی رافه‌ی مغز موش‌های نر بالغ بود.روش‌ها: با استفاده از یک کویل مغناطیسی، میدان ELF تولید شد. شدت این میدان در مرکز کویل µT 690 بود. تعداد 6 موش صحرایی، روزانه 3 ساعت و به مدت 15 روز متوالی تحت این امواج قرار گرفتند. پس از آن، از هر موش صحرایی به روش میکرودیالیز، 6 نمونه‌ی µl 40 از هسته‌ی رافه‌ی مغز جمع‌آوری شد. سپس این نمونه‌ها به وسیله‌ی دستگاه کروماتوگرافی با فشار بالا (HPLC-ECD یا High pressure liquid chromatography- electro chemical detector)، سنجش و میزان متابولیت سروتونین آن به دست آمد و با گروه شاهد مقایسه گردید.یافته‌ها: امواج ELF با مشخصات پیش‌گفته، به طور معنی‌داری متابولیت سروتونین در هسته‌ی رافه را نسبت به گروه شاهد کاهش داد (050/0 > P).نتیجه‌گیری: امواج ELF، در سیستم سروتونرژیک تأثیرگذار است و می‌توان در درمان برخی بیماری‌ها از آن استفاده کرد. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Extremely Low-Frequency Magnetic Fields on the Level of Serotonin Metabolite in the Raphe Nuclei of Adult Male Rat

نویسندگان [English]

  • Daryoush Shahbazi 1
  • Leila Shiri 2
  • Hojatollah Alaei 3
  • Naser Naghdi 4
  • Saeid Kermani 5
  • Hossein Afrouzi 6
  • Ali Kiani 7
  • Mojtaba Akbari 8
1 Professor, Department of Biomedical Engineering, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 MSc Student, Department of Biomedical Engineering, School of Medicine AND Student Research Committee, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Professor, Department of Physiology, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
4 Professor, Department of Physiology and Pharmacology, Pasteur Institute of Iran, Tehran, Iran
5 Assistant Professor, Department of Biomedical Engineering, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
6 PhD Student, Department of Chemistry, School of Basic Sciences, Lorestan University, Khorramabad, Iran
7 PhD Student, Department of Biomedical Engineering, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
8 PhD Student, Department of Epidemiology, School of Health, Shiraz University of Medical Sciences, Shiraz, Iran
چکیده [English]

Background: According to several studies, the extremely low-frequency magnetic fields (ELF fields) affect extensively on biological system. These fields can influence the nervous and neurotransmitter system due to the electrical nature of them. The influences in some cases are therapeutic and sometimes are destructive. The purpose of this study was to investigate the effect of extremely low-frequency magnetic fields, with frequency of 10 Hz and intensity of 720 to 540 microtesla, on the level of serotonin metabolite, 5-Hydroxyindoleacetic Acid (5-HIAA), in the raphe nuclei of adult male rat.Methods: Using a magnetic coil, the extremely low-frequency magnetic field, with 690 microtesla strength at the center of the coil, was produced. 6 rats were under this field 3 hours daily for 15 consecutive days. Then, 6 samples were collected from the raphe nucleus of each rat using microdialysis technique. Each sample was 40 microliters in volume. Then, the serotonin metabolite levels in each sample were measured via high-pressure liquid chromatography and compared with its control sample.Findings: Extremely low-frequency magnetic field with mentioned characteristics significantly decreased the level of serotonin metabolite in the raphe nucleus compared to the control group (P < 0.05).Conclusion: It can be concluded that extremely low-frequency magnetic fields affect the serotonergic system and can be used to treat some diseases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electromagnetic fields
  • Hydroxyindoleacetic acid
  • Microdialysis
  • High-pressure liquid chromatography
  • Raphe nuclei

مراجع

  1. Xu F, Gao M, Wang L, Jin L. Study on the effect of electromagnetic impulse on neurotransmitter metabolism in nerve cells by high-performance liquid chromatography-electrochemical detection coupled with microdialysis. Anal Biochem 2002; 307(1): 33-9.
  2. Habash RWY. Bioeffects and therapeutic applications of electromagnetic energy. CRC Press; 2008.
  3. Hoffmann K, Bagorda F, Stevenson AF, Teuchert-Noodt G. Electromagnetic exposure effects the hippocampal dentate cell proliferation in gerbils (Meriones unguiculatus). Indian J Exp Biol 2001; 39(12): 1220-6.
  4. Kato M. Electromagnetics in biology. New York, NY: Springer; 2006.
  5. Savitz DA, John EM, Kleckner RC. Magnetic field exposure from electric appliances and childhood cancer. Am J Epidemiol 1990; 131(5): 763-73.
  6. Yaguchi H, Yoshida M, Ding GR, Shingu K, Miyakoshi J. Increased chromatid-type chromosomal aberrations in mouse m5S cells exposed to power-line frequency magnetic fields. Int J Radiat Biol 2000; 76(12): 1677-84.
  7. Kwee S, Raskmark P. Changes in cell proliferation due to environmental non-ionizing radiation 1. ELF electromagnetic fields. Bioelectrochemistry and Bioenergetics 1995; 36(2): 109-14.
  8. Miyakoshi J, Ohtsu S, Shibata T, Takebe H. Exposure to magnetic field (5 mT at 60 Hz) does not affect cell growth and c-myc gene expression. J Radiat Res 1996; 37(3): 185-91.
  9. Lindstrom E, Lindstrom P, Berglund A, Mild KH, Lundgren E. Intracellular calcium oscillations induced in a T-cell line by a weak 50 Hz magnetic field. J Cell Physiol 1993; 156(2): 395-8.
  10. Levin ED. Psychopharmacological effects in the radial-arm maze. Neurosci Biobehav Rev 1988; 12(2): 169-75.
  11. Song B, Zhao M, Forrester J, McCaig C. Nerve regeneration and wound healing are stimulated and directed by an endogenous electrical field in vivo. J Cell Sci 2004; 117(Pt 20): 4681-90.
  12. Wilson BW, Anderson LE, Hilton DI, Phillips RD. Chronic exposure to 60-Hz electric fields: effects on pineal function in the rat. Bioelectromagnetics 1981; 2(4): 371-80.
  13. Wilson BW, Matt KS, Morris JE, Sasser LB, Miller DL, Anderson LE. Effects of 60 Hz magnetic field exposure on the pineal and hypothalamic-pituitary-gonadal axis in the Siberian hamster (Phodopus sungorus). Bioelectromagnetics 1999; 20(4): 224-32.
  14. Huuskonen H, Saastamoinen V, Komulainen H, Laitinen J, Juutilainen J. Effects of low-frequency magnetic fields on implantation in rats. Reprod Toxicol 2001; 15(1): 49-59.
  15. McLeod KJ, Collazo L. Suppression of a differentiation response in MC-3T3-E1 osteoblast-like cells by sustained, low-level, 30 Hz magnetic-field exposure. Radiat Res 2000; 153(5 Pt 2): 706-14.
  16. Korneva HA, Grigoriev VA, Isaeva EN, Kaloshina SM, Barnes FS. Effects of low-level 50 Hz magnetic fields on the level of host defense and on spleen colony formation. Bioelectromagnetics 1999; 20(1): 57-63.
  17. Bell GB, Marino AA, Chesson AL. Alterations in brain electrical activity caused by magnetic fields: detecting the detection process. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1992; 83(6): 389-97.
  18. Bao X, Shi Y, Huo X, Song T. A possible involvement of beta-endorphin, substance P, and serotonin in rat analgesia induced by extremely low frequency magnetic field. Bioelectromagnetics 2006; 27(6): 467-72.
  19. Lai H, Carino M. 60 Hz magnetic fields and central cholinergic activity: effects of exposure intensity and duration. Bioelectromagnetics 1999; 20(5): 284-9.
  20. Canedo L, Cantu RG, Hernandez R. Magnetic field exposure during gestation: pineal and cerebral cortex serotonin in the rat. Int J Dev Neurosci 2003; 21(5): 263-6.
  21. Pipitone N, Scott DL. Magnetic pulse treatment for knee osteoarthritis: a randomised, double-blind, placebo-controlled study. Curr Med Res Opin 2001; 17(3): 190-6.
  22. Riva SE, Vannini A, Castellacci P. Therapeutic effects of pulsed magnetic fields on joint diseases. Panminerva Med 1992; 34(4): 187-96.
  23. Marks RA. Spine fusion for discogenic low back pain: outcomes in patients treated with or without pulsed electromagnetic field stimulation. Adv Ther 2000; 17(2): 57-67.
  24. Ravaghi H, Flemming K, Cullum N, Olyaee MA. Electromagnetic therapy for treating venous leg ulcers. Cochrane Database Syst Rev 2006; (2): CD002933.
  25. Jorgensen WA, Frome BM, Wallach C. Electrochemical therapy of pelvic pain: effects of pulsed electromagnetic fields (PEMF) on tissue trauma. Eur J Surg Suppl 1994; (574): 83-6.
  26. Sisken BF, Jacob JM, Walker JL. Acute treatment with pulsed electromagnetic fields and its effect on fast axonal transport in normal and regenerating nerve. J Neurosci Res 1995; 42(5): 692-9.
  27. Richards TL, Lappin MS, Acosta-Urquidi J, Kraft GH, Heide AC, Lawrie FW, et al. Double-blind study of pulsing magnetic field effects on multiple sclerosis. J Altern Complement Med 1997; 3(1): 21-9.
  28. Sandyk R, Iacono RP. Reversal of micrographia in Parkinson's disease by application of picoTesla range magnetic fields. Int J Neurosci 1994; 77(1-2): 77-84.
  29. Shupak NM, Prato FS, Thomas AW. Therapeutic uses of pulsed magnetic field exposure: A review. Radio Science Bulletin 2003; 307: 9-32.
  30. Petersen NT, Pyndt HS, Nielsen JB. Investigating human motor control by transcranial magnetic stimulation. Exp Brain Res 2003; 152(1): 1-16.
  31. Barrett KM, Barman SM, Boitano S, Brooks H. Ganong's review of medical physiology. 24th ed. New York, NY: McGraw-Hill Medical; 2012.
  32. Berger M, Gray JA, Roth BL. The expanded biology of serotonin. Annu Rev Med 2009; 60: 355-66.
  33. Owens MJ, Nemeroff CB. Role of serotonin in the pathophysiology of depression: focus on the serotonin transporter. Clin Chem 1994; 40(2): 288-95.
  34. Paxinos G, Watson Ch. The rat brain in stereotaxic coordinates. 5th ed. San Diego, CA: Elsevier ; 2004.
  35. Zapata A, Chefer VI, Shippenberg TS. Microdialysis in rodents. Curr Protoc Neurosci 2009; Chapter 7: Unit7. 2.
  36. Sieron A, Labus L, Nowak P, Cieslar G, Brus H, Durczok A, et al. Alternating extremely low frequency magnetic field increases turnover of dopamine and serotonin in rat frontal cortex. Bioelectromagnetics 2004; 25(6): 426-30.
  37. Zhang J, Wang X, Wang M. Influence of time-varying magnetic field on the release of neurotransmitters in raphe nuclei of rats. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 2005; 6: 6214-6.
  38. Wilson BW. Chronic exposure to ELF fields may induce depression. Bioelectromagnetics 1988; 9(2): 195-205.
  39. Reinhard JF, Jr., Wurtman RJ. Relation between brain 5-HIAA levels and the release of serotonin into brain synapses. Life Sci 1977; 21(12): 1741-6.
  40. Wolf WA, Youdim MB, Kuhn DM. Does brain 5-HIAA indicate serotonin release or monoamine oxidase activity? Eur J Pharmacol 1985; 109(3): 381-7.
  41. Squire LR, Berg D, Bloom F, du Lac S, Ghosh A. Fundamental neuroscience. 3rd ed. Burlington, MA: Academic Press; 2008.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 32، شماره 298 - شماره پیاپی 298
مهر و آبان 1393
صفحه 1354-1362

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 09 آذر 1392
  • تاریخ بازنگری: 12 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار