Il trattamento con campo elettromagnetico pulsato (PEMF) riduce lo shock settico indotto da lipopolisaccaridi nei topi

Int J Mol Sci.2022 maggio 18;23(10):5661.  doi: 10.3390/ijms23105661.

Chang Gun Lee ^1 2, Parco Chanoh ¹, Soonjae Hwang ^1 3, Ju-Eun Hong ¹, Minjeong Jo ¹, Minseob Eom ⁴, Yongheum Lee ⁵, Ki-Jong Rhee ¹

Affiliazioni

• ¹Dipartimento di Scienze di Laboratorio Biomedico, College of Software and Digital Healthcare Convergence, Yonsei University MIRAE Campus, Wonju 26493, Corea.
• ²Dipartimento di Genetica Medica, Scuola di Medicina, Università di Ajou, Suwon 16499, Corea.
• ³Dipartimento di Biochimica, Lee Gil Ya Cancer and Diabetes Institute, GAIST, College of Medicine, Gachon University, Incheon 21999, Corea.
• ⁴Dipartimento di Patologia, Wonju College of Medicine, Yonsei University, Wonju 26426, Corea.
• ⁵Dipartimento di Ingegneria Biomedica, College of Software and Digital Healthcare Convergence, Yonsei University MIRAE Campus, Wonju 26493, Corea.

• PMID: 35628471
 
• PMCID: PMC9147061
 
• DOI: 10.3390/ijms23105661

Astratto

Nonostante i progressi della medicina, la mortalità dovuta alla sepsi non è diminuita. La terapia con campo elettromagnetico pulsato (PEMF) sta emergendo come trattamento alternativo in molte malattie legate all'infiammazione. Tuttavia, ci sono pochi studi sull'applicazione della terapia PEMF alla sepsi. 

Nel presente studio, abbiamo esaminato l'effetto della terapia PEMF su un modello murino di shock settico indotto da lipopolisaccaridi (LPS). 

I topi iniettati con LPS e trattati con PEMF hanno mostrato tassi di sopravvivenza più elevati rispetto al gruppo LPS. L'aumento della sopravvivenza è stato correlato con livelli ridotti di espressione di mRNA di citochine pro-infiammatorie e livelli sierici di ossido nitrico più bassi e espressione di mRNA di ossido nitrico sintasi 2 nel fegato rispetto al gruppo LPS. 

Nel gruppo PEMF + LPS, c'era meno danno d'organo nel fegato, polmoni, milza, e reni rispetto al gruppo LPS. Per identificare potenziali bersagli genici del trattamento con PEMF, è stata eseguita l'analisi di microarray ei risultati hanno mostrato che 136 geni erano sovraregolati e 267 geni erano sottoregolati nel gruppo PEMF + LPS rispetto al gruppo LPS. 

Questi risultati suggeriscono che il trattamento con PEMF può ridurre drasticamente lo shock settico attraverso la riduzione dell'espressione genica delle citochine pro-infiammatorie. 

In un contesto clinico, PEMF può fornire un effetto benefico per i pazienti con sepsi indotta da batteri e ridurre la mortalità indotta da shock settico. Questi risultati suggeriscono che il trattamento con PEMF può ridurre drasticamente lo shock settico attraverso la riduzione dell'espressione genica delle citochine pro-infiammatorie. 

Dichiarazione di conflitto di interessi

Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.

Figura 1 Dispositivo PEMF. ( A ) Dispositivo di generazione PEMF che mostra le bobine magnetiche a 6 canali (a sinistra). Le bobine sono poste sotto la gabbia dell'alloggiamento (al centro) e cinque topi sono alloggiati in ciascuna gabbia (a destra). ( B ) Livelli di Hertz e Gauss generati come valutati dalla superficie superiore delle bobine PEMF.

figura 2 Curva di sopravvivenza dei topi nello shock settico indotto da LPS. Curve di Kaplan-Meier che descrivono la sopravvivenza di ciascun gruppo sperimentale. I topi nel gruppo PEMF + LPS sono stati iniettati per via intraperitoneale con LPS (15 mg/kg) sciolto in PBS. I topi nel gruppo LPS sono stati iniettati solo con LPS (15 mg/kg). I topi nel gruppo PEMF sono stati iniettati solo con PBS. Ai topi del gruppo fittizio è stato iniettato solo PBS. Tutti i topi sono stati esposti a PEMF per un massimo di 5 giorni. I dati sono stati raccolti da 3 esperimenti indipendenti. Gruppo PEMF + LPS, n = 35 topi; Gruppo LPS, n = 37 topi; Gruppo PEMF, n = 10 topi; gruppo sham, n = 10 topi. *** p < 0,001, test log-rank di Mantel–Cox.



Figure 3 Effect of PEMF on cytokine mRNA expression in liver of septic shock-induced mice. Mice were injected with LPS (15 mg/kg) and exposed to PEMF treatment for 1 day. The mRNA expression levels of pro-inflammatory cytokines in the liver were analyzed by qRT-PCR. Relative gene expression was normalized to mouse Gapdh expression. Mouse IL-1β (il1b), IL-6 (il6), TNF-α (Tnfa), and KC (Cxcl1). * p < 0.05, ** p < 0.01 (Mann–Whitney test). Each dot represents one mouse. Bars indicate median. n.s., not significant.




Figure 4 Effect of PEMF treatment on serum cytokines and nitric oxide of septic shock-induced mice. Mice were injected with LPS (15 mg/kg) and exposed to PEMF for 1 day. (A) Serum levels of cytokines IL-1β, IL-6, TNF-α, IL-4, IFN-γ, and IL-12 (p70) were evaluated using cytometric bead array. Each dot represents one mouse. Bars indicate median. (B) Levels of serum nitric oxide were analyzed by Griess reagent. * p < 0.05, ** p < 0.05 (Mann–Whitney test).




Figure 5 Effect of PEMF treatment on tissue damage in septic shock-induced mice. Formalin-fixed paraffin-embedded samples from each group of mice on day 1 and day 3 were stained with hematoxylin and eosin (H & E). Representative images of (A) liver and lung, and (B) spleen and kidney are shown. Black boxes depict damaged area. W, white pulp; R, red pulp. Scale bar = 100 μm.




Figure 6 Analysis of identified genes. (A) Number of DEGs in the PEMF + LPS group compared with the LPS group. (B) Number of DEGs in the PEMF group compared with the sham group. (C) Enriched biological process categories of DEGs in the PEMF + LPS group. The livers of each group (n = 3 mice) were pooled, and comparative analysis was performed.




Figure 7 Survival curve of septic shock-induced μMT mice. Kaplan–Meier curves depicting the survival of the experimental groups. Mice in the PEMF + LPS group were intraperitoneally injected with LPS (7 mg/kg) dissolved in PBS. Mice in the LPS group were injected with LPS (7 mg/kg) only. All mice were exposed to PEMF for up to 5 days. The data were pooled from 2 independent experiments. PEMF + LPS group, n = 9 mice; LPS group, n = 8 mice.