Electric field induced ionic calcium incorporation in bone cell cultures.

Abstract

Acredita-se que sinais elétricos endógenos afetem remodelamento, metabolismo, reparo e crescimento ósseos. Existe uma ampla literatura que trata do efeito de sinais elétricos externos sobre as respostas de síntese, mitogênese e proliferação em osteoblastos e células ósseas in vitro. Acredita-se que as respostas fisiológicas ao estimulo elétrico sejam devidas a mecanismos celulares que envolvem variações na concentração citosólica de cálcio. No presente estudo esse efeito celular foi observado através da estimulação direta, por campo elétrico de intensidade fisiologicamente significativa de 10mV/cm e frequência 1,5 MHz, de células ósseas em cultura primária obtidas a partir da calota calvária de ratos da raça Sprague-Dawley. Os mecanismos de transdução do campo elétrico são investigados pela mensuração em tempo real do efeito do campo elétrico na concentração citosólica de Ca2+ utilizando-se técnica de fluorescência de Fura-2, em um sistema que permite a medida em células individuais. As estimulações elétricas resultaram em variações significativas na concentração de cálcio citosólico. Mais especificamente, observou-se um aumento na amplitude e na duração das oscilações de cálcio iônico, com tempos de latência variáveis para as células estudadas.Endogenous electrical signals have been thought to affect bone remodeling, metabolism, healing and growth. Much literature exists concerning the effect of external electrical signals on synthetic, mitogenic, and proliferative responses of osteoblasts or osteoblast-like cells in vitro. Physiological responses to electrical stimulation are thought to be due to cellular mechanisms involving cytosolic calcium concentration changes. In this study this cellular effect was observed by directly stimulating primary culture bone cells from Sprague-Dawley rat calvaria at physiological significant field strength of 10 mV/cm and frequency 1,5 MHz. Electric field transduction mechanisms are investigated by measuring the real-time electric field effect on cytosolic Ca+2 concentrations using Fura-2 fluorescence technology in a system capable of measurement on a cell-by-cell basis. The electrical stimulations resulted in significant changes in cytosolic calcium concentration. More specifically, an increase was noted in calcium oscillation amplitude and duration, and a variable response latency period for the cells studied