Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Various effects on transposition activity and survival of Escherichia coli cells due to different ELF-MF signals med./bio.

[Verschiedene Wirkungen auf die Transpositions-Aktivität und das Überleben von Escherichia coli-Zellen aufgrund verschiedener ELF-MF-Signale]

Von: Del Re B, Bersani F, Agostini C, Mesirca P, Giorgi G
Veröffentlicht in: Radiat Environ Biophys 2004; 43 (4): 265-270
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Ziel der Studie (lt. Autor)

In einer früheren Studie (siehe Publikation 9973) mit schwachen sinusförmigen Magnetfeldern wurde gezeigt, dass Bakterien, die bei einem 50 Hz Magnetfeld (0.1-1 mT) exponiert wurden, im Vergleich zu schein-exponierten Bakterien, Kolonien mit einer signifikant geringeren Transpositions-Aktivität ergaben.
Diese Experimente wurden jetzt auf gepulste Rechteckwellen-Magnetfelder ausgeweitet.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 58 Stunden
sinusförmige Signalform
Exposition 2: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 58 Stunden
rechteckige Signalform

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 58 Stunden
Zusatzinfo sinusförmige Signalform
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer Both the active and the sham coils were maintained in an incubator at a constant temperature of 37°C. In each experiment five plates were exposed to MF and five plates were sham-exposed.
Aufbau The exposure system consisted of two pairs of Helmholtz coils, 23 cm diameter, 40 (20+20) turns, which were double-wrapped in order to obtain wound (active coil) or counter-wound configuration. In the counter-wound configuration, the current is the same as in the active coil but the MF is zero (sham). The test plates (Petri dishes, 9 cm in diameter) were placed in the centre of the coil system where the field uniformity was within 1%. Two MF signals were used: a) 50 Hz sinusoidal (SMF) and b) pulsed-square wave (PMF) with a duty cycle of 50% and 50 Hz repetition frequency. The root mean square (rms) of the amplitude of the square signal was the same as that of the sinusoidal signal.
Zusatzinfo The background field within the incubator was also measured: the static component (local geomagnetic field) was 35 µT and the AC component was of the order of 0.1 µT, as measured by a very sensitive probe (EMDEX II, Enertech). The experiments were conducted in a blind procedure. The data concerning the SMF have been published previously in the reference article.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 0,05 mT Effektivwert gemessen - -
magnetische Flussdichte 0,1 mT Effektivwert gemessen - -
magnetische Flussdichte 0,2 mT Effektivwert gemessen - -
magnetische Flussdichte 0,5 mT Effektivwert gemessen - -
magnetische Flussdichte 1 mT Effektivwert gemessen - -
Mess- und Berechnungsdetails

The MF was measured by means of a Bell gaussmeter (model 7010); the error in the magnetic flux density values was of the order of 2%. Due to the different wave shapes of the two signals the maximum dB/dt at 1 mT was about 0.66 T/s and 0.14 T/s for PMF and SMF, respectively. This parameter is important, being directly related to the induced electric field within the cells and/or the Petri dish. The dB/dt max linearly depends on the B field amplitude, so that the ratio between dB/dt max corresponding to 1 mT and to 0.05 mT respectively, is 1:20, for PMF as well as for SMF.

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • rechteckig
Expositionsdauer kontinuierlich für 58 Stunden
Zusatzinfo rechteckige Signalform
Zusatzinfo Duty cycle of 50%. The rise time of the square (from the base line to the peak) was about 1 ms.
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 0,05 mT Effektivwert gemessen - -
magnetische Flussdichte 0,1 mT Effektivwert gemessen - -
magnetische Flussdichte 0,2 mT Effektivwert gemessen - -
magnetische Flussdichte 0,5 mT Effektivwert gemessen - -
magnetische Flussdichte 1 mT Effektivwert gemessen - -

Referenzartikel

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Bakterien, die bei dem gepulsten Rechteckwellen-Magnetfeld exponiert wurden, zeigten im Vergleich zu den Kontrollen eine höhere Transpositions-Aktivität. Der Anstieg der Transpositions-Aktivität war positiv korreliert mit der Stärke des Magnetfelds. Dieses Phänomen wurde nicht durch die bakterielle Zellproliferation beeinflusst, da kein signifikanter Unterschied in der Anzahl und Größe der exponierten und schein-exponierten Kolonien aufgedeckt wurde.
Zusätzlich war die Zelllebensfähigkeit von E. coli signifikant höher, wenn die Bakterien bei dem sinusförmigen Magnetfeld exponiert wurden und geringer, wenn die Bakterien bei dem gepulsten Rechteckwellen-Magnetfeld exponiert wurden (im Vergleich zu den Kontrollen).
Unter diesen experimentellen Bedingungen wurde gezeigt, dass die Exposition bei dem gepulsten Rechteckwellen-Magnetfeld die Transpositions-Aktivität stimuliert und die Zelllebensfähigkeit der Bakterien vermindert. Dagegen reduziert die Exposition bei dem sinusförmigen Magnetfeld die Transpositions-Mobilität und erhöht die Zelllebensfähigkeit.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die biologischen Wirkungen der Magnetfelder von den physikalischen Eigenschaften abhängig sein könnten, insbesondere von der Wellenform.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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