Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Extremely low frequency electromagnetic fields activate the ERK cascade, increase hsp70 protein levels and promote regeneration in Planaria med./bio.

[Extrem niederfrequente elektromagnetische Felder aktivieren die ERK-Kaskade, erhöhen den hsp70-Protein-Gehalt und fördern die Regeneration in der Planarie]

Von: Goodman R, Lin-Ye A, Geddis MS, Wickramaratne PJ, Hodge SE, Pantazatos SP, Blank M, Ambron RT

Veröffentlicht in: Int J Radiat Biol 2009; 85 (10): 851-859

Ziel der Studie (lt. Autor)

Die Planarie wurde als Modellorganismus verwendet, um zu bestimmen, ob ein intermittierendes moduliertes extrem niederfrequentes elektromagnetisches Feld erhöhte Werte des Hitzeschock-Proteins Hsp70 erzeugt und intrazelluläre Signalwege stimuliert, die dafür bekannt sind, an Verletzung und Reparatur beteiligt zu sein.

Hintergrund/weitere Details

Die Planarien wurden zwischen der Kopfspitze und der Schwanzspitze in gleich große Stücke geschnitten. Individuelle Kopf- und Schwanz-Teile derselben Würmer wurden exponiert.

Endpunkt

Regenerations-Vermögen und -Verlauf der Planarie, Hsp70-Produktion, intrazelluläre Signalwege, die an Verletzung und Reparatur beteiligt sind (ERK-Kaskade)

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition	Parameter
Exposition 1: 60 Hz Expositionsdauer: 1 h zweimal täglich an 15 Tagen	magnetische Flussdichte: 8 µT magnetische Flussdichte: 9,5 µT (Gleichstromfeld)

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	60 Hz
Typ	Magnetfeld
Signalform	sinusoidal
Expositionsdauer	1 h zweimal täglich an 15 Tagen

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Helmholtz-Spule
Aufbau	22 cm x 24 cm Helmholtz coils with a spacing of 10.5 cm, consisting of 164 turns of 19 G Copper wire bundles on a Plexiglas form; samples placed on a Plexiglas stand between the coils; coils enclosed in a 30 cm high, 0.04 inch thick cylindrical mu metal container with a diamter of 15 cm, placed inside an incubator
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	8 µT	-	gemessen	-	-
magnetische Flussdichte	9,5 µT	-	gemessen	-	Gleichstromfeld

Referenzartikel

Goodman R et al. (1998): Magnetic field stress induces expression of hsp70
Jin M et al. (1997): Biological and technical variables in myc expression in HL60 cells exposed to 60 Hz electromagnetic fields
Goodman R et al. (1992): Transcription in Drosophila melanogaster salivary gland cells is altered following exposure to low-frequency electromagnetic fields: analysis of chromosome 3R
Goodman R et al. (1989): Exposure of human cells to low-frequency electromagnetic fields results in quantitative changes in transcripts

Exponiertes System:

Wirbellose
Kopf- und Schwanz-Teile der Planarie/Dugesia dorotocethala

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

molekulare Biosynthese: Hsp70-Produktion (induziert durch die ERK-Kaskade) während der Planaria-Regeneration (Western Blot)
Zellfunktionen: intrazelluläre Signalwege, die an Verletzung und Reparatur beteiligt sind (ERK-Kaskade) während der Planaria-Regeneration: doppelt-phosphoryliertes (aktiviertes) ERK, Elk-1-Kinase-Aktivität (Phosphorylierung des Transkriptionsfaktors Elk-1) (Western Blot) und Serum-Response-Element (SRE)-Bindung (Gehalt an SRE-Serum-Response-Faktor (SRE-SRF); EMSA)
Planaria-Regeneration (Wachstum/Längen der sich regenerierenden Köpfe und Schwänze und Erscheinen pigmentierter Augen im Schwanz-Teil (Fotografie))

Untersuchtes System:

isolierte biol./chemische Substanz (in vitro)
Protein-Lysate
Untersuchung am lebenden Organismus

Untersuchungszeitpunkt:

während der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Eine extrem niederfrequente elektromagnetische Feld-Exposition während der ersten drei Tage nach der Zerteilung verursachte eine signifikante Erhöhung der Regeneration sowohl der Köpfe als auch der Schwänze, aber überwiegend der Schwänze. Das erste Erscheinen der Augen trat in den exponierten Schwanz-Anteilen an Tag sieben nach der Durchtrennung auf. In der entsprechenden Schein-Expositions-Kontroll-Probe der Schwänze trat das erste Erscheinen der Augen 48 h später auf. Gleichzeitig wiesen die exponierten Köpfe und Schwänze einen erhöhten Hsp70-Protein-Gehalt auf, eine Aktivierung einer ERK-Kaskade und einen Anstieg der SRF-SRE-Bindung.
Insgesamt zeigten die Ergebnisse, dass die Exposition bei einem extrem niederfrequenten elektromagnetischen Feld die Regeneration der Planarie erleichtert. Diese Wirkung wurde durch einen Anstieg im Gehalt des Chaperon-Proteins Hsp70 begleitet und durch die Aktivierung der ERK-Kaskade und der nachgelagerten Transkriptionsfaktoren.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie

Studie gefördert durch

Robert I. Goodman Fund

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