Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Increase in radiation-induced HPRT gene mutation frequency after nonthermal exposure to nonionizing 60 Hz electromagnetic fields med./bio.

[Anstieg der durch Strahlung induzierten HPRT-Genmutations-Häufigkeit nach Exposition bei nicht-thermischen, nicht-ionisierenden elektromagnetischen 60 Hz-Feldern]

Von: Walleczek J, Shiu EC, Hahn GM

Veröffentlicht in: Radiat Res 1999; 151 (4): 489-497

Ziel der Studie (lt. Autor)

In dieser Studie sollte untersucht werden, ob ein nicht-thermisches 60 Hz-Magnetfeld die durch 2 Gy-Gammastrahlung induzierte Genmutations-Häufigkeit der Hypoxanthin-Guanin Phosphoribosyl-Transferase (HPRT) steigern kann.

Hintergrund/weitere Details

Die Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (HPRT) ist ein Enzym des Purin (zum Beispiel Guanin)-Synthese-Wegs. HPRT-negative Zellen sind nicht in der Lage, Guanin zum Aufbau von GTP zu verwenden und müssen die Base neu synthetisieren. Verwendet man das Guanin-Analogon 6-Thioguanin, benutzen HPRT-positive Zellen diese Verbindung zum Aufbau von Nukleotiden. Der Einbau von 6-Thioguanin führt jedoch zu Störungen der DNA- und RNA-Struktur und ist für die Zellen letal. HPRT-negative Zellen hingegen können 6-Thioguanin nicht verwerten und überleben.
Der HPRT-Genmutations-Assay ist ein gut-etablierter Mutagenitäts-Assay, der auf der Selektion von Klonen basiert, die resistent gegenüber dem Purin-Analogon 6-Thioguanin sind. Das heißt, zur Bestimmung der Induktion von 6-Thioguanin-resistenten Mutationen im HPRT-Gen werden die exponierten Zellen in einem Medium ausplattiert, das 6-Thioguanin enthält.

Endpunkt

Genotoxizität/Mutation: Mutations-Häufigkeit, Genmutation

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition	Parameter
Exposition 1: 60 Hz Expositionsdauer: 12 h	magnetische Flussdichte: 0,7 mT Effektivwert magnetische Flussdichte: 0,47 mT Effektivwert magnetische Flussdichte: 0,23 mT Effektivwert elektrische Feldstärke: 3 µV/cm Maximum (in der Zellmitte) Stromdichte: 0,05 µA/cm² Maximum (in der Zellmitte)

Allgemeine Informationen

Prior to the MF exposure samples were treated with 2 Gy at 1.76 Gy/min gamma radiation.

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	60 Hz
Typ	Magnetfeld
Signalform	sinusoidal
Expositionsdauer	12 h

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Solenoid
Aufbau	two electrically coupled solenoid coils (length 0.25 m, diameter 0.13 m) were wound in 348 turns of magnetic wire on a cylindrical support
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	0,7 mT	Effektivwert	gemessen	-	-
magnetische Flussdichte	0,47 mT	Effektivwert	gemessen	-	-
magnetische Flussdichte	0,23 mT	Effektivwert	gemessen	-	-
elektrische Feldstärke	3 µV/cm	Maximum	berechnet	-	in der Zellmitte
Stromdichte	0,05 µA/cm²	Maximum	berechnet	-	in der Zellmitte

Exponiertes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
CHO (Chinese hamster ovary) Zellen

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Genotoxizität/Mutation: Hypoxanthin-Guanin Phosphoribosyl-Transferase-Genmutation (Anzahl der 6-Thioguanin-resistenten Kolonien)
Zelllebensfähigkeit/Zellteilung/Zellproliferation: Zell-Wachstum (Fähigkeit der Klon-Bildung), Zytotoxizität (Prozentsatz: überlebte befeldete Zellen/überlebte nicht-befeldete Zellen)

Untersuchtes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)

Untersuchungszeitpunkt:

nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Es wurde ein Anstieg in der durch Gammastrahlung induzierten Genmutations-Häufigkeit der Hypoxanthin-Guanin Phosphoribosyl-Transferase bei den Zellen, die im Magnetfeld exponiert wurden, beobachtet. Der Anstieg hing von der verwendeten magnetischen Flussdichte ab und stieg mit Zunahme der magnetischen Flussdichte an.
Die Exposition im Magnetfeld steigerte nicht die durch Gammastrahlung induzierte Zytotoxizität.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass oszillierende Magnetfelder mäßiger Stärke als Verstärker der Mutagenese in Säugetier-Zellen fungieren können.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie
Blindstudie

Studie gefördert durch

Department of Energy, USA
Fetzer Institute, USA

Themenverwandte Artikel

Koyama S et al. (2008): Extremely low frequency (ELF) magnetic fields enhance chemically induced formation of apurinic/apyrimidinic (AP) sites in A172 cells
Koyama S et al. (2007): Effects of 2.45 GHz electromagnetic fields with a wide range of SARs on bacterial and HPRT gene mutations
Cho YH et al. (2007): Effects of extremely low-frequency electromagnetic fields on delayed chromosomal instability induced by bleomycin in normal human fibroblast cells
Hone P et al. (2006): Chromatid damage in human lymphocytes is not affected by 50 Hz electromagnetic fields
Ding GR et al. (2001): Increase in hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase gene mutations by exposure to electric field
Gamble SC et al. (1999): Syrian hamster dermal cell immortalization is not enhanced by power line frequency electromagnetic field exposure
Miyakoshi J et al. (1999): Long-term exposure to a magnetic field (5 mT at 60 Hz) increases X-ray-induced mutations
Miyakoshi J et al. (1998): Suppression of high-density magnetic field (400 mT at 50 Hz)-induced mutations by wild-type p53 expression in human osteosarcoma cells
Miyakoshi J et al. (1997): Mutation induction by high-density, 50-Hz magnetic fields in human MeWo cells exposed in the DNA synthesis phase
Miyakoshi J et al. (1996): Increase in hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase gene mutations by exposure to high-density 50-Hz magnetic fields
Miyakoshi J et al. (1996): Exposure to magnetic field (5 mT at 60 Hz) does not affect cell growth and c-myc gene expression
Miyakoshi J et al. (1994): A newly designed experimental system for exposure of mammalian cells to extremely low frequency magnetic fields
Murphy JC et al. (1993): International Commission for Protection Against Environmental Mutagens and Carcinogens. Power frequency electric and magnetic fields: a review of genetic toxicology
McCann J et al. (1993): A critical review of the genotoxic potential of electric and magnetic fields
Portet R et al. (1988): Development of young rats and rabbits exposed to a strong electric field