Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Effects of the exposure to intermittent 1.8 GHz radio frequency electromagnetic fields on HSP70 expression and MAPK signaling pathways in PC12 cells med./bio.

[Wirkungen einer Exposition bei intermittierenden 1,8 GHz hochfrequenten elektromagnetischen Feldern auf die HSP70-Expression und MAPK-Signalwege in PC12-Zellen]

Von: Valbonesi P, Franzellitti S, Bersani F, Contin A, Fabbri E

Veröffentlicht in: Int J Radiat Biol 2014; 90 (5): 382-391

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die über Hsp70 und Mitogen aktivierte Proteinkinasen vermittelten Stress-Reaktionen in Ratten-PC12-Zellen, die bei einem 1,8 GHz-elektromagnetischen Feld exponiert wurden, untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

In einer vorherigen Studie (Franzellitti et al., 2008 ) untersuchten die Autoren die Wirkungen auf die Genexpression von Hsp70 in einer menschlichen Trophoblasten-Zelllinie. In der vorliegenden Studie wurden die gleichen experimentellen Bedingungen angewandt, allerdings wurden PC12-Zellen benutzt.
Die Zellkulturen wurden einer der folgenden Behandlungen unterworfen: 1.) Schein-Exposition, 2.) Exposition bei einer kontinuierlichen Welle, 3.) Exposition bei einem GSM-217 Hz-Signal (simuliert den Handy-Sprechmodus) und 4.) Exposition bei einem GSM-217 Hz-Signal und einem GSM-DTX-Signal (simuliert die typische Handy-Konversation mit Sprechen und Zuhören). Die Zellkulturen wurden für 4, 16 oder 24 Stunden exponiert. Für jede Bedingung und jeden Zeitpunkt wurden 6 Experimente mit jeweils 6 Petrischalen durchgeführt. Es wurden Positivkontrollen durchgeführt (Hitzeschock für Hsp70-Genexpression, Behandlung mit H₂O₂ für Phosphorylierung der Mitogen aktivierten Proteinkinasen).

Endpunkt

molekulare Biosynthese: Genexpression und Proteinexpression von Hsp70 und Mitogen aktivierten Proteinkinasen

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

- 1.800 MHz

Exposition	Parameter
Exposition 1: 1.800 MHz Modulationsart: CW Expositionsdauer: intermittierend, 5 min an/10 min aus, für 4, 16 und 24 h kontinuierliche Welle	SAR: 2 W/kg Mittelwert über Zeit (± 0,4 W/kg)
Exposition 2: 1.800 MHz Modulationsart: gepulst Expositionsdauer: intermittierend, 5 min an/10 min aus, für 4, 16 und 24 h GSM-217 Hz-Signal	SAR: 2 W/kg Mittelwert über Zeit (± 0,4 W/kg)
Exposition 3: 1.800 MHz Modulationsart: gepulst Expositionsdauer: intermittierend, 5 min an/10 min aus, für 4, 16 und 24 h GSM-DTX-Signal + GSM-217 Hz-Signal	SAR: 2 W/kg Mittelwert über Zeit (± 0,4 W/kg)

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	1.800 MHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Expositionsdauer	intermittierend, 5 min an/10 min aus, für 4, 16 und 24 h
Zusatzinfo	kontinuierliche Welle

Modulation

Modulationsart	CW

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Hohlraumresonator Wellenleiter
Kammer	The exposure system was developed and built following the specifications in [Schonborn et al., 2000]. Two 128.5 x 65 x 424 mm³ brass single-mode waveguide resonators equipped with ventilators and air temperature probes were placed inside one of the two incubators.
Aufbau	Six 35-mm Petri dishes per resonator, each containing 3 ml of medium, were arranged in two stacks using a plastic holder and were placed in the H-field maximum of the standing wave (E-polarization).
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo	Within each experiment, six dishes each were RF and sham exposed. Signal characteristics and the exposure/sham condition were assigned to the two waveguides by a computer-controlled signal unit ensuring blinded conditions.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	2 W/kg	Mittelwert über Zeit	berechnet und gemessen	-	± 0,4 W/kg

Zusätzliche Parameterdetails

The temperature of the monolayer cells was uniformly distributed without localized "hot spots". The increase in temperature due to the exposure was well below 0.1°C per unit SAR. The temperature difference between sham and exposed cells was less than 0.1°C. The absolute uncertainty of the SAR was 20%, and the variation due to the nonuniformity was 28%. The temperature remained at 36.64 ± 0.12°C during the period of measurement, ensuring no thermal effects.

Exposition 2

Hauptcharakteristika

Frequenz	1.800 MHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Signalform	gepulst
Expositionsdauer	intermittierend, 5 min an/10 min aus, für 4, 16 und 24 h
Zusatzinfo	GSM-217 Hz-Signal

Modulation

Modulationsart	gepulst
Tastgrad	12,5 %
Folgefrequenz	217 Hz
Pulsart	rechteckig
Zusatzinfo	GSM-217 Hz signal (speaking only) with every 26th frame being idle, adding an 8 Hz modulation component [Pedersen, 1997]

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	gleicher Aufbau wie Exposition 1
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	2 W/kg	Mittelwert über Zeit	berechnet und gemessen	-	± 0,4 W/kg

Exposition 3

Hauptcharakteristika

Frequenz	1.800 MHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Expositionsdauer	intermittierend, 5 min an/10 min aus, für 4, 16 und 24 h
Zusatzinfo	GSM-DTX-Signal + GSM-217 Hz-Signal

Modulation

Modulationsart	gepulst
Tastgrad	12,5 %
Folgefrequenz	217 Hz
Pulsart	rechteckig
Zusatzinfo	GSM-Talk signal (33% speaking and 67% hearing) with temporal changes between GSM-217 Hz and GSM-DTX (transmission reduced to 12 active frames per 104 frames) resulting in 2, 8, and 217 Hz modulation components

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	gleicher Aufbau wie Exposition 1
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	2 W/kg	Mittelwert über Zeit	berechnet und gemessen	-	± 0,4 W/kg

Referenzartikel

Valbonesi P et al. (2008): Evaluation of HSP70 expression and DNA damage in cells of a human trophoblast cell line exposed to 1.8 GHz amplitude-modulated radiofrequency fields
Schuderer J et al. (2004): High Peak SAR Exposure Unit With Tight Exposure and Environmental Control for In Vitro Experiments at 1800 MHz
Kuster N et al. (2000): Recommended minimal requirements and development guidelines for exposure setups of bio-experiments addressing the health risk concern of wireless communications
Pedersen GF (1997): Amplitude modulated RF fields stemming from a GSM/DCS-1800 phone

Exponiertes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
PC-12-Zellen (Phäochromozytom-Zelllinie aus der Nebenniere der Ratte)

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:

isolierte biol./chemische Substanz (in vitro)
DNA/RNA (in vitro)
intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)

Untersuchungszeitpunkt:

nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Nach einer 16- oder 24-stündigen Exposition bei einem GSM-217 Hz-Signal (Gruppe 3) war die Genexpression von Hsp70 im Vergleich zu den schein-exponierten Zellkulturen signifikant erhöht, während keine signifikante Wirkung in den anderen Expositions-Gruppen beobachtet wurde. Außerdem wurden keine Unterschiede zwischen den Gruppen bezüglich der Proteinexpression und der Zelllebensfähigkeit beobachtet.
Die Autoren schlussfolgern, dass die beobachtete Erhöhung der Hsp70-Genexpression in PC12-Zellen die Ergebnisse der vorherigen Studie mit Trophoblasten bestätigt.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie
Blindstudie

Studie gefördert durch

Ministero dell' Università e della Ricerca (MIUR (formerly MURST (Ministero dell' Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica); Ministry of University and Research), Italy

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