Es sollten die Wirkungen von Melatonin auf die durch extrem niederfrequente Magnetfelder hervorgerufene Aktivierung von spannungsabhängigen Natrium-Kanälen und die entsprechenden Signalwege in Kleinhirn-Körnerzellen der Ratte untersucht werden.
In einer vorherigen Studie (He et al. 2013) zeigten die Autoren, dass extrem niederfrequente Magnetfelder spannungsabhängige Natrium-Kanäle von Kleinhirn-Körnerzellen signifikant aktivieren. Von Melatonin ist bekannt, dass es die Verzögerung von nach außen-gerichteten K+-Kanälen verändert, was unter anderem zu einem Schutz gegen Apoptose führt. Allerdings untersuchen nur wenige Studien den Einfluss von Melatonin auf Na+-Kanäle, besonders in Kombination mit extrem niederfrequenten Magnetfeldern.
Die Zellkulturen wurden in 5 Gruppen untersucht: 1.) Schein-Exposition, 2.) Magnetfeld-Exposition, 3.) Magnetfeld-Exposition + 1 µM Melatonin, 4.) Magnetfeld-Exposition + 5 µM Melatonin und 5.) Schein-Exposition + 5 µM Melatonin. Um die Ergebnisse zu bestätigen, wurden teilweise ein Melatonin-Rezeptor-Agonist (IIK-7) oder ein -Antagonist (4-P-PDOT) hinzugegeben sowie ein Calmodulin-Inhibitor (KN93) und ein Ryanodin-sensitiver Rezeptor-Blocker (inhibiert die Freisetzung von CA2+).
| Exposition | Parameter |
|---|---|
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Exposition 1:
50 Hz
Expositionsdauer:
kontinuierlich für 60 Minuten
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| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Signalform |
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| Expositionsdauer | kontinuierlich für 60 Minuten |
| Expositionsquelle | |
|---|---|
| Aufbau | magnetic field was generated by a pair of Helmholtz coils placed in opposition to each other, coils were powered by a generator system that produced sinusoidal input voltage, device was powered by an AC power generator, magnetic field frequency and density were monitored by a sensor that was connected to a digital multimeter, geometry of the system assured a uniform field for the exposed cultured cells, surfaces of the culture plates were parallel to the force lines of the alternating magnetic field in the solenoid, maximum temperature increase recorded in the exposed cultures was 0.4 ± 0.1°C |
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 1 mT | - | gemessen | - | - |
In Magnetfeld-exponierten Zellen war der Natrium-Strom in spannungsabhängigen Natrium-Ionenkanälen im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht. Eine Zugabe von 5 µM Melatonin verhinderte diese durch die Exposition hervorgerufene Wirkung. Die hemmende Wirkung von Melatonin wurde durch einen Melatonin-Rezeptor-Agonisten nachgeahmt und durch einen Antagonisten aufgehoben. Die Steady State-Aktivierungs-Kurve der spannungsabhängigen Natrium-Kanäle verschob sich unter der Magnetfeld-Exposition signifikant in Richtung Hyperpolarisation. Diese Wirkung wurde jedoch durch eine Zugabe von Melatonin aufgehoben.
Das Proteinexpressions-Niveau der phosphorylierten Proteinkinase A war in exponierten Zellkulturen verglichen mit der nicht-exponierten Kontrolle signifikant erhöht (auch mit Melatonin oder einem Melatonin-Rezeptor-Agonist).
Der intrazelluläre Ca2+-Gehalt wurde durch Melatonin und durch Melatonin in Verbindung mit einer Magnetfeld-Exposition im Vergleich zur Kontrolle signifikant erhöht, jedoch nicht durch die Magnetfeld-Exposition allein, und nicht wenn Ryanodin-sensitive Rezeptor-Blocker vorhanden waren. Die hemmende Wirkung von Melatonin auf die durch Magnetfeld-Exposition hervorgerufene Aktivierung der spannungsabhängigen Natrium-Kanäle wurde durch einen Calmodulin-Inhibitor aufgehoben.
Die Autoren schlussfolgern, dass Melatonin vor der durch das Magnetfeld hervorgerufenen Aktivierung der spannungsabhängigen Natrium-Kanäle in Kleinhirn-Körnerzellen der Ratte schützen könnte, indem die Ca2+-Ausschüttung erhöht wird.
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