Power frequency magnetic fields induced reactive oxygen species-related autophagy in mouse embryonic fibroblasts med./bio.

Es sollten die Auswirkungen von akuten in vitro-Expositionen von embryonalen Fibroblasten der Maus bei einem 50 Hz-Magnetfeld auf die Autophagie untersucht werden, da diese wichtig für die zelluläre Homöostase ist.

Autophagie (auch Auto-Phagozytose genannt) bezeichnet den Prozess in Zellen, mit dem diese eigene Bestandteile abbauen und verwerten. Im vorliegenden Artikel wurde dabei nur die Makroautophagie untersucht. Dabei werden Zellbestandteile im ersten Schritt in einem sog. Autophagosom eingeschlossen und im zweiten Schritt fusioniert dieses mit einem Lysosom, was den Abbau initiert. LC3 ist ein ubiquitär in der Zelle vorkommendes Protein, welches sich bei autophagischen Prozessen als LC3-II in Autophagosomen konzentriert und dort mit abgebaut wird. Beide Formen sind Marker für Autophagie. Um sicher zu gehen, dass ein Anstieg der LC3-II-Konzentration tatsächlich einen Anstieg des autophagischen Umsatzes und nicht etwa einen Block der Fusion von Autophagosom und Lysosom bedeutet, wurden Versuche mit Chloroquin durchgeführt, welches die Fusion gezielt blockt und somit zu einer Erhöhung von LC3-II führt, ohne den autophagischen Umsatz zu erhöhen.
Rapamycin wurde als Positivkontrolle für Autophagie und für die Aktivität des mTOR (Zielstruktur des Rapamycins im Säugetier) -Signalweges genutzt. Phosphorylierte P70S6-Kinase ist ein direktes Substrat der mTOR-Aktivität und dessen Abnahme wird als üblicher Marker für mTOR-Aktivität verwendet. Positivkontrollen wurden in der Durchflusszytometrie und im TUNEL-Assay genutzt.

• intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
• embryonale Maus-Fibroblasten

Obwohl zu allen Messzeitpunkten eine Zunahme an autophagischen Markern beobachtet wurde, konnte nur in den Messungen nach 6-stündiger Exposition ein signifikanter und konsistenter Nachweis eines Anstiegs der Autophagie im Western Blot, mit Konfokalmikroskopie und mittels Transmissions-Elektronenmikroskopie im Vergleich zur Schein-Exposition gemessen werden. Die Versuche mit Chloroquin bestätigten, dass der Anstieg tatsächlich durch einen erhöhten autophagischen Umsatz bedingt war. Der mTOR-Signalweg blieb dabei inaktiv. Im 6-Stunden-Ansatz wurde außerdem ein signifikant erhöhter Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies in der Exposition im Vergleich zur Schein-Exposition entdeckt. Es konnten keine Unterschiede hinsichtlich der Apoptose gefunden werden.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine 6-stündige in vitro-Exposition von embryonalen Fibroblasten der Maus bei einem 50 Hz-Magnetfeld eine signifikante Zunahme der Autophagie bewirkt, welche in Zusammenhang mit einer gleichzeitigen Zunahme an reaktiven Sauerstoffspezies stehen könnte und ohne eine Aktivierung des häufigen Autophagie-Signalweges mit mTOR funktioniert.