Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Static and 50 Hz Electromagnetic Fields Effects on Human Neuronal-Like Cells Vibration Bands in the Mid-Infrared Region med./bio.

[Wirkungen von statischen und 50 Hz-elektromagnetischen Feldern auf das Schwingungsband im mittleren Infrarotbereich von menschlichen Neuronen-ähnlichen Zellen]

Von: Calabro E, Condello S, Magazu S, Ientile R

Veröffentlicht in: J Electromagn Anal 2011; 3 (2): 69-78

Es sollten die Auswirkungen einer akuten Exposition von menschlichen Neuroblastom-Zellen bei einem statischen oder 50 Hz-Magnetfeld auf den Anteil, die Konformation und die Derivatisierung von Biomolekülen untersucht werden.

Zellen wurden entweder bei einem statischen Magnetfeld für 3 Stunden (Gruppe 1) oder 18 Stunden (Gruppe 2) exponiert, bei einem 50 Hz-Magnetfeld für 3 Stunden (Gruppe 3) exponiert oder nicht exponiert als Kontrolle (Gruppe 4).

Exposition	Parameter
Exposition 1: DC/statisch Expositionsdauer: kontinuierlich für 3 oder 18 Stunden	magnetische Flussdichte: 2 mT
Exposition 2: 50 Hz Expositionsdauer: kontinuierlich für 3 Stunden	magnetische Flussdichte: 1 mT

Frequenz	DC/statisch
Typ	Magnetfeld
Expositionsdauer	kontinuierlich für 3 oder 18 Stunden

Expositionsquelle	Helmholtz-Spule DC generator
Aufbau	Helmholtz coils with round pole pieces were located inside an incubator with 5% CO₂, 95% humidity and 37.1 ± 0.1°C; cells were placed in the center between the coils
Zusatzinfo	control samples were placed into another incubator under the same physical conditions (temperature and humidity)

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	2 mT	-	gemessen	-	-

Expositionsquelle	gleicher Aufbau wie Exposition 1 AC power

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	1 mT	-	gemessen	-	-

Exponiertes System:

molekulare Biosynthese: Anteil, Konformation und Derivatisierung von Biomolekülen in menschlichen Neuroblastom-Zellen (Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie im mittleren Infrarot-Bereich mit Fourier-Selbstentfaltung, abgeschwächte Totalrelflexions-Methode (ATR))

Untersuchtes System:

Untersuchungszeitpunkt:

Zellen, die bei einem statischen oder 50 Hz-Magnetfeld für 3 Stunden exponiert waren (Gruppen 1 und 3) zeigten eine signifikante Zunahme der Intensität des Schwingungs-Bandes der CH₂-Methylen-Gruppe im Vergleich zur Kontrolle, was mit einer Zunahme der Zellmembran-Oberfläche aufgrund zellulären Wachstums in Zusammenhang stehen könnte. Zudem wurde eine Abnahme der Intensität der PO_2^--Phosphat-Banden in beiden Gruppen im Vergleich zur Kontrolle beobachtet, was mit einer Veränderung von DNA/RNA (keine näheren Angaben im Artikel) verknüpft sein könnte. Eine Exposition bei einem statischen Magnetfeld für 18 Stunden (Gruppe 2) verursachte eine Zunahme des beta-Faltblattstruktur- und alpha-Helixstruktur-Anteils in der Amid I-Region aufgrund von Protein-Entfaltungs-Prozessen (z.B. Denaturierung). Gruppe 3 zeigte ebenfalls eine signifikante Zunahme des beta-Faltblattstruktur-Gehalts in der Amid I-Region und zusätzlich eine signifikante Zunahme der Intensität des nicht-Wasserstoff-gebundenen Ester-Carbonyl-Schwingungs-Bandes im Vergleich zur Kontrolle, was auf Zelltod hinweist.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine akute Exposition von menschlichen Neuroblastom-Zellen bei einem statischen oder 50 Hz-Magnetfeld Prozesse beeinflussen könnte, die mit dem Zellwachstum in Zusammenhang stehen, und dass zudem die Exposition bei einem 50 Hz-Magnetfeld Zelltod-Prozesse beeinflussen könnte.

Studienmerkmale:

Calabro E (2016): Competition between hydrogen bonding and protein aggregation in neuronal-like cells under exposure to 50 Hz magnetic field
De Ninno A et al. (2014): Influence of magnetic fields on the hydration process of amino acids: Vibrational spectroscopy study of L-phenylalanine and L-glutamine
Calabro E et al. (2013): Effects of low intensity static magnetic field on FTIR spectra and ROS production in SH-SY5Y neuronal-like cells
Calabro E et al. (2013): 50 Hz electromagnetic field produced changes in FTIR spectroscopy associated with mitochondrial transmembrane potential reduction in neuronal-like SH-SY5Y cells
Magazu S et al. (2012): New insights into bioprotective effectiveness of disaccharides: an FTIR study of human haemoglobin aqueous solutions exposed to static magnetic fields
De Ninno A et al. (2011): Deprotonation of glutamic acid induced by weak magnetic field: An FTIR-ATR study
Magazu S et al. (2011): Studying the Electromagnetic-Induced Changes of the Secondary Structure of Bovine Serum Albumin and the Bioprotective Effectiveness of Trehalose by Fourier Transform Infrared Spectroscopy
Magazu S et al. (2010): FTIR spectroscopy studies on the bioprotective effectiveness of trehalose on human hemoglobin aqueous solutions under 50 Hz electromagnetic field exposure
Ikehara T et al. (2003): Effects of ELF magnetic field on membrane protein structure of living HeLa cells studied by Fourier transform infrared spectroscopy