Es sollte untersucht werden, ob eine Exposition menschlicher Haut-Fibroblasten bei einem 50 Hz-Magnetfeld eine zirkadiane Genexpression induzieren oder ein bestehendes zirkadianes Genexpressions-Muster verändern kann.
Die Existenz einer molekularen Uhr, welche den zirkadianen Rhythmus in Zellen steuert, ist bekannt. Diese intrazelluläre Uhr wird durch sogenannte "Uhr-Gene" gesteuert. Die in dieser Studie untersuchten Uhr-Gene sind inaktiv unter Nährstoffmangel-Bedingungen, jedoch kann die zirkadiane Genexpression durch die Zugabe von Nährstoffen induziert werden ("Serum-Schock-Stimulation"). Allerdings könnten auch andere Reize, wie beispielsweise Magnetfelder, diese intrazelluläre Uhr beeinflussen.
Die Zellen wurden in die folgenden Gruppen aufgeteilt: 1) Exposition von Nährstoff-limitierten Zellen bei dem Magnetfeld für 1 Stunde und anschließend Beobachtung für 47 Stunden, 2) Induktion der zirkadianen Genexpression durch Serum-Schock-Stimulation und anschließend Exposition bei dem Magnetfeld und Beobachtung für 48 Stunden. Für jede Gruppe wurde zudem eine entsprechende Schein-Exposition durchgeführt.
Jedes Experiment wurde dreifach ausgeführt und dreimal wiederholt.
| Exposition | Parameter |
|---|---|
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Exposition 1:
50 Hz
Expositionsdauer:
kontinuierlich für 1 Stunde
|
|
|
Exposition 2:
50 Hz
Expositionsdauer:
kontinuierlich für bis zu 48 Stunden
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| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Expositionsdauer | kontinuierlich für 1 Stunde |
| Expositionsquelle |
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|---|---|
| Kammer | culture flask |
| Aufbau | the coil consisted of a ferromagnetic core with a cross section of 4 x 5 cm2 equipped with two windings (550 turns each) connected in series, which were inserted around the lateral columns; in the middle of the central column, there was a 4 cm air gap for the culture flasks; magnetic flux orientation was orthogonal to the culture flask; exposure unit was positioned into a water-jacked temperature and atmosphere regulated incubator (37.0 ± 0.1°C and 5% CO2) |
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Zusatzinfo | electric resistors in sham exposure incubator produced an average magnetic flux density of 5 µT |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 0,1 mT | - | berechnet | - | - |
| elektrische Feldstärke | 0,157 mV/m | Maximum | geschätzt | - | - |
| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Expositionsdauer | kontinuierlich für bis zu 48 Stunden |
| Expositionsquelle |
|
|---|---|
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 0,1 mT | - | berechnet | - | - |
| elektrische Feldstärke | 0,157 mV/m | Maximum | geschätzt | - | - |
In Nährstoff-limitierten Zellen wurde durch eine einstündige Exposition bei dem Magnetfeld (Gruppe 1), im Gegensatz zu entsprechend schein-exponierten Zellen, ein signifikantes zirkadianes Genexpressions-Muster mit einer stabilen 24 h-Oszillation bei allen untersuchten Genen induziert.
Sowohl Zellen, die nach dem Serum-Schock exponiert wurden (Gruppe 2), als auch die entsprechend schein-exponierten Zellen zeigten nach dem Serum-Schock ein zirkadianes, oszillierendes Genexpressions-Muster bei allen untersuchten Genen. Zellen, die bei dem Magnetfeld exponiert wurden, zeigten dabei im Vergleich zu entsprechend schein-exponierten Zellen eine signifikante Hochregulation der Genexpressions-Raten über die Zeit bei allen Genen, wobei das Oszillations-Muster an sich nicht verändert wurde.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine Exposition menschlicher Haut-Fibroblasten bei einem 50 Hz-Magnetfeld eine zirkadiane Genexpression induzieren und ein bestehendes zirkadianes Genexpressions-Muster verändern könnte.
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