Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Calcium signalling in human neutrophil cell lines is not affected by low-frequency electromagnetic fields med./bio.

[Calcium-Signalweg in menschlichen Neutrophilen-Zelllinie wird nicht von niederfrequenten elektromagnetischen Feldern beeinflusst]

Von: Golbach LA, Philippi JG, Cuppen JJ, Savelkoul HF, Verburg-van Kemenade BM

Veröffentlicht in: Bioelectromagnetics 2015; 36 (6): 430-443

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die schädlichen Auswirkungen einer Exposition menschlicher neutrophiler Granulozyten-ähnlicher Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld oder bei einer Kombination aus verschiedenen Niederfrequenz- und Zwischenfrequenz-Feldern auf Calcium-Signalwege in der Zelle untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

In zwei verschiedenen Zelllinien, HL-60- und PLB-985-Zellen, wurde durch die Zugabe von DMSO eine Differenzierung in neutrophile Granulozyten-ähnliche Zellen induziert. Die Kombination aus verschiedenen Niederfrequenz- und Zwischenfrequenz-Feldern wurde "Immunent-Feld" genannt.
Die beiden Zellinien wurden bei zwei unterschiedlichen Feldern (50 Hz- und Immunent-Feld) und 4 unterschiedlichen magnetische Flussdichten (2,5 mT, 500 µT, 300 µT und 5 µT) für 3 Minuten, 30 Minuten, 4 Tage oder 5 Tage exponiert.

Endpunkt

Zellfunktionen: Calcium-Signalweg in menschlichen Knochenmarks-Leukämie-Zelllinien

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

- 50–2.600 Hz
- 50/60 Hz
- magnetisches Feld
- Niederfrequenz
- Zwischenfrequenz
- Ko-Exposition

Exposition	Parameter
Exposition 1: 50 Hz Expositionsdauer: kontinuierlich für 30 Minuten	magnetische Flussdichte: 5 µT elektrische Feldstärke: 1,57 mV/m Maximum
Exposition 2: 50 Hz–2,6 kHz Expositionsdauer: kontinuierlich für 30 Minuten Immunent-Feld	magnetische Flussdichte: 5 µT elektrische Feldstärke: 0,3 V/m Maximum
Exposition 3: 50 Hz Expositionsdauer: kontinuierlich für 30 Minuten, 4 Tage oder 5 Tage	magnetische Flussdichte: 500 µT elektrische Feldstärke: 1,57 mV/m Maximum
Exposition 4: 50 Hz–2,6 kHz Expositionsdauer: kontinuierlich für 30 Minuten, 4 Tage oder 5 Tage Immunent-Feld	magnetische Flussdichte: 300 µT elektrische Feldstärke: 0,3 V/m Maximum
Exposition 5: 50 Hz Expositionsdauer: intermittierend für insgesamt bis zu 3 Minuten für Durchflusszytometrie	magnetische Flussdichte: 2,5 mT elektrische Feldstärke: 1,57 mV/m Maximum

Allgemeine Informationen

background alternating current magnetic flux densities at the place of exposure and sham exposure were less than 0.2 µT and ambient direct current static magnetic fields were 10 µT (except for exposure 5)

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz
Typ	Magnetfeld
Signalform	sinusoidal
Expositionsdauer	kontinuierlich für 30 Minuten

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Spule(n)
Kammer	cell culture flasks
Aufbau	coil was placed inside a standard cell culture incubator with 37°C ± 0.2°C and 5% CO₂; cell culture flasks were placed in the central region of the coils, perpendicular to vertical magnetic field lines; copper wire coil was wound on a double co-axial cylinder with an inner (65 turns; Ø 184 mm) and outer cylinder (2 times 8 turns; Ø 400 mm) made of polymethyl methacrylate; inhomogeneity within exposure area was < 0.4%
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo	two identical cell culture incubators with identical exposure coil inside were used and randomly assigned to be active or sham for each experiment

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	5 µT	-	gemessen	-	-
elektrische Feldstärke	1,57 mV/m	Maximum	-	-	-

Exposition 2

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz–2,6 kHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Expositionsdauer	kontinuierlich für 30 Minuten
Zusatzinfo	Immunent-Feld
Zusatzinfo	combination of four block waves at frequencies of 320, 730, 880 and 2600 Hz

Expositionsaufbau

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

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	5 µT	-	gemessen	-	-
elektrische Feldstärke	0,3 V/m	Maximum	-	-	-

Exposition 3

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz
Typ	Magnetfeld
Signalform	sinusoidal
Expositionsdauer	kontinuierlich für 30 Minuten, 4 Tage oder 5 Tage

Expositionsaufbau

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

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	500 µT	-	gemessen	-	-
elektrische Feldstärke	1,57 mV/m	Maximum	-	-	-

Exposition 4

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz–2,6 kHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Expositionsdauer	kontinuierlich für 30 Minuten, 4 Tage oder 5 Tage
Zusatzinfo	Immunent-Feld
Zusatzinfo	combination of four block waves at frequencies of 320, 730, 880 and 2600 Hz

Expositionsaufbau

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

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	300 µT	-	gemessen	-	-
elektrische Feldstärke	0,3 V/m	Maximum	-	-	-

Exposition 5

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz
Typ	Magnetfeld
Signalform	sinusoidal
Expositionsdauer	intermittierend für insgesamt bis zu 3 Minuten
Zusatzinfo	für Durchflusszytometrie

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Spule(n)
Kammer	test tubes
Aufbau	custom-made exposure system fitting around the test tube inside the flow cytometer; the circular coil consisted of 0.5 mm tightly wound copper wire around a polyether ether ketone body with an inner diameter of 38 mm (100 turns); the direction of the field was parallel to the height of the test tube
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	2,5 mT	-	gemessen	-	-
elektrische Feldstärke	1,57 mV/m	Maximum	-	-	-

Zusätzliche Parameterdetails

background alternating current magnetic flux densities at place of exposure and sham exposure were less than 0.3 µT and ambient direct current static magnetic fields were 47 µT

Referenzartikel

Bouwens M et al. (2012): Low-frequency electromagnetic fields do not alter responses of inflammatory genes and proteins in human monocytes and immune cell lines
de Kleijn S et al. (2011): Extremely low frequency electromagnetic field exposure does not modulate toll-like receptor signaling in human peripheral blood mononuclear cells

Exponiertes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
Hl-60- und PLB-985- (menschliche Knochenmarks-Leukämie)-Zelllinien

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

molekulare Biosynthese: Genexpression von Genen des Calcium-Signalweges (während Differenzierung und nach Exposition und Differenzierung; Genexpression des Differenzierungs-Markers CD11b, der Calciumkanal-Proteine STIM1, STIM2, Orai1, TRPC6, der Calcium-Signalweg-Proteine Calmodulin, IP3-Rezeptor Typ 1 und der Zytoskelett-Komponenten Arp2/3, Beta-Aktin; quantitative Real-Time RT-PCR)
Zellfunktionen: intrazelluläre Calcium-Konzentration (nach Exposition und Differenzierung; Fluoreszenz-Spektrophotometrie; vor, während und nach der Exposition und Differenzierung; Durchflusszytometrie) (Stimulation mit Blutplättchen-aktivierendem Faktor, Färbung mit Calcium-Indikator Fluo 4)
morphologische/histopathologische Veränderungen: Phänotyp differenzierter Zellen nach Anzahl und Form der Mikrovilli auf der Zell-Oberfläche und Zell-Polarität (nach Exposition und Differenzierung; Rasterelektronenmikroskopie)

Untersuchtes System:

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

Untersuchungszeitpunkt:

vor der Befeldung
während der Befeldung
nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Expositions-Gruppen und ihren entsprechenden Schein-Expositions-Gruppen gefunden.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine Exposition menschlicher neutrophiler Granulozyten-ähnlicher Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld oder bei einer Kombination aus verschiedenen Niederfrequenz- und Zwischenfrequenz-Feldern keine Wirkung auf die Calcium-Signalwege hat.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie
teilweise Blindstudie

Studie gefördert durch

ZonMw, The Netherlands

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Lindstrom E et al. (1993): Intracellular calcium oscillations induced in a T-cell line by a weak 50 Hz magnetic field
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