Es sollten die Wirkungen einer Exposition menschlicher Neuroblastom-Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld auf die Wirksamkeit des Pro-Parkinson-Krankheits-Toxins MPP+ untersucht werden.
Die Parkinson-Krankheit kann sowohl durch genetische als auch durch Umweltfaktoren, wie dem MPP+-Toxin, verursacht werden. MPP+ (1-Methyl-4-phenylpyridinium) erzeugt oxidativen Stress in dopaminergen Neuronen im Gehirn, was zur Apoptose und Neuronen-Verlust führt. Extrem niederfrequente Magnetfelder könnten ein möglicher (synergistischer) Umweltfaktor sein.
Die Neuroblastom-Zellen wurden entweder 24 Stunden vor der Exposition in einen dopaminergen Phänotyp differenziert oder im undifferenzierten Zustand belassen. Dann wurden sie für 6 h, 12 h, 24 h, 48 h oder 72 Stunden mit oder ohne Zusatz von Acetylcystein oder reduziertem Glutathion-Ethylester (beides Antioxidantien) bei dem Magnetfeld exponiert. Bei den MPP+-Tests wurde MPP+ nach 24 Stunden Exposition zugegeben (Konzentrationen von 0,1 - 5 mM im Medium) und die Zellen anschließend weitere 6 h oder 24 Stunden ohne Exposition inkubiert. Zur Untersuchung von Erholungseffekten wurde MPP+ nach 24 h in einem Ansatz entfernt und die Zellen wurden nach weiteren 24 Stunden Inkubation ohne Exposition untersucht. Für jede Expositions-Bedingung wurde eine separate Schein-Exposition durchgeführt.
| Exposition | Parameter |
|---|---|
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Exposition 1:
50 Hz
Expositionsdauer:
kontinuierlich für 6, 12, 24, 48 oder 72 Stunden
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Exposition 2:
50 Hz
Expositionsdauer:
kontinuierlich für 24 Stunden
MPP+-Tests
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| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Expositionsdauer | kontinuierlich für 6, 12, 24, 48 oder 72 Stunden |
| Expositionsquelle | |
|---|---|
| Kammer | 60 mm petri dishes in incubator |
| Aufbau | two Helmholtz coils (side length of 38 cm, placed 12 cm apart, coil section was square with a side of 2 cm and composed of 25 cable turns, each cable was made of copper with two wires with a diameter of 2.5 mm) provided a homogeneous magnetic field; temperature in samples was maintained at 37 ± 0.2°C; applied current of coils was 3.4 A; petri dishes were positioned in two stacks of five dishes each (4 ml sample per dish), placed with their bottom layer parallel to the magnetic field direction |
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Zusatzinfo | coil double wire configuration was used for sham exposure, to obtain a zero B-field, using currents flowing in opposite directions; temperature in sham exposure samples was maintained at 37 ± 0.2°C |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 1 mT | Effektivwert | gemessen | - | - |
| elektrische Feldstärke | 0,5 mV/m | Effektivwert | berechnet | - | e:induced field within the culture samples d:induziertes Feld in den Zellkultur-Proben |
| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Expositionsdauer | kontinuierlich für 24 Stunden |
| Zusatzinfo | MPP+-Tests |
| Expositionsquelle |
|
|---|---|
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 1 mT | Effektivwert | gemessen | - | - |
| elektrische Feldstärke | 0,5 mV/m | Effektivwert | berechnet | - | e:induced field within the culture samples d:induziertes Feld in den Zellkultur-Proben |
Die Exposition bei dem Magnetfeld allein hatte im Vergleich zur Schein-Exposition keine signifikante Wirkung auf die Zelllebensfähigkeit, Proliferation, Morphologie oder Apoptose. Jedoch war die Menge an reaktiven Sauerstoffspezies und Carbonyl-Proteine in exponierten Zellen im Vergleich zu schein-exponierten Zellen signifikant erhöht und die Menge an Thiolen signifikant reduziert.
Die Toxizität von MPP+ wurde, auch bei geringen Konzentrationen, durch die Exposition bei dem Magnetfeld erhöht. Bei exponierten Zellen, die mit MPP+ behandelt wurden, wurde im Vergleich zu schein-exponierten Zellen mit MPP+ eine signifikant verminderte Zelllebensfähigkeit und Proliferation sowie eine signifikant erhöhte Menge an reaktiven Sauerstoffspezies und Carbonyl-Proteinen sowie signifikant mehr apoptotische Zellen gefunden. Es wurden keine Erholungseffekte beobachtet.
Bei exponierten Zellen mit MPP+ wurde durch Zugabe der Antioxidationsmittel Acetylcystein oder Glutathion-Ethylester die Menge an reaktiven Sauerstoffspezies und die Apoptose im Vergleich zu exponierten Zellen mit MPP+ ohne diese Antioxidationsmittel signifikant reduziert.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine Exposition menschlicher Neuroblastom-Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld oxidativen Stress hervorrufen und dadurch die Wirksamkeit des Pro-Parkinson-Krankheits-Toxins MPP+ verstärken könnte.
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