Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Mitochondrial ROS Release and Subsequent Akt Activation Potentially Mediated the Anti-Apoptotic Effect of a 50-Hz Magnetic Field on FL Cells med./bio.

[Mitochondriale ROS-Freisetzung und darauffolgende Akt-Aktivierung vermittelt möglicherweise die anti-apoptotische Wirkung eines 50 Hz-Magnetfelds bei FL-Zellen]

Von: Feng B, Ye C, Qiu L, Chen L, Fu Y, Sun W
Veröffentlicht in: Cell Physiol Biochem 2016; 38 (6): 2489-2499
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Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen einer Exposition von menschlichen Amnion-Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld auf die Apoptose und mitochondriale reaktive Sauerstoffspezies sowie die Rolle der mitochondrialen Permeabilitäts-Transition (MPT) untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

MPT ist definiert als eine Erhöhung der Permeabilität der Mitochondrien-Membranen für kleine Moleküle über die Öffnung von sogenannten MPT-Poren. In einer früheren Studie der Autoren (Feng et al. 2016) wurde festgestellt, dass eine Exposition von menschlichen Amnion-Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld einen Anstieg von intrazellulären reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) bewirkte, was wiederum eine MPT verursachte. Die biologischen Konsequenzen dieses Ergebnisses sollten in der vorliegenden Studie untersucht werden, wobei eine anti-apoptotische Wirkung vermutet wurde.
Die Zellen wurden für bis zu 2 Stunden bei einem 0,4 mT Magnetfeld exponiert und anschließend für bis zu 36 Stunden kultiviert. In einigen Ansätzen wurden die Zellen mit Bongkrek-Säure, SB216763, Cyclosporin A (Hemmstoffe der MPT), Acetylcystein (ROS-Radikalfänger) oder LY294002 (Inhibitor des PI3K/Akt-Signalwegs) und/oder anschließend mit Staurosporin (0,1 µM für 4 Stunden) behandelt, um frühe Apoptose auszulösen. Außerdem wurden Zellen für 60 Minuten bei einem 0,2; 1 oder 2 mT Magnetfeld exponiert und anschließend mit Staurosporin behandelt. Es wurde für jede Exposition eine separate Schein-Exposition verwendet.
Positivkontrollen wurden verwendet.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 5, 15, 30, 60 oder 120 Minuten
Exposition 2: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 60 Minuten
Exposition 3: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 60 Minuten
Exposition 4: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 60 Minuten

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 5, 15, 30, 60 oder 120 Minuten
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer two exposure chambers in incubator with 95% air humidity and 5% CO2; the temperature was kept at 37.0 ± 0.1°C
Aufbau each chamber contained a set of square Helmholtz coils (20 cm Π20 cm), which were double-wrapped with two lines of copper wire and encased by mu-metal to shield cells from stray fields; a fan in the wall made air and temperature uniform between chambers and incubator; cell dishes were put in the center of the coils; the magnetic field was perpendicular to the dishes
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo one chamber was used for sham exposure with opposite direction currents fed into the coils; exposure and the corresponding sham exposure was conducted simultaneously
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 0,4 mT Effektivwert gemessen - -
Zusätzliche Parameterdetails

there was almost no 50 Hz magnetic field at the center of the sham exposure coils; in both chambers, the total static MF was 18.5 µT with a 14.1 µT horizontal and a 12 µT vertical component; the heterogeneity of MF distribution within the 20Œ20Œ20 cm3 space in the exposure chamber was less than 1%; the sham exposure chamber isolation rate was more than 43 dB and electric fields were less than 1 V/m

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 60 Minuten
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 0,2 mT - gemessen - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 60 Minuten
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT - gemessen - -

Exposition 4

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für 60 Minuten
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 2 mT - gemessen - -

Referenzartikel

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • während der Befeldung
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Exposition bei einem Magnetfeld alleine hatte keine signifikante Wirkung auf die Zelllebensfähigkeit oder die frühe Apoptose im Vergleich zu den Schein-Expositions-Bedingungen. Jedoch reduzierte eine Exposition bei einem Magnetfeld von 0,4 mT oder 1 mT für 1 Stunde im Vergleich zu schein-exponierten Zellen signifikant eine durch Staurosporin hervorgerufene frühe Apoptose. Da andere magnetische Flussdichten oder Expositions-Dauern keine solche Wirkung zeigten, vermuteten die Autoren einen Fenstereffekt bei dieser Expositions-Dauer (1 h) und -Intensität (0,4 mT bis 1 mT).
In Zellen, die mit dem MPT-Inhibitor Cyclosporin A behandelt und für 1 Stunde bei einem 0,4 mT-Magnetfeld exponiert wurden, war der Gehalt an mitochondrialen reaktiven Sauerstoffspezies im Vergleich zu Zellen, die nur mit dem Inhibitor behandelt wurden, signifikant erhöht. Dies deutete an, dass Magnetfeld-induzierte ROS über MPT ins Zytoplasma freigesetzt werden. Eine Behandlung mit den MPT-Inhibitoren Bongkrek-Säure, SB216763, Cyclosporin A oder dem ROS-Radikalfänger Acetylcystein verringerte die anti-apoptotische Wirkung des Magnetfeldes signifikant. Dies deutete auf eine Beziehung zwischen der ROS-Freisetzung und der anti-apoptotischen Wirkung des Magnetfeldes hin.
Schließlich wurde beobachtet, dass die Proteinexpression der phosphorylierten Proteinkinase B nach der Exposition bei dem 0,4 mT-Magnetfeld für 60 Minuten im Vergleich zu der Schein-Exposition signifikant erhöht war; jedoch nicht, wenn die Exposition mit einer Behandlung mit MPT-Inhibitoren oder ROS-Radiaklfängern kombiniert wurde.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine Exposition von menschlichen Amnion-Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld eine anti-apoptotische Wirkung über die Freisetzung mitochondrialer reaktiver Sauerstoffspezies mittels mitochondrialen Permeabilitäts-Transition und anschließender Aktivierung des PI3K/Akt-Signalwegs haben könnte.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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