Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Power frequency magnetic field promotes a more malignant phenotype in neuroblastoma cells via redox-related mechanisms med./bio.

[Netzfrequenz-Magnetfelder fördern einen bösartigeren Phänotyp von Neuroblastom-Zellen über einen Redox-verbundenen Mechanismus]

Von: Falone S, Santini Jr S, Cordone V, Cesare P, Bonfigli A, Grannonico M, Di Emidio G, Tatone C, Cacchio M, Amicarelli F

Veröffentlicht in: Sci Rep 2017; 7: 11470

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Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen eines 50 Hz-Magnetfeldes auf die Zelllebensfähigkeit bei menschlichen Neuroblastom-Zellen sowie die dazugehörigen molekularen Mechanismen untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

Bei Experimenten, die die Zelllebensfähigkeit allein oder in Kombination mit Doxorubicin untersuchten, wurden magnetische Flussdichten von 1 mT und 0,1 mT verwendet, bei allen anderen Experimenten wurde nur mit 1 mT exponiert.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition	Parameter
Exposition 1: 50 Hz Expositionsdauer: kontinuierlich für 5 oder 10 Tage	magnetische Flussdichte: 1 mT
Exposition 2: 50 Hz Expositionsdauer: kontinuierlich für 5 oder 10 Tage	magnetische Flussdichte: 0,1 mT

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz
Typ	Magnetfeld
Expositionsdauer	kontinuierlich für 5 oder 10 Tage

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Solenoid
Aufbau	Solenoide produzierten ein homogenes 50 Hz-Magnetfeld; es wurde keine Erwärmung aufgrund des Magnetfeldes beobachtet
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo	Solenoide wurden zufällig angetrieben, um entweder Expositions- oder Schein-Expositions-Bedingungen herzustellen

Parameter

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

Exposition 2

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz
Typ	Magnetfeld
Expositionsdauer	kontinuierlich für 5 oder 10 Tage

Expositionsaufbau

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

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	0,1 mT	-	gemessen	-	-

Referenzartikel

Akbarnejad Z et al. (2017): Effects of extremely low-frequency pulsed electromagnetic fields (ELF-PEMFs) on glioblastoma cells (U87)
Falone S et al. (2016): Improved Mitochondrial and Methylglyoxal-Related Metabolisms Support Hyperproliferation Induced by 50 Hz Magnetic Field in Neuroblastoma Cells
Di Loreto S et al. (2009): Fifty hertz extremely low-frequency magnetic field exposure elicits redox and trophic response in rat-cortical neurons
Falone S et al. (2007): Fifty hertz extremely low-frequency electromagnetic field causes changes in redox and differentiative status in neuroblastoma cells

Exponiertes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
SH-SY5Y (humane Neuroblastom-Zelllinie)

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Zelllebensfähigkeit/Zellteilung/Zellproliferation: Zelllebensfähigkeit (Färbung mit Trypanblau, Hämozytometer); Zytotoxizität von Wasserstoffperoxid (Behandlung mit 35 µM H₂O₂, Färbung mit Trypanblau, Hämozytometer); Zytotoxizität von Doxorubicin (Behandlung mit 90 nM Doxorubicin, Färbung mit Trypanblau, Hämozytometer)
oxidativer Stress: Enzymaktivitäten der Superoxid-Dismutase (SOD) (über Hemmung der Adrenalin-Bitartat-Auto-Oxidation), Katalase (CAT) (über Umsatz von Wasserstoffperoxid); Glutathionperoxidase (GPX) (über Umsatz von NADPH), Glutathion-S-Transferase (GST) (GSH-Konjugation von Dinitrochlorbenzol) (Spektrophotometrie); Proteinexpression von Sirtuin 1 (SIRT1), Sirtuin 3 (SIRT3), Erythrozyten 2-bezogener nuklearer Transkriptionsfaktor 2 (NRF2) (Western Blot und für NRF2 auch Immunfluoreszenz-Mikroskopie); Gehalt an Carbonyl-Gruppen (2,4-Dinitrophenylhydrazin, Spektrophotometrie)
Genotoxizität/Mutation: DNA-Schaden (alkalische Einzelzell-Gelelektrophorese)

Untersuchtes System:

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

Untersuchungszeitpunkt:

nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Zelllebensfähigkeit war nach der Exposition für 5 oder 10 Tage bei 1 mT oder 0,1 mT im Vergleich zur Schein-Exposition signifikant erhöht. Diese Wirkung war auch 5 Tage nach dem Ausschalten des Magnetfelds noch signifikant vorhanden. Die zytotoxische Wirkung von Doxorubicin wurde durch die zusätzliche Magnetfeld-Exposition abgeschwächt (Anmerkung EMF-Portal: unklar, ob signifikant). Hingegen wurde die zytotoxische Wirkung von H₂O₂ durch das Magnetfeld sogar aufgehoben.
Der Gehalt an Carbonyl-Gruppen und die DNA-Schäden waren bei Magnetfeld-exponierten Zellkulturen (5 und 10 Tage) signifikant geringer als bei den jeweiligen Schein-Expositionen. Das Verhältnis von GPX/SOD (nach 5 und 10 Tagen) und CAT/SOD (nach 10 Tagen) sowie die Enzymaktivität von GST (nach 5 und 10 Tagen) waren bei exponierten Zellen, verglichen mit schein-exponierten Zellen, signifikant erhöht.
Die Proteinexpression von SIRT1 war nach einer 10-tägigen Magnetfeld-Exposition im Vergleich zur Schein-Exposition und zur 5-tägigen Magnetfeld-Exposition/Schein-Exposition signifikant erhöht. Die Proteinexpression von SIRT3 war jedoch schon nach 5-tägiger Exposition im Vergleich zur Schein-Exposition signifikant erhöht und sank nach 10-tägiger Exposition wieder auf ein Niveau ähnlich der Schein-Exposition. Die Proteinexpression von phosphoryliertem NRF2 war nach 5- und 10-tägiger Exposition im Vergleich zur jeweiligen Schein-Exposition signifikant erhöht.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine Exposition bei einem 50 Hz-Magnetfeld die Zelllebensfähigkeit von menschlichen Neuroblastom-Zellen über einen Redox-bezogenen, Zell-schützenden Mechanismus begünstigen könnte. Interessanterweise verschwanden diese Wirkungen nicht direkt, wenn das Magnetfeld ausgeschaltet wurde.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie
Blindstudie

Studie gefördert durch

Istituto Nazionale Per L'Assicurazione Contro Gli Infortuni Sul Lavoro (INAIL; Italian Workers' Compensation Authority), Italy
Istituto Superiore per la Prevenzione e la Sicurezza del Lavoro (ISPESL; National Institute for Occupational Safety and Prevention), Italy

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