Es sollten die Wirkungen eines gleichförmigen 60 Hz-Magnetfelds auf die Zellproliferation und die zugrunde liegenden Wirkungsmechanismen in menschlichen Lungen-Fibroblasten und HeLa-Zellen untersucht werden.
In vorherigen Studien zeigten die Autoren, dass eine Exposition bei einem Gradienten-Magnetfeld mit einer Frequenz von 60 Hz (6 oder 7 mT) DNA-Schäden und Apoptose hervorrief (Kim et al., 2012; Kim et al., 2010). Allerdings zeigten andere Studien widersprüchliche Ergebnisse (z.B. Jin et al., 2014; Hong et al., 2012). Aufgrund der inkonsistenten Ergebnisse stellen die Autoren die Hypothese auf, dass es einen bisher übersehenen Parameter gibt, der eine Schlüsselrolle spielt, und achten in der vorliegenden Studie auf die Gleichförmigkeit des Magnetfeldes.
Die Zelllebensfähigkeit und der Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies wurden auch im Vorhandensein von Glucose-Oxidase untersucht. Glucose-Oxidase produziert geringe Mengen an intrazellulärem Wasserstoffperoxid und reduziert somit die Zelllebensfähigkeit. Falls die Exposition bei dem 60 Hz-Magnetfeld die intrazelluläre Konzentration an reaktiven Sauerstoffspezies verringerte, würde somit die anti-proliferative Wirkung der Glucose-Oxidase aufgehoben.
Es wurde eine Positivkontrolle genutzt, um DNA-Schäden zu untersuchen.
| Exposition | Parameter |
|---|---|
|
Exposition 1:
60 Hz
Expositionsdauer:
10, 30 oder 60 Minuten
einzelne Exposition
|
|
|
Exposition 2:
60 Hz
Expositionsdauer:
30 Minuten täglich für 3 Tage
wiederholte Exposition
|
|
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Exposition 3:
60 Hz
Expositionsdauer:
24, 48, 72 oder 168 Stunden
kontinuierliche Exposition
|
|
Es wurden zwei Expositions-Geräte getestet: ein offener Typ und ein geschlossener Typ eines Gerätes mit Helmholtz-Spulen. Da die Gleichförmigkeit des Magnetfelds im geschlossenen Typ besser war, wurde dieses für alle Experimente verwandt und nur dieses wird im Folgenden hier beschrieben.
| Frequenz | 60 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Expositionsdauer | 10, 30 oder 60 Minuten |
| Zusatzinfo | einzelne Exposition |
| Expositionsquelle |
|
|---|---|
| Kammer | Die Zellen wurden in einer Petrischale (Durchmesser 35 mm) exponiert. |
| Aufbau | Das Expositions-System bestand aus 28 Ferritkernen (85 mm x 105 mm) und hatte eine Gesamtlänge von 280 mm; Helmholtz-ähnliche Spulen wurden benutzt, um das Magnetfeld zu generieren; jede Spule hatte einen Durchmesser von 0,4 mm und bestand aus 1000 Windungen; es konnten 6 Petrischalen gleichzeitig exponiert werden; das Expositions-System wurde in einem CO2-Inkubator platziert, in welchem die Temperatur erfasst und konstant bei 37°C ± 0,5°C gehalten wurde |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 6 mT | - | gemessen | - | - |
| Frequenz | 60 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Expositionsdauer | 30 Minuten täglich für 3 Tage |
| Zusatzinfo | wiederholte Exposition |
| Expositionsquelle |
|
|---|
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 3 mT | - | gemessen | - | - |
| magnetische Flussdichte | 6 mT | - | gemessen | - | - |
| Frequenz | 60 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Expositionsdauer | 24, 48, 72 oder 168 Stunden |
| Zusatzinfo | kontinuierliche Exposition |
| Expositionsquelle |
|
|---|
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 1 mT | - | gemessen | - | - |
| magnetische Flussdichte | 6 mT | - | gemessen | - | - |
| magnetische Flussdichte | 10 mT | - | gemessen | - | - |
Die folgenden Ergebnisse sind jeweils für beide Zelllinien gültig:
Weder eine einzelne noch eine wiederholte Exposition beeinflusste die Zelllebensfähigkeit oder rief DNA-Schäden hervor. Allerdings zeigten kontinuierlich exponierte Zellen eine im Vergleich zur Kontrolle signifikant erhöhte Zelllebensfähigkeit in Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte: Je stärker das Magnetfeld, desto höher der Anstieg der Zelllebensfähigkeit. Diese Wirkung war reversibel. Wenn die Zellen 72 Stunden lang exponiert und für weitere 96 Stunden ohne Exposition inkubiert wurden, war der Anstieg der Zelllebensfähigkeit nicht mehr festzustellen.
Es waren alle Marker, die auf verschiedene Zellzyklus-Phasen hinweisen, in den exponierten Zellen im Vergleich zur Kontrolle erhöht, jedoch ohne signifikante Unterschiede in der Verteilung.
Der Gehalt an ROS war in kontinuierlich exponierten Zellen verglichen mit der Kontrolle signifikant verringert. Dieser Befund wurde auch durch eine erhöhte Phosphorylierung von ERK 1/2 und Akt (meist aber nicht signifikant) in exponierten Zellen verglichen mit Kontroll-Zellen unterstützt. Auch die Experimente mit Glucose-Oxidase deuten auf eine Beteilung von ROS hin.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine kontinuierliche Exposition bei einem 60 Hz-Magnetfeld die Zelllebensfähigkeit bei menschlichen Lungen-Fibroblasten und HeLa-Zellen durch eine Verringerung des intrazellulären ROS-Gehalts erhöht.
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