Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Role of NADPH oxidase in MAPK signaling activation by a 50 Hz magnetic field in human neuroblastoma cells med./bio.

[Rolle der NADPH-Oxidase bei der MAPK-Signalaktivierung durch ein 50 Hz-Magnetfeld in menschlichen Neuroblastom-Zellen]

Von: Martínez MA, Úbeda A, Trillo MÁ

Veröffentlicht in: Electromagn Biol Med 2021; 40 (1): 103-116

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen einer Exposition von NB69-Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld auf die ROS-Produktion und die mögliche Beteiligung der NADPH-Oxidase an der Aktivierung der MAPK-Signalwege untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

In früheren Studien (Martinez et al. 2012, Martinez et al. 2016 und Martinez et al. 2019) fanden die Autoren heraus, dass die Proliferation von NB69-Zellen durch eine Magnetfeld-Exposition erhöht wurde und dass dies durch die Aktivierung der Signalwege MAPK-ERK1/2 und p38 vermittelt wurde. In der vorliegenden Studie sollte untersucht werden, ob NADPH an der Aktivierung der vorgenannten Signalwege beteiligt sein könnte. Da die NADPH-Oxidase die Hauptquelle für ROS in den Zellen ist, wurden Tests mit und ohne Diphenyleniodonium (DPI), das die NADPH-Oxidase hemmt, und N-Acetyl-L-Cystein, das als ROS-Scavenger diente, durchgeführt.
Die Zellen wurden für 5-30 Minuten exponiert. Für jede Expositions-Gruppe wurde jeweils eine Schein-Exposition durchgeführt.

Endpunkt

molekulare Biosynthese: ROS-Produktion und Signalweg-Aktivierung

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

- 50/60 Hz
- magnetisches Feld

Exposition	Parameter
Exposition 1: 50 Hz Expositionsdauer: 5-30 Minuten	magnetische Flussdichte: 100 µT Effektivwert

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz
Typ	Magnetfeld
Signalform	sinusoidal
Polarisation	linear
Expositionsdauer	5-30 Minuten

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Helmholtz-Spule
Aufbau	je ein Helmholtz-Spulen-Paar wurde in zwei magnetisch abgeschirmten Kammern innerhalb von zwei identischen CO₂-Inkubatoren platziert; in jedem Versuchsdurchlauf wurden Petrischalen oder Wellplatten mit den Zellproben im zentralen Bereich zwischen den Spulen gestapelt, um eine homogene MF-Exposition zu gewährleisten; in jedem Versuchsdurchlauf wurde nur ein Spulensatz aktiviert, die Proben in den inaktiven Spulen wurden als Schein-Exposition genutzt; in einer zufälligen Reihenfolge wurden beide Spulensätze und Inkubatoren abwechselnd für die MF- oder die Schein-Exposition verwendet
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	100 µT	Effektivwert	gemessen	-	-

Zusätzliche Parameterdetails

das Hintergrund-MF innerhalb der abgeschirmten Kammern betrug 0,05 ± 0,02 μT (rms) für magnetische Wechselfelder und 0,04 ± 0,04 μT (rms) für statisches Magnetfelder

Referenzartikel

Trillo MA et al. (2012): Influence of a 50 Hz magnetic field and of all-transretinol on the proliferation of human cancer cell lines

Exponiertes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
NB69-Zellen (humane Neuroblastom-Zellen)

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

molekulare Biosynthese: ROS-Produktion (Fluorophotometrie mit Dichlorfluorescein) und Signalweg-Aktivierung (Aktivierung von ERK1/2, p38 und MAPK-JNK und p67phox (Komponente der NADPH-Oxidase)-Proteinexpression; Western Blot und immunhistochemische Färbung, Fluoreszenzmikroskopie)

Untersuchtes System:

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

Untersuchungszeitpunkt:

nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Exposition bei dem Magnetfeld für 10 Minuten erhöhte signifikant den ROS-Gehalt in NB69-Zellen im Vergleich zur Schein-Exposition und induzierte eine vorübergehende signifikant erhöhte Expression von p67phox nach 10-15 Minuten Exposition. Die MF-induzierte Aktivierung des MAPK-JNK-Wegs, aber nicht die des -ERK1/2- oder -p38-Signalwegs, wurde in Anwesenheit von DPI verhindert.
Die Autoren schlussfolgerten, dass die Exposition von NB69-Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld die ROS-Produktion über die NADPH-Oxidase-Aktivität erhöhen könnte. In der Zusammenschau mit den Ergebnissen der vorherigen Studien scheint es jedoch weitere Mechanismen der MF-induzierten proliferativen Reaktion zu geben, die durch die Aktivierung der MAPK-Signalwege vermittelt wird.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie
Blindstudie

Studie gefördert durch

European Defence Agency (EDA)
European Union (EU)/European Commission
Ministerio de Defensa de Espana (Ministry of Defence, Spain)

Themenverwandte Artikel

Martínez MA et al. (2019): Involvement of the EGF Receptor in MAPK Signaling Activation by a 50 Hz Magnetic Field in Human Neuroblastoma Cells
Qiu L et al. (2019): S1P mediates human amniotic cells proliferation induced by a 50-Hz magnetic field exposure via ERK1/2 signaling pathway
Luukkonen J et al. (2017): Modification of p21 level and cell cycle distribution by 50 Hz magnetic fields in human SH-SY5Y neuroblastoma cells
Martinez MA et al. (2016): Power Frequency Magnetic Fields Affect the p38 MAPK-Mediated Regulation of NB69 Cell Proliferation Implication of Free Radicals
Falone S et al. (2016): Improved Mitochondrial and Methylglyoxal-Related Metabolisms Support Hyperproliferation Induced by 50 Hz Magnetic Field in Neuroblastoma Cells
Destefanis M et al. (2015): Extremely low frequency electromagnetic fields affect proliferation and mitochondrial activity of human cancer cell lines
Patruno A et al. (2015): mTOR Activation by PI3K/Akt and ERK Signaling in Short ELF-EMF Exposed Human Keratinocytes
Reale M et al. (2014): Neuronal cellular responses to extremely low frequency electromagnetic field exposure: implications regarding oxidative stress and neurodegeneration
Giorgi G et al. (2014): An evaluation of genotoxicity in human neuronal-type cells subjected to oxidative stress under an extremely low frequency pulsed magnetic field
Hasanzadeh H et al. (2014): Effect of ELF-EMF Exposure on Human Neuroblastoma Cell Line: a Proteomics Analysis
Luukkonen J et al. (2014): Induction of genomic instability, oxidative processes, and mitochondrial activity by 50Hz magnetic fields in human SH-SY5Y neuroblastoma cells
Martinez MA et al. (2012): The Proliferative Response of NB69 Human Neuroblastoma Cells to a 50 Hz Magnetic Field is mediated by ERK1/2 Signaling
Trillo MA et al. (2012): Influence of a 50 Hz magnetic field and of all-transretinol on the proliferation of human cancer cell lines
Sulpizio M et al. (2011): Molecular basis underlying the biological effects elicited by extremely low-frequency magnetic field (ELF-MF) on neuroblastoma cells
Marcantonio P et al. (2010): Synergic effect of retinoic acid and extremely low frequency magnetic field exposure on human neuroblastoma cell line BE(2)C
Koh EK et al. (2008): A 60-Hz sinusoidal magnetic field induces apoptosis of prostate cancer cells through reactive oxygen species
Jia C et al. (2007): EGF receptor clustering is induced by a 0.4 mT power frequency magnetic field and blocked by the EGF receptor tyrosine kinase inhibitor PD153035
Huang L et al. (2006): Effects of sinusoidal magnetic field observed on cell proliferation, ion concentration, and osmolarity in two human cancer cell lines
Palumbo R et al. (2006): Effects on apoptosis and reactive oxygen species formation by Jurkat cells exposed to 50 Hz electromagnetic fields
Nie K et al. (2003): MAP kinase activation in cells exposed to a 60 Hz electromagnetic field
Pirozzoli MC et al. (2003): Effects of 50 Hz electromagnetic field exposure on apoptosis and differentiation in a neuroblastoma cell line