研究のタイプ: 医学／生物学の研究 (experimental study)

[超低周波磁界に対する大腸菌（Escherichia coli）のゲノム規模の転写分析] med./bio.

Genome-wide transcription analysis of Escherichia coli in response to extremely low-frequency magnetic fields

著者: Huwiler SG, Beyer C, Fröhlich J, Hennecke H, Egli T, Schürmann D, Rehrauer H, Fischer HM
掲載誌: Bioelectromagnetics 2012; 33 (6): 488-496
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この研究は、3つの信号タイプ（正弦波の連続信号、正弦波の断続信号、電力線で発生する断続信号）の磁界（3タイプとも50 Hz、1 mT）に応答した大腸菌（Escherichia coli K-12MG1655株）の転写を調べた。遺伝子発現については、Affymetrix社製の全ゲノムマイクロアレイを用いて転写レベルで遺伝子発現をモニターした。細菌細胞は、グルコース制限最小培地を用いた連続培養（ケモスタット；希釈率D = 0.4 h-1）で増殖中に、1mTの一様な磁束密度の50Hz磁界ばく露を受けた。その結果、実験に用いた3タイプのMFのすべてにおいて、細菌の増殖（光学密度で測定された）、培地での細菌数のどちらにも影響は見られなかった；磁界のばく露時間を2.5時間（1.4世代）または15時間（8.7世代）にした場合でも、遺伝子チップ上に表される4,358個の遺伝子および714個の遺伝子間領域の発現に統計的に有意な変化（倍数変化 > 2、P≤0.01）は検出されなかった；さらに、正弦波の連続信号および電力線の断続信号への短期ばく露（8分間）は、細菌の増殖に影響を与えず、転写の信頼できる変化の証拠も示さなかった、と報告している。

研究目的（著者による）

超低周波磁界に対するEscherichia coli の転写（遺伝子発現）を調べること。

詳細情報

バッチ培養増殖の終了時、安定成長に達する約3時間前、安定成長時、及び磁界ばく露または偽ばく露開始後の3つの異なる時点（8分後（磁界2を除く）、2.5時間後、15時間後）で、インキュベーションの前後にサンプルを取り出した。

過酸化水素を用いて酸化ストレスを誘導した（陽性対照）。陰性対照も含めた。各実験を独立して3回反復した。

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 50 Hz
ばく露時間: continuous for 15 h
sinusoidal continuous signal
  • 磁束密度: 1 mT peak (within the box containing the bioreactor)
ばく露2: 50 Hz
ばく露時間: intermittent: 2 min on, 4 min off, for 15 h
sinusoidal intermittent signal
  • 磁束密度: 1 mT peak (within the box containing the bioreactor)
ばく露3: 50 Hz
ばく露時間: intermittent: 2 min on, 4 min off, for 15 h
power line intermittent signal
  • 磁束密度: 1 mT peak (within the box containing the bioreactor)

ばく露1

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 continuous for 15 h
Additional information sinusoidal continuous signal
Additional information ramp amplitude function used for signal
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
チャンバの詳細 two metal chambers were used containing a bifilar coil system; two parallel operating chemostats (250 ml bioreactor, 35 mm diameter), each with a volume of 100 ml were put in their own exposure chamber and run side-by-side in a standard incubator; bioreactors were placed in the center of the coils
Sham exposure A sham exposure was conducted.
Additional information temperature inside the two bioreactors was 35.7°C
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1 mT peak 測定値および計算値 - within the box containing the bioreactor
Additional parameter details

background magnetic flux density measured in the chamber was lower than the measurement accuracy of 1 mT from 0 Hz to 5 kHz

ばく露2

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 intermittent: 2 min on, 4 min off, for 15 h
Additional information sinusoidal intermittent signal
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
  • E1と同じ装置
Sham exposure A sham exposure was conducted.
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1 mT peak 測定値および計算値 - within the box containing the bioreactor

ばく露3

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 intermittent: 2 min on, 4 min off, for 15 h
Additional information power line intermittent signal
Additional information the power line signal represents the maximal accepted distortion regarding spectral components for low- and medium-voltage power systems, as defined by the International Electrotechnical Commission (IEC).
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
  • E1と同じ装置
Sham exposure A sham exposure was conducted.
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 1 mT peak 測定値および計算値 - within the box containing the bioreactor

Reference articles

ばく露を受けた生物:

方法 影響評価項目／測定パラメータ／方法

研究対象とした生物試料:
調査の時期:
  • ばく露前
  • ばく露中
  • ばく露後

研究の主なアウトカム（著者による）

調査した3種類の磁界の全てで、細菌の成長（光学密度で測定）も、培養可能なコロニー（CFU）も影響されなかった。同様に、4358個の遺伝子の発現、及び714個の遺伝子間領域にも、2.5時間または15時間の磁界ばく露後に統計的に有意な変化は検出されなかった。更に、正弦波の連続信号または電力線の間欠信号（磁界1及び3）への短期ばく露（8分間）のいずれも、細菌の成長に影響せず、転写における信頼し得る変化の証拠も見られなかった。

結論として、このデータは、異なる磁界（50Hz、1mT）が Escherichia coli の転写に影響するということを示さなかった。

研究の種別:

研究助成

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