この研究は、虚血後の心臓再灌流により心筋細胞に生じる重度の損傷に対し、60 Hz磁界（MF）の前処理が保護効果を持つか否かを、心臓由来細胞を用いた実験で調べた。まず。心臓由来のH9c2細胞培養物に、インキュベータ内に設置されたヘルムホルツコイルを用いて60 Hz MFばく露処置を実施した。磁束密度は1、3、7.5、15、30、60、120、240 µT、前処理時間は0（擬似ばく露）、2、4、6、8時間とした。前処理終了後に、細胞に低酸素/再酸素化処置を行った（虚血/再灌流（I-R）をシミュレートしたもの）。MF前処理のターゲットを考察するために、Bcl-2レベルのアポトーシスに伴う低下、I-Rに特異的なカスパーゼ3、8、9活性の上昇を評価した。Hsp25の発現レベルとカスパーゼ3、8、9の酵素活性が、p38マイトジェン活性化プロテインキナーゼの活性に依存するか否かを試験するために、一部の実験において、その阻害剤（SB203580）を培地に添加した。その結果、最も効果的なMFばく露条件（120 µT、4 - 8時間）で前処理した場合、I-Rのみの処置に比べ、細胞生存率が40 - 50 %増加した；MFばく露に応答して、Bcl-2レベルは2 - 2.6倍上昇し、カスパーゼの特異的活性はI-Rのみの処置後に見られた値より51 - 72 %低下した；MFばく露に応答したHsp 25、32、72のレベルには、I-Rによる生成レベルを上回る上昇はほぼなかった；ただし、I-Rによるリン酸化Hsp25の細胞質分画から核-細胞骨格分画への移行は、MF前処理により77 %減少した；このことは、細胞質でリン酸化Hsp25の活性を維持することで、シャペロンとしての機能またはシトクロムcへの結合を防止する可能性がある；p38 MAPKの阻害剤であるSB203580でHsp25リン酸化を阻止すると、I-Rによるカスパーゼ3および9のそれぞれの特異的活性が64および80 %増加し、MF誘発性のカスパーゼ3活性低下は効力を持たなくなった、と報告している。
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To investigate the potential for preconditioning with extremely low frequency magnetic fields to protect heart derived cells from damage by simulated ischemia and re-perfusion.
Re-perfusion (reconstitution of the blood perfusion) of the heart after ischemia leads to severe cardiomyocyte injury (see Ma et al. 2013).
Cells were preconditioned with magnetic fields for 0, 2, 4, 6, or 8 hours. Afterwards, they were submitted to a hypoxia/reoxygenation treatment which simulates the ischemia and the re-perfusion.
To test whether the expression level of Hsp25 and the enzyme activities of caspases 3, 8, and 9 are dependent on the activity of the p38 mitogen activated protein kinase, an inhibitor (SB203580) was partially added to the culture medium.
| 周波数 | 60 Hz |
|---|---|
| タイプ |
|
| ばく露時間 | continuous for 2, 4, 6, 8 h |
| ばく露の発生源／構造 | |
|---|---|
| ばく露装置の詳細 | Helmholtz coils with a diameter of 38.1 cm (15 inch) vertically oriented and housed inside a water-jacketed cell culture incubator with a constant temperature of 37°C and 5% of CO2; depth of culture medium over the cells maintained at 5 mm |
| Sham exposure | A sham exposure was conducted. |
In magnetic field preconditioned cells (4-8 hours), the cell viability was significantly increased compared to cells submitted to hypoxia/reoxygenation treatment without preconditioning. A magnetic flux density of 120 µT resulted in the highest cell viability and therefore further experiments were performed with this intensity.
The protein expression level of Bcl-2 was significantly increased after preconditioning with 4 and 6 hours exposure and the enzyme activities of the caspases 3, 8, and 9 were significantly decreased (4-8 hours exposure) in comparison to cells without preconditioning. No mentionable effect of magnetic field exposure on the expression of the heat shock proteins Hsp25, Hsp32 and Hsp72 was observed (no data are given for Hsp27). However, preconditioning with magnetic fields (4-8 hours) led to a significant decrease (77%) in the hypoxia/reoxygenation induced translocation of phosphorylated Hsp25 from the cytosolic to the nuclear-cytoskeletal fraction. An addition of the p38 mitogen activated protein kinase-inhibitor SB203580 (blocks the phosphorylation of Hsp25) to the magnetic field preconditioned cells resulted in a significant increase in the enzyme activity of caspase 3 compared to the magnetic field preconditioned cells without inhibitor. Hence, the magnetic field induced reduction of the activity of the caspase 3 was diminished by the inhibitor SB203580.
The authors conclude that preconditioning with extremely low frequency magnetic fields could protect heart cells from damage by simulated ischemia and re-perfusion.
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