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Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Electromagnetic fields at mobile phone frequency induce apoptosis and inactivation of the multi-chaperone complex in human epidermoid cancer cells.

[Elektromagnetische Felder im Frequenzbereich des Mobilfunks induzieren Zelltod und Deaktivierung des Multi-Chaperon-Komplexes bei menschlichen Krebszellen der Epidermis].

Veröffentlicht in: J Cell Physiol 2005; 204 (2): 539-548

Ziel der Studie (lt. Autor)

Eine frühere Studie zeigte, dass die Exposition bei nichtthermischen elektromagnetischen Mikrowellen-Feldern bei 1.95 GHz, eine Frequenz der mobilen Kommunikation, die Rückfaltungs-Kinetik eukaryontischer Proteine beeinflusst (siehe Publikation 11255).
Auf dieser Basis haben die Autoren die nichtthermischen in vivo-Wirkungen eines elektromagnetischen Mikrowellen-Feldes auf die Apoptose menschlicher Krebs-Zellen der Epidermis untersucht.
Hintergrund/weitere Details: Es wurden die Regulierung der Expression, die Aktivität und der Proteasom-abhängige Abbau der Komponenten des Ras --> Erk- und Akt-abhängigen Überlebens-Signalwegs untersucht, der durch das elektromagnetische Feld induziert wird. Ras --> Erk (extrazelluläre Signal-regulierte Kinase)-abhängiger Signaltransduktions-Weg: beteiligt an der Regulation sowohl der Proliferation als auch der Apoptose. Akt: Ein anderer wichtiger anti-apoptotischer Signalweg (Akt kann begleitend oder unabhängig vom Ras --> Erk-1/-2-Signal aktiviert werden).
Schließlich wurde die Rolle des HSP90/Multi-Chaperon-abhängigen Multi-Chaperon-Komplexes bei der Regulation der Expression und Aktivität des anti-apoptotischen Signalwegs Ras und Raf-1 und ihres zugehörigen Überlebens-Signalwegs, der durch das elektromagnetische Mikrowellen-Feld induziert wird, untersucht.
Viele HSPs bilden Komplexe, die als Chaperone fungieren und andere Proteine binden (sogenannte Client-Proteine). Diese Komplexe spielen eine regulatorische Rolle beim "Schicksal" von Proteinen. HSP90 arbeitet zusammen mit anderen Chaperonen an der Reifung und Faltung sowie, durch Bildung des HSP90/Multi-Chaperon-Komplexes, beim Transport und der Funktion ihrer Client-Proteine (z.B. c-Raf, Ras; Mek). Die Funktion und Stabilität eingiger Proteinkinasen (einschließlich Raf-1) ist abhängig von HSP90/Multi-Chaperon. Dies ist wahrscheinlich der Weg, auf dem HSP90/Multi-Chaperon an der Regulation apoptotischer Prozesse beteiligt ist. Die HSP90 Client-Proteine Raf-1 und Mek sind Komponenten des Erk-abhängigen Signaltransduktions-Wegs.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 1,95 GHz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 1, 2 und 3 h oder für 48 h
Exposition 1
Hauptcharakteristika
Frequenz 1,95 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 1, 2 und 3 h oder für 48 h
Modulation
Modulationsart nicht spezifiziert
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer thermostated at 37°C
Aufbau A flask containing KB cells was positioned along the principle axis of the waveguide.
Zusatzinfo A transverse electric (TE) field was generated, i.e. the electric field component of the wave was orthogonal to the travelling direction.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
SAR 3,6 mW/g Mittelwert über Masse - - ± 0,2 mW/g
Mess- und Berechnungsdetails
The power developed into the cavity was monitored by means of a bi-directional coupler and power meters linked to it.
Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes Material:
Untersuchungszeitpunkt:
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Autoren deckten auf, dass die Exposition eine Zeit-abhängige Apoptose (45% nach 3h) induziert, die von einer 2,5-fachen Verminderung der Expression von Ras und Raf-1 und einer Verminderung der Aktivität von Ras und Erk-1/-2 begleitet wird. Obwohl auch die Expression von Akt vermindert war, war die Aktivität unverändert,- wahrscheinlich als Folge der gesteigerten Expression seines vorgeschalteten Aktivators PI3K.
Eine 2,5-fache Erhöhung der Ubiquitinierung (Substrate werden durch Markierung mit Ubiquitin dem proteasomalen Abbau zugeführt) von Ras und Raf-1 wurde ebenfalls aufgedeckt. Das Hinzufügen des Proteasom-Inhibitors Lactacystin verursachte eine Anreicherung der ubiquitinierten Isoformen von Ras und Raf-1 und arbeitete gegen die Wirkungen der Exposition auf die Ras- und Raf-1-Expression, was auf eine erhöhte Proteasom-abhängige Degradation hindeutet, verursacht durch die Befeldung.
Die Befeldung induzierte eine unterschiedliche Aktivierung des Stress-abhängigen Signalwegs (durch Erhöhung der JNK-1-Aktivität, Erhöhung der HSP70- und HSP27-Expression und durch Verminderung der p38-Kinase-Aktivität und der HSP90-Expression).
Die Überexpression von HSP90 (induziert durch Transfektion der Zellen) wirkte der Apoptose und der Inaktivierung des Ras --> Erk-abhängigen Überlebenssignalwegs, induziert durch das elektromagnetische Feld, komplett entgegen. Umgekehrt wirkte die Inhibierung der Erk-Aktivität (induziert durch 12-stündige Exposition mit Mek-1-Inhibitor U0126) den Wirkungen entgegen, die durch die HSP90-Transfektion auf die Apoptose, verursacht durch die Befeldung, induziert wurden.

Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse zum ersten Mal, dass elektromagnetische Mikrowellen-Felder Apoptose hervorrufen durch die Inaktivierung des Ras -->Erk-Überlebenssignalwegs aufgrund des verstärkten Abbaus von Ras und Raf-1 (bestimmt durch die verminderte Expression von HSP90 und der folgenden Erhöhung der Proteasom-abhängigen Degradation).
Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

  • Ministero dell' Università e della Ricerca (MIUR (formerly MURST (Ministero dell' Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica); Ministry of University and Research), Italy
  • Ministero della Salute (Ministry of Health), Italy

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