Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Time-varying magnetic fields of 60 Hz at 7 mT induce DNA double-strand breaks and activate DNA damage checkpoints without apoptosis. med./bio.

[Zeitlich-veränderliche Magnetfelder von 60 Hz bei 7 mT rufen DNA-Doppelstrangbrüche hervor und aktivierten DNA-Schaden-Kontrollpunkte ohne Apoptose].

Veröffentlicht in: Bioelectromagnetics 2012; 33 (5): 383-393

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die biologischen Wirkungen und die mögliche Genotoxizität einer Exposition bei zeitlich-variierenden 60 Hz-Magnetfeldern von 2-14 mT auf menschliche primäre Zellen und Krebs-Zellen untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

Die Zellen wurden direkt oder 24 Stunden nach der Exposition untersucht. Positivkontrollen wurden mit UV-C-Strahlung (für die Apoptose und DNA-Doppelstrangbrüche) und TBHP (tert-Butyl-Hydroperoxid; zur Induktion von reaktiven Sauerstoffspezies) durchgeführt.
Die Autoren verglichen ebenfalls die Position und Zeit-Abhängigkeit der DNA-Doppelstrangbrüche mit der numerischen Simulation der Magnetfelder. Die Lorentz-Kraft und Wirbelströme wurden in diesen Experimenten numerisch berechnet, um den Einfluss jedes Faktors auf die Doppelstrangbrüche zu untersuchen.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 60 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 30 min
Exposition 2: 60 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für 0 - 120 min

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 60 Hz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 30 min
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Aufbau circular coils with a diameter of 0.9 cm and 3500 turns of wire wound on an acrylic cylinder; cell culture dish with a diameter of 3.5 or 6 cm placed so at the coil's base that the coil was in the center of the dish
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 2 mT Minimum gemessen - -
magnetische Flussdichte 14 mT Maximum gemessen - -
Leistung 400 mW Maximum - - 5 - 400 mW

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 60 Hz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 0 - 120 min
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 7 mT - gemessen - gemessen in 4 mm Höhe vom Boden der Zellkulturschale
Leistung 400 mW Maximum - - 5 - 400 mW

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Nach einer kontinuierlichen Exposition von menschlichen Fibroblasten und zervikalen Krebs-Zellen bei 7 mT für 0-120 Minuten wurde keine signifikante Veränderung der Zelllebensfähigkeit beobachtet. Die Zelllebensfähigkeit der beiden Zelllinien wurde ebenfalls nicht durch Magnetfelder von 0-14 mT bei einer Expositions-Dauer von 30 Minuten verändert.
Es wurden jedoch DNA-Doppelstrangbrüche in beiden Zelllinien nachgewiesen, die bei 7 mT oder bei höheren Stärken für 30 oder 60 Minuten exponiert wurden (gezeigt durch die Bildung von gamma-H2AX-Foki und/oder gamma-H2AX-Expression und Comet-Assay). Der Signalweg des DNA-Schaden-Kontrollpunkts wurde bei diesen Zellen aktiviert (gezeigt durch die Proteinexpression von phospho-ATM und p-Chk2) ohne programmiertem Zelltod (Apoptose; gezeigt durch die unveränderte Expression von Caspase-3, aktivierter Caspase-3 und PARP).
Die Exposition der Zelllinien bei einem 60 Hz-Magnetfeld induzierte nicht die intrazelluläre reaktive Sauerstoffspezies-Produktion, was darauf hindeutet, dass die beobachteten DNA-Doppelstrangbrüche nicht direkt durch die reaktiven Sauerstoffspezies verursacht wurden.
Die DNA-Doppelstrangbrüche traten nach der 30-minütigen Exposition hauptsächlich in der zentralen Region der Kultur-Platten auf, wo das Magnetfeld am stärksten war. Nach 90 Minuten jedoch nahm das Maß der Doppelstrangbrüche in den äußeren Regionen schnell zu, wo der Wirbelstrom und die Lorentz-Kraft stark waren.
Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass eine Exposition bei einem 60 Hz-Magnetfeld von 2-14 mT ein genotoxisches Potenzial sowohl in menschlichen nicht-krebsartigen als auch in krebsartigen Zellen hat, sogar nach kurzen Exposition von mehreren zehn Minuten.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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