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.
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.
Exposition | Parameter |
---|---|
Exposition 1:
60 Hz
Expositionsdauer:
kontinuierlich für 30 min
|
|
Exposition 2:
60 Hz
Expositionsdauer:
kontinuierlich für 0 - 120 min
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|
Frequenz | 60 Hz |
---|---|
Typ | |
Expositionsdauer | kontinuierlich für 30 min |
Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
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magnetische Flussdichte | 2 mT | Minimum | gemessen | - | - |
magnetische Flussdichte | 14 mT | Maximum | gemessen | - | - |
Leistung | 400 mW | Maximum | - | - | 5 - 400 mW |
Frequenz | 60 Hz |
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Typ | |
Expositionsdauer | kontinuierlich für 0 - 120 min |
Expositionsquelle |
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Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
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magnetische Flussdichte | 7 mT | - | gemessen | - | gemessen in 4 mm Höhe vom Boden der Zellkulturschale |
Leistung | 400 mW | Maximum | - | - | 5 - 400 mW |
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.
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