Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

mTOR Activation by PI3K/Akt and ERK Signaling in Short ELF-EMF Exposed Human Keratinocytes. med./bio.

[mTOR-Aktivierung über den PI3K/Akt- und ERK-Signalweg bei menschlichen Keratinozyten mit kurzzeitiger Exposition bei extrem niederfreqenten elektromagnetischen Feldern].

Veröffentlicht in: PLoS One 2015; 10 (10): e0139644

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Auswirkungen einer Exposition menschlicher Keratinozyten bei einem 50 Hz-Magnetfeld auf die Zellproliferation und die zugrunde liegenden molekularen Wirkungsmechanismen untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

Vorherige Studien haben gezeigt, dass eine Magnetfeld-Exposition die Proliferation von Keratinozyten erhöhen (Vianale et al. 2008, Patruno et al. 2010) und positive Auswirkungen auf die Wundheilung haben kann (Stiller et al. 1992, Matic et al. 2009).
Die Zellen wurden in zwei Gruppen eingeteilt: Expositions- und Kontrollgruppe. Die Zellen wurden für 30 Minuten, 1 Stunde, 3 Stunden oder 24 Stunden exponiert oder nicht-exponiert. Alle Ergebnisse wurden aus mindestens drei unabhängigen Experimenten gewonnen.
mTOR (Abk. aus dem Englischen für: Ziel des Rapamycins im Säugetier) ist ein wichtiges Schlüssel-Enzym für Wachstum, Proliferation und Überleben von Zellen, welches an diversen Signalwegen beteiligt ist.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 50 Hz
Expositionsdauer: kontinuierlich für bis zu 24 Stunden

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 50 Hz
Typ
Signalform
  • sinusoidal
Expositionsdauer kontinuierlich für bis zu 24 Stunden
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer culture plates in incubator
Aufbau a 160-turn solenoid coil (22 cm length, 6 cm radius, copper wire diameter of 1.25x10-5 cm, current flow of 1.2 A) generated the MF in the incubator; culture plates were placed at the center of the solenoid with 98% uniformity; cells were incubated at 37°C in a humidified atmosphere and 5% CO2; max. temperature difference in cell cultures between exposure and control group was 0.1°C
Zusatzinfo an identical incubator was used for the control group
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
magnetische Flussdichte 1 mT Effektivwert gemessen - -

Referenzartikel

  • Patruno A et al. (2011): Kinetic Study on the Effects of Extremely Low Frequency Electromagnetic Field on Catalase, Cytochrome P450 and Inducible Nitric Oxide Synthase in Human HaCaT and THP-1 Cell Lines.
  • Vianale G et al. (2008): Extremely low frequency electromagnetic field enhances human keratinocyte cell growth and decreases proinflammatory chemokine production.
  • Reale M et al. (2006): Modulation of MCP-1 and iNOS by 50-Hz sinusoidal electromagnetic field.

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • vor der Befeldung
  • während der Befeldung
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Nach 1 h und 24 Stunden war die Zellproliferation in der Expositions-Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht und die Zellzyklus-Verteilung signifikant verschieden. Die Zugabe von ERK-, Phosphoinositid-3-Kinase- oder JNK-Inhibitoren führte im Vergleich zu entsprechenden Zellkulturen ohne Inhibitoren zu einer deutlich verringerten Zellproliferation sowohl in exponierten Zellen als auch in der Kontrollgruppe. Bei einer Behandlung mit Rapamycin für 1 h zeigten exponierte Zellen im Vergleich zu nicht behandelten exponierten Zellen eine signifikant verminderte Proliferation. Die Kontrollgruppe zeigte keine veränderte Proliferation als Reaktion auf Rapamycin.
Bei den Mikroarrays wurden bei exponierten Zellen im Vergleich zur Kontrollgruppe insgesamt 153 Gene mit einer signifikant veränderten Expression gefunden. Die Signalweg-Analyse zeigte für die meisten identifizierten Gene einen Zusammenhang mit Wachstums- und Zellproliferations-Prozessen. Es wurden Gene für Schlüsselenzyme ausgewählt und bis auf mTOR und RPS6 konnte die Überexpression für alle mittels RT-PCR bestätigt werden.
Die Proteinexpression von phosphoryliertem mTOR war allerdings nach 1 h und 3 Stunden Exposition im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht und eine Zugabe von Rapamycin oder ERK- und Phosphoinositid-3-Kinase-Inhibitoren im Vergleich zu exponierten Zellen ohne diese Zusätze zu einer signifikant reduzierten mTOR-Expression. Eine Exposition führte im Vergleich zur Kontrollgruppe ebenfalls zu signifikant erhöhten Expressions-Raten von phosphorylierter ERK, JNK und Proteinkinase B sowie zu einer signifikant verringerten Proteinexpression von phosphorylierter p38 MAPK.
Die Autoren schlussfolgern, dass eine Exposition menschlicher Keratinozyten bei einem 50 Hz-Magnetfeld die Zellproliferation erhöhen könnte. Das molekulare Ziel des Magnetfelds scheinen dabei die Proteinkinase B- und ERK-Signalwege zu sein, die mTOR aktivieren.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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