Es sollten die Wirkungen einer Exposition von Neuroblastom-Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld auf den Zellzyklus und die Zellproliferation sowie die zugrunde liegenden Signalwege untersucht werden.
Frühere Studien der Autoren (Trillo et al. 2012, Cid et al. 2012, Martinez et al. 2012, Trillo et al. 2013) zeigten eine erhöhte Zellproliferation und eine Aktivierung des MAPK-ERK-1/2-Signalwegs in menschlichen Krebs-Zelllinien nach Exposition bei 50 Hz-Magnetfeldern. Die vorliegende Studie sollte untersuchen, ob Veränderungen in der Regulation des Zellzyklus und andere Signalwege mit Relevanz für die Zellproliferation an der erhöhten Zellproliferation beteiligt sein könnten.
Es wurden Zellen mit dem p38 MAPK-Inhibitor SB203580 (10 µM) oder mit dem JNK-Inhibitor SP600125 (20 µM) behandelt, um die Beteiligung dieser Signalwege zu untersuchen. Es wurden auch Zellen mit N-Acetyl-L-Cystein (1 mM und 10 mM) zur Hemmung reaktiver Sauerstoffspezies behandelt.
Die unterschiedliche Expositions-Bedingungen und -Dauern für die einzelnen Methoden basierten auf Ergebnissen früherer Studien.
| Exposition | Parameter |
|---|---|
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Exposition 1:
50 Hz
Expositionsdauer:
kontinuierlich für 15, 30, 60 oder 120 Minuten
|
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Exposition 2:
50 Hz
Expositionsdauer:
intermittierend (3 Stunden an/3 Stunden aus) für 24, 42 oder 63 Stunden
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| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Signalform |
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| Expositionsdauer | kontinuierlich für 15, 30, 60 oder 120 Minuten |
| Zusatzinfo | vertically polarized |
| Expositionsquelle | |
|---|---|
| Kammer | one pair of Helmholtz coils was placed inside each of two chambers magnetically shielded chambers located within two CO2 incubators |
| Aufbau | in each experimental run, petri dishes (five per experimental group) were stacked in the central region of the Helmholtz coil gap, which ensured uniformity of exposure; no increase of temperature at the sample location was observed during exposure |
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Zusatzinfo | the setup was composed of two identical exposure systems; following a random sequence, both coil sets and incubators were alternatively used for exposure or sham exposure |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 100 µT | Effektivwert | gemessen | - | - |
| Frequenz | 50 Hz |
|---|---|
| Typ | |
| Signalform |
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| Expositionsdauer | intermittierend (3 Stunden an/3 Stunden aus) für 24, 42 oder 63 Stunden |
| Zusatzinfo | vertically polarized |
| Expositionsquelle |
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|---|---|
| Schein-Exposition | Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt. |
| Messgröße | Wert | Typ | Methode | Masse | Bemerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| magnetische Flussdichte | 100 µT | Effektivwert | gemessen | - | - |
Bei exponierten Zellen zeigte die Zellzyklus-Verteilung signifikante Veränderungen nach 24 h (erhöhter Anteil an Zellen in der S-Phase) und 42 h (verminderter Anteil an Zellen in der G0-Phase/G1-Phase) im Vergleich zur Kontrollgruppe. Eine Magnetfeld-Exposition für 120 Minuten erhöhte die Proteinexpression von Cyclin D1 und verringerte die p27Kip1-Proteinexpression signifikant.
Wie erwartet zeigten Zellen, die für 63 Stunden bei dem Magnetfeld exponiert wurden, eine signifikant erhöhte Zellproliferation. Die proliferative Wirkung des Magnetfeldes wurde durch den p38 MAPK-Inhibitor, nicht jedoch durch den JNK-Inhibitor, blockiert. Darüber hinaus wurde die proliferative Wirkung des MF von 1 mM N-Acetyl-L-Cystein blockiert, während eine Konzentration von 10 mM mit und ohne Co-Exposition bei dem Magnetfeld die Zellproliferation im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant reduzierte.
Nach 15 Minuten und 30 Minuten war die Proteinexpression der phosphorylierten p38 MAPK bei exponierten Zellen im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht. Diese Erhöhung konnte durch Behandlung mit dem p38 MAPK-Inhibitor oder N-Acetyl-L-Cystein blockiert werden. Die Proteinexpression von phosphorylierter JNK war nach 15 Minuten Exposition signifikant erhöht und nach 60 Minuten signifikant verringert im Vergleich zu der Kontrollgruppe. Die Proteinexpression der phosphorylierten ERK-1/2 war nach 30 Minuten Exposition signifikant erhöht und wurde nicht durch eine N-Acetyl-L-Cystein-Behandlung beeinflusst.
Die Autoren schlussfolgern, dass die Exposition von Neuroblastom-Zellen bei einem 50 Hz-Magnetfeld den Zellzyklus verändern und die Zellproliferation erhöhen könnte. Die Wirkungen werden wahrscheinlich durch eine Radikal-abhängige Aktivierung der p38 MAPK- und eine radikal-unabhängige Aktivierung der ERK-1/2-Signalwege vermittelt.
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