Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Coupling of oxidative stress responses to tricarboxylic acid cycle and prostaglandin E2 alterations in Caenorhabditis elegans under extremely low-frequency electromagnetic field med./bio.

[Kopplung von oxidativen Stressreaktionen auf den Tricarbonsäurezyklus und Prostaglandin-E2-Veränderungen bei Caenorhabditis elegans unter extrem niederfrequenten elektromagnetischen Feldern]

Von: Sun Y, Shi Z, Wang Y, Tang C, Liao Y, Yang C, Cai P

Veröffentlicht in: Int J Radiat Biol 2018; 94 (12): 1159-1166

Es sollten die Wirkungen einer Exposition bei einem 50 Hz-Magnetfeld auf den Stoffwechsel von Caenorhabditis elegans untersucht werden.

Es wurden zwei Wurm-Gruppen untersucht: 1) Expositions-Gruppe und 2) Kontrollgruppe.

Exposition	Parameter
Exposition 1: Expositionsdauer: etwa 48 Stunden (vom Ei bis zum vierten Larven-Stadium)	magnetische Flussdichte: 3 mT

Expositionsdauer	etwa 48 Stunden (vom Ei bis zum vierten Larven-Stadium)

Expositionsquelle	Helmholtz-Spule
Kammer	5000 Eier (und später Würmer) wurden auf einer Platte kultiviert und exponiert
Aufbau	Expositions-System bestand aus 5 Teilen einschließlich eines Leistungsreglers, zwei Helmholtz-Spulen, einem Inkubator, einem Temperaturfühler und einem Temperatur-Kontrollsystem; zwei vertikale Spulen (150 Windungen eines 1 mm-Kupferdrahtes) wurden im Inkubator platziert und parallel geschaltet; drei Kultivierungs-Platten wurden gleichzeitig im Zentrum der Spulen exponiert, wo das Magnetfeld homogen war; ein Silikonschlauch, der mit einem Kondensor verbunden war, wurde um die Spulen gewunden, um die Temperatur bei 20 °C (± 0,10 °C) zu halten
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo	Kontrollproben wurden identisch behandelt, mit Ausnahme der Magnetfeld-Exposition

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	3 mT	-	gemessen	-	-

Shi Z et al. (2015): The energy metabolism in Caenorhabditis elegans under the extremely low-frequency electromagnetic field exposure

Exponiertes System:

molekulare Biosynthese: Genexpression von Genen, die am TCA-Zyklus beteiligt sind: fum-1 und mdh-2 (n=15.000 Würmer) (quantitative Real-time PCR); Proteinexpression von FUM-1 und MDH-2 (n=30.000 Würmer) (Western Blot); Synthese von Arachidonsäure (ArA) und Prostaglandin E₂ (PGE₂) (n=15.000 Würmer) (Gaschromatogrphie-Massenspektrometrie); Proteinexpression der Prostaglandin E₂-Synthase (n=15.000 Würmer) (Western Blot)
oxidativer Stress: Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies (n=300 Würmer) (Dichlorfluorescein-Färbung, Fluoreszenzmikroskopie), gesamte antioxidative Kapazität, Enzymaktivitäten der Superoxid-Dismutase und Katalase (n=15.000 Würmer) (kommerzieller Assay, Spektrophotometrie)

Untersuchtes System:

Untersuchungszeitpunkt:

Die Genexpression von fum-1 und mdh-2 war im Vergleich zur Kontrollgruppe bei den exponierten Würmern signifikant verringert. Diese Wirkung wurde für FUM-1 durch den Western Blot bestätigt. Die Gehalte an Arachidonsäure und Prostaglandin E₂ waren bei den exponierten Würmern im Vergleich zur Kontrolle signifikant erhöht, außerdem war die Proteinexpression der Prostaglandin E₂-Synthase signifikant erhöht.
In den exponierten Würmern war der Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies im Vergleich zu denen der Kontrollgruppe signifikant erhöht, während die gesamte antioxidative Kapazität signifikant verringert war.
Die Autoren schlussfolgern, dass die Exposition bei 50 Hz-Magnetfeldern den Tricarbonsäure-Zyklus und die Prostaglandin E2-Synthese beeinträchtigt und dass diese Veränderungen an oxidative Stress-Reaktionen gekoppelt sind.

Studienmerkmale:

Wang Y et al. (2020): Enhancement in the ATP level and antioxidant capacity of Caenorhabditis elegans under continuous exposure to extremely low-frequency electromagnetic field for multiple generations
Sun Y et al. (2019): Lipidomic alteration and stress-defense mechanism of soil nematode Caenorhabditis elegans in response to extremely low-frequency electromagnetic field exposure
Shi Z et al. (2015): The energy metabolism in Caenorhabditis elegans under the extremely low-frequency electromagnetic field exposure
Kuzna-Grygiel W et al. (2005): Effect of electric power network frequency magnetic field on embryonic development of Ascaris suum (Nematoda)
Miyakawa T et al. (2001): Exposure of Caenorhabditis elegans to extremely low frequency high magnetic fields induces stress responses
Gutzeit HO (2001): Biological Effects Of ELF-EMF Enhanced Stress Response: New Insights And New Questions
Junkersdorf B et al. (2000): Electromagnetic fields enhance the stress response at elevated temperatures in the nematode Caenorhabditis elegans
Bessho K et al. (1995): Biological responses in Caenorhabditis elegans to high magnetic fields