研究のタイプ: 医学/生物学の研究 (experimental study)

[ナノ秒電界によるホスファチジルセリンの転座] med./bio.

Nanoelectropulse-Induced Phosphatidylserine Translocation.

掲載誌: Biophys J 2004; 86 (6): 4040-4048

この研究は、超短パルスばく露を受けた細胞の応答を調べた。特に膜リン脂質の再配列に焦点を当てた。その結果、パルス幅ナノ秒ではなくマイクロ秒の場合、活発に代謝しているJurkat細胞ホスファチジルセリン(PS)の外在化を引き起こすのに必要な7 nsパルスの最小電界強度は、膜コンダクタンス上昇を伴う膜貫通電位を生じさせることを示した;パルス繰り返し周波数2〜2000 Hzで送達されるナノ秒電界パルス列が同様の作用を持つことを示した;ナノ秒電界パルス誘発するPS外在化において、外部媒質中にカルシウムは必要でないことを示した;これらの実験で用いたパルスばく露は、細胞内または細胞外にジュール加熱を引き起こさなかった、と報告している。

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研究目的(著者による)

To study the membrane phospholipid rearrangement that appears after ultrashort pulse exposure and to evaluate the electrophysical boundaries of the pulsed field exposures that produce membrane phospholipid translocation.

詳細情報

Phosphatidylserine (PS) is a key phospholipid component of eucaryotic cell membrane and found almost exclusively on inner leaflet of the plasma membrane lipid bilayer in normal healthy cells. PS externalization is an important physiological signal.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 20 Hz
Modulation type: pulsed
ばく露時間: 50 pulses
  • 電界強度: 4,000 kV/m maximum (0, 1, 1.5, 2.5, 3.5, 4 MV/m)
ばく露2: 2 Hz–2 kHz
Modulation type: pulsed
ばく露時間: 50 pulses
ばく露3:
  • unspecified
Modulation type: pulsed
ばく露時間: not given in the article
ばく露4:
  • unspecified
Modulation type: pulsed
ばく露時間: not given in the article

ばく露1

主たる特性
周波数 20 Hz
タイプ
  • electric field
ばく露時間 50 pulses
Modulation
Modulation type pulsed
Pulse width 7 ns
Rise time 2 ns
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • mosfet based, inductive adding pulse generator with a spark gap mounted on the microscope stage
ばく露装置の詳細 Cells were placed in a rectangular channel (100 µm wide, 30 µm deep, 12 mm long) with gold plated electrode walls microfabricated on a glass microscope slide
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
電界強度 4,000 kV/m maximum - - 0, 1, 1.5, 2.5, 3.5, 4 MV/m

ばく露2

主たる特性
周波数 2 Hz–2 kHz
タイプ
  • electric field
ばく露時間 50 pulses
Additional information The following pulse repetition rate were used: 0 Hz, 2 Hz, 20 Hz, 200 Hz and 2000 Hz
Modulation
Modulation type pulsed
Pulse width 7 ns
Rise time 2 ns
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
電界強度 2,500 kV/m - - - -

ばく露3

主たる特性
周波数
  • unspecified
タイプ
  • electric field
ばく露時間 not given in the article
Modulation
Modulation type pulsed
Pulse width 1 µs
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
電界強度 1,000 kV/m - - - with 30 µJ/pulse

ばく露4

主たる特性
周波数
  • unspecified
タイプ
  • electric field
ばく露時間 not given in the article
Modulation
Modulation type pulsed
Pulse width 30 ns
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • E1と同じ装置
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
電界強度 2,500 kV/m - - - with 5µJ/pulse

ばく露を受けた生物:

方法 影響評価項目/測定パラメータ/方法

研究対象とした生物試料:
調査の時期:
  • ばく露中

研究の主なアウトカム(著者による)

1.5 MV/m pulses produce an intermediate level of PS translocation, above background but less than maximum response observed with higher amplitudes, indicating that the field threshold for PS externalization with 7 ns pulses lies between 1.0 and 1.5 MV/m. At higher field strengths a plateau in the response is revealed. Pulses of 2.5, 3.5, and 4.0 MV/m induce PS translocation in approximately the same fraction of the population (30-40% of the cells). Varying the pulse repetition rate over three orders of magnitude for 50 pulses, 7 ns, 2.5 MV/m exposures reveals a decline in PS externalization at 2000 Hz and an enhancement at 2 Hz.
It is also shown that nanoelectropulse-induced phosphatidylserine translocation does not require calcium in the external medium, and that the pulse regimens used in these experiments do not cause significant intra- or extracellular Joule heating.

研究の種別:

研究助成

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