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

[ナノ秒パルス電界（nsPEF）はヒト結腸がん細胞に対して直接的な電界効果および生物学的効果を誘導する] med./bio.

Nanosecond pulsed electric fields (nsPEF) induce direct electric field effects and biological effects on human colon carcinoma cells

著者: Hall EH, Schoenbach KH, Beebe SJ
掲載誌: DNA Cell Biol 2005; 24 (5): 283-291
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この研究は、ナノ秒パルス電界（nsPEF：高い電界強度（kV / cm）および高出力（メガワット）の超短パルスであるが、エネルギー密度（mJ / cc）は低い）ばく露をHCT116細胞（p53 +/+およびp53-/-）に与え、膜の完全性、ホスファチジルセリンの外在化、カスパーゼ活性化、および細胞生存について分析を行った。またnsPEFへの応答におけるp53の役割を評価した。その結果、HCT116p53+/+およびp53-/-の両方の細胞で、パルス幅および/または電界の減少とともに細胞膜効果の減少が観察された；一方、パルスばく露後に、エチジウムホモ二量体-1およびアネキシンV-FITCを添加すると、p53 +/+細胞においてp53-/-細胞よりも大きな蛍光が測定され、細胞膜でのパルス後のp53依存性の生物学的効果が示唆された；また、p53-/-細胞においてのみ、パルスばく露細胞でのカスパーゼ活性がパルス無ばく露細胞よりも有意に高かった；HCT116細胞は、nsPEFsばく露における生存率がHL-60およびJurkat細胞よりも高いが、HCT116p53-/-細胞よりもHCT116p53+/+細胞の方がさらに生存率が高かった、と報告している。

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研究目的（著者による）

To study the role of p53 during nanosecond pulsed electric fields (nsPEF) exposure.

詳細情報

Colon carcinoma cells (HCT116p53+/+ and p53-/-) were used, providing a knockout cell line that specifically tests the role of p53.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1:
  • unspecified
Modulation type: single pulse
ばく露2:
  • unspecified
Modulation type: single pulse

ばく露1

主たる特性
周波数
  • unspecified
タイプ
  • electric field
波形
  • pulsed
Modulation
Modulation type single pulse
Pulse width 60 ns
Additional information

1, 3 or 5 pulses were applied.
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
  • pulse generators with 10-Ω impedance [Schoenbach et al., 2001]
ばく露装置の詳細 Cells in Hanks balanced salt solution were placed in 0.1-cm gap Bio-Rad gene Pulser® cuvettes.
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
電界強度 60 kV/cm maximum - - 16, 26, 40, 60 kV/cm

ばく露2

主たる特性
周波数
  • unspecified
タイプ
  • electric field
波形
  • pulsed
Modulation
Modulation type single pulse
Pulse width 300 ns
Additional information

1, 3 or 5 pulses were applied.
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 値 種別 Method Mass 備考
電界強度 60 kV/cm maximum - - 12, 18, 26, 40, 60 kV/cm

Reference articles

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:
  • ばく露後

研究の主なアウトカム（著者による）

The data indicate direct electric field effects on the HCT116 colon carcinoma cells as well as biological responses from the cells that are dependent and independent of p53. Exposure to nsPEF reveals p53-dependent actions on cell survival including effects on the plasma membrane.
Decreasing plasma membrane effects were revealed in both HCT116p53+/+ and p53-/- cells with decreasing pulse durations and/or decreasing electric field strengths. However, addition of ethidium homodimer-1 (to measure plasma membrane permeability/integrity) and Annexin-V-FITC (indicates the phosphatidylserine externalization) post-pulse produced greater fluorescence in p53-/- versus p53+/+ cells, suggesting a post-pulse p53-dependent biological effect at the plasma membrane.
Caspase activity was significantly higher only in the p53-/- cells.
HCT116 cells exhibited greater survival in response to nsPEFs than HL-60 cells and Jurkat cells, but survival was more evident for HCT116p53+/+ cells than for HCT116p53-/- cells.

研究の種別:

研究助成

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