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

[大腸菌細胞の転座活性及び生存に対する異なるELF磁界信号による多様な影響] med./bio.

Various effects on transposition activity and survival of Escherichia coli cells due to different ELF-MF signals.

掲載誌: Radiat Environ Biophys 2004; 43 (4): 265-270

この研究は、正弦波およびパルス波の50 Hzの磁界(実効値0.05 - 1 mT)のばく露(連続58時間)を受けた大腸菌転座活性の変化を調べた。パルス波は方形波で、立ち上がり時間は1 msであった。正弦波ばく露を受けた細菌では、擬似ばく露細菌と比較して有意に低い転座活性を持つコロニーが見られた(著者らの先行研究)が、パルス方形波磁界(PMF)にばく露された細菌では、対照群に比べ、有意に高い転座活性を持つコロニーが見られた、と報告している。その他の知見として、転座活性の増加は、磁界の強度と正の相関を示した;この現象において、PMFばく露コロニーと擬似ばく露コロニーの数とサイズに有意差が観察されなかったため、細菌細胞の増殖は影響を受けなかったと考えている;さらに、大腸菌細胞生存率は、正弦波ばく露では、対照群より有意に上昇したが、PMFばく露の場合、対照群に比べ有意に低下した;これらの知見は、磁界生物学的影響が磁界信号の物理的特性、特に波形に大きく依存することを示唆している、と報告している。

研究目的(著者による)

弱い正弦波磁界を用いた先行研究(publication 9973 参照)では、50Hz磁界(0.1-1mT)にばく露したバクテリアは偽ばく露したバクテリアと比較して、転写活性が有意に低いコロニーを形成することが示された。
これらの実験を、パルス矩形波磁界によって拡張した。

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 50 Hz
ばく露時間: continuous for 58 hours
sinusoidal signal form
ばく露2: 50 Hz
ばく露時間: continuous for 58 hours
rectangular signal form

ばく露1

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 continuous for 58 hours
Additional information sinusoidal signal form
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
チャンバの詳細 Both the active and the sham coils were maintained in an incubator at a constant temperature of 37°C. In each experiment five plates were exposed to MF and five plates were sham-exposed.
ばく露装置の詳細 The exposure system consisted of two pairs of Helmholtz coils, 23 cm diameter, 40 (20+20) turns, which were double-wrapped in order to obtain wound (active coil) or counter-wound configuration. In the counter-wound configuration, the current is the same as in the active coil but the MF is zero (sham). The test plates (Petri dishes, 9 cm in diameter) were placed in the centre of the coil system where the field uniformity was within 1%. Two MF signals were used: a) 50 Hz sinusoidal (SMF) and b) pulsed-square wave (PMF) with a duty cycle of 50% and 50 Hz repetition frequency. The root mean square (rms) of the amplitude of the square signal was the same as that of the sinusoidal signal.
Additional information The background field within the incubator was also measured: the static component (local geomagnetic field) was 35 µT and the AC component was of the order of 0.1 µT, as measured by a very sensitive probe (EMDEX II, Enertech). The experiments were conducted in a blind procedure. The data concerning the SMF have been published previously in the reference article.
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 0.05 mT effective value 測定値 - -
磁束密度 0.1 mT effective value 測定値 - -
磁束密度 0.2 mT effective value 測定値 - -
磁束密度 0.5 mT effective value 測定値 - -
磁束密度 1 mT effective value 測定値 - -

ばく露2

主たる特性
周波数 50 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • rectangular
ばく露時間 continuous for 58 hours
Additional information rectangular signal form
Additional information Duty cycle of 50%. The rise time of the square (from the base line to the peak) was about 1 ms.
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
磁束密度 0.05 mT effective value 測定値 - -
磁束密度 0.1 mT effective value 測定値 - -
磁束密度 0.2 mT effective value 測定値 - -
磁束密度 0.5 mT effective value 測定値 - -
磁束密度 1 mT effective value 測定値 - -

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)

パルス矩形波磁界ばく露したバクテリアは、対照よりも高い転位活性を示した。転位活性の上昇には磁界強度と正の相関があった。ばく露コロニーと偽ばく露コロニーの数及び大きさには有意差は認められなかったことから、この現象はバクテリア細胞の増殖に影響されなかった。

加えて、E. coli細胞の生存能力は、正弦波磁界ばく露した場合は対照よりも有意に上昇し、パルス矩形波磁界ばく露した場合は対照よりも低下した。

これらの実験条件下では、パルス矩形波磁界ばく露転移活性を刺激し、バクテリアの細胞の生存能力を低下させる一方、正弦波磁界ばく露転移移動性を低下させ、細胞の生存能力を高めることが示された。

これらの知見は、磁界生物学的影響は磁気信号の物理的特性、特に波の形状に依存するかも知れない、ということを示唆している。

研究の種別:

研究助成

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