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

[電磁界は胚性幹細胞由来の神経前駆細胞におけるアポトーシス関連遺伝子の転写レベルに影響を及ぼす] med./bio.

Electromagnetic fields affect transcript levels of apoptosis-related genes in embryonic stem cell-derived neural progenitor cells.

掲載誌: FASEB J 2005; 19 (12): 1686-1688

この研究は、マウス胚性幹(ES)細胞由来のネスチン陽性神経前駆細胞を用いて、50 Hz電力線磁界をシミュレートした超低周波EMF(ELF-EMF)および1.71 GHzのGSM信号をシミュレートした無線周波EMFRF- EMF)それぞれの影響を調べた。EMFばく露後の影響評価項目は以下の通り:細胞周期調節、アポトーシス関連、神経特異的な遺伝子およびタンパク質転写レベル(定量的RT-PCR分析による);増殖の変化;アポトーシス;細胞遺伝学的影響。その結果、ELF-EMFばく露は、アポトーシス関連遺伝子bcl-2、baxおよび細胞周期調節性“増殖停止DNA損傷誘導性(GADD45)”遺伝子転写産物レベルに有意な影響を与えたが、神経特異的遺伝子は影響を受けなかった;RF-EMFばく露は、神経特異的Nurr1の発現減少させ、baxおよびGADD45 mRNAレベルの上昇させた;RF-EMFの短時間ばく露(6時間)では、DNA二本鎖切断がわずかに一時的に増加したが、48時間ばく露ではそのような影響は見られなかった;ミトコンドリア機能、核アポトーシス細胞増殖、および染色体異常への影響は、ELF-およびRF-EMFのどちらでも観察されなかった;これらの知見は、アポトーシス細胞周期制御に関連する遺伝子転写レベルに一時的な影響を示したが、これらの応答は、細胞生理学の検出可能な変化とは関連しておらず、翻訳および翻訳後レベルでの代償機構が示唆される、と報告している。

研究目的(acc. to editor)

マウス胚性幹細胞(ES)に対する、無線周波(1.71GHz)及び超低周波(50Hz)電磁界の異なる影響(例:異なる転写レベル、遺伝毒性増殖アポトーシス細胞毒性ミトコンドリア機能)を調べること。

詳細情報

神経細胞分化のため、胚体として「懸滴」でES細胞培養した。(EBからの)ネスチン陽性前駆細胞の発生段階で、ばく露を実施した。

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 1.71 GHz
Modulation type: pulsed
ばく露時間: intermittent, 5 min on/30 min off, for 6 h and 48 h
  • SAR: 1.5 W/kg average over time
ばく露2: 50 Hz–1.25 kHz
ばく露時間: intermittent, 5 min on/30 min off, for 6 h and 48 h

ばく露1

主たる特性
周波数 1.71 GHz
タイプ
  • electromagnetic field
特性
  • guided field
ばく露時間 intermittent, 5 min on/30 min off, for 6 h and 48 h
Additional information Uplink band of GSM 1800 system
Modulation
Modulation type pulsed
Pulse width 0.576 ms
Duty cycle 12.5 %
Repetition frequency 217 Hz
Pulse type rectangular
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
チャンバの詳細 Two R14 waveguide chambers containing field and temperature sensors were placed in a humidified incubator (5% CO2, 37°C). Sensor-monitored fans enforced airflow through the waveguide chamber and kept the temperature difference between sham and EMF exposed cultures below 0.2°C.
ばく露装置の詳細 The RF signal was directed via computer-controlled RF switch to one of the waveguide chambers (blinded). Petri dishes (60 mm diameter) were positioned in the H-field maximum of a standing wave and exposed in E-polarization.
Sham exposure A sham exposure was conducted.
Additional information EMF exposure was performed under defined conditions with respect to field strengths, polarization, modulation, and temperature [Kuster et al., 2000].
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
SAR 1.5 W/kg average over time 測定値および計算値 - -

ばく露2

主たる特性
周波数 50 Hz–1.25 kHz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 intermittent, 5 min on/30 min off, for 6 h and 48 h
Additional information Power line signal consisting of a dominant 50 Hz sinusoidal and harmonics up to 1250 Hz. The amplitude distribution of the harmonics was derived from the maximum accepted distortions for power systems by the IEC.
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
チャンバの詳細 Two magnetically shielded four-coil systems [Schuderer et al., 2004] were placed in an incubator. Accurate Pt 100 probes monitoring the airflow temperature and two fans per exposure chamber ensured that the temperature difference between field and sham chambers was kept below 0.2°C.
ばく露装置の詳細 The currents in the bifilar coils were randomly switched parallel for field exposure or non-parallel for sham exposure by computer (blinded). The coil current and consequently the magnetic field was quasi-continuously (30 s intervals) recorded and regulated using resistors providing very low temperature sensitivity.
Sham exposure A sham exposure was conducted.
Additional information The estimated acceleration load due to B-field-induced coil vibrations was <1 m/s² (0.1 g) for the exposed Petri dishes. This acceleration is a factor of 20 above the minimal background level for sham Petri dishes.
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
磁束密度 2 mT unspecified 指定なし - -

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)

データは、超低周波電磁界アポトーシス関連遺伝子(bcl2、bax)及び細胞周期調節遺伝子GADD45の転写レベルに影響を及ぼしたが、神経特異的遺伝子のmRNAレベルは影響されなかったことを示している。神経前駆細胞無線周波電磁界ばく露は、神経特異的Nurr1の下方制御、ならびにbax及びGADD45 mRNAレベル上方制御を生じた。

48時間ではなく6時間の短期的な無線周波電磁界ばく露は、低いレベルの一過性のDNA二本鎖切断の増加を生じた。ミトコンドリア機能、核アポトーシス細胞増殖染色体異常に対する、超低周波及び無線周波電磁界の影響は認められなかった。

データは、電磁界幹細胞由来の神経前駆細胞における転写レベル(アポトーシス及び細胞周期調節に関連)に変化を生じることができるが、これらは細胞の生理学的機能には影響しないかも知れないことを示している。

研究の種別:

研究助成

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