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

[ナノ秒パルス電界による哺乳類細胞の長期持続的細胞膜透過性亢進] med./bio.

Long-lasting plasma membrane permeabilization in mammalian cells by nanosecond pulsed electric field (nsPEF).

掲載誌: Bioelectromagnetics 2007; 28 (8): 655-663

この研究は、ナノ秒パルス電界nsPEFのばく露を受けた哺乳動物細胞における原形質膜のバリア機能を、全細胞パッチクランプ法を用いて調べた。培養中の1つの細胞にnsPEFばく露を与えるための特別な実験装置を開発し、パッチクランプ法との両立性はアーチファクトなく達成されることを確認した。その結果、この研究で初めて、12 kV / cmの単一の60 nsパルスで、膜電位の消失を伴って、細胞膜抵抗を大きくかつ長時間持続して低下させることができることが実験的に示された;細胞株GH3、PC-12、およびJurkat細胞で測定された細胞膜抵抗は、nsPEFばく露から80〜120秒後に約3分の1に低下し、その回復には15分を要した(HeLa細胞では低下しなかった);複数パルスは透過性を増強した(たとえば、GH3細胞の細胞膜抵抗は、5発のパルス列の後で約10分の1に低下した);実験した範囲で言えば、ピペットまたはバス溶液中のCa2+、Mg2+K+、Cs+、Cd2+、EGTA、テトラエチルアンモニウム、または4-アミノピリジンの存在に透過性は依存しなかった、と報告している。

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研究目的(著者による)

This study was performed to evaluate the effects of nanosecond pulsed electric fields on membrane permeabilization of mammalian cells in vitro.

詳細情報

In a first step an experimental setup for nanosecond pulsed electric fields exposure of cell cultures using the patch-clamp technique was developed. Thereafter the cell lines were exposed to a single 60 nanosecond pulse or to multiple 60 nanoseconds pulsed electric fields in different ion milieus. 6-12 experiments were conducted per group.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1:
Modulation type: single pulse
ばく露時間: single pulse of 60 ns

ばく露1

主たる特性
周波数
タイプ
  • electric field
波形
  • single pulse
ばく露時間 single pulse of 60 ns
Modulation
Modulation type single pulse
Pulse width 60 ns
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • pair of tungsten electrodes with 0.125 diameter and a gap of 0.31 mm between them
Sham exposure A sham exposure was conducted.
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
電界強度 12 kV/cm - 計算値 - at cell location
電界強度 22 kV/cm minimum 計算値 - between electrodes
電界強度 24 kV/cm maximum 計算値 - between electrodes

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)

Even a single 60 nanoseconds pulse at 12 kV/cm could cause a profound and long-lasting (at least 100 seconds) reduction of the cell membrane resistance, accompanied by the loss of the membrane potential. Membrane resistance decreased in all investigated cell lines except for the human cervical carcinoma cells. Its recovery could take 15 minutes. Multiple electric pulses also enhanced the cell membrane permeabilization.

研究の種別:

研究助成

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