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

[カチオンリポゾームトラッピング炭酸脱水酵素の透過性に対する低周波、低振幅磁界の影響　2.　表面の酵素の関与は見られない] med./bio.

Effect of low frequency, low amplitude magnetic fields on the permeability of cationic liposomes entrapping carbonic anhydrase: II. No evidence for surface enzyme involvement

著者: Ramundo-Orlando A, Mattia F, Palombo A, D'Inzeo G
掲載誌: Bioelectromagnetics 2000; 21 (7): 499-507
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この研究は、著者らの先行研究の続編である。先行研究は、7Hz正弦波磁界（ピーク値50μT）と平行な静磁界（50μT）の組み合わせ磁界が、炭酸脱水酵素（CA）を与えたリポソーム（DPPC:Chol:SA=飽和脂質：コレステロール：ステアリルアミンの3成分混合脂質膜リポソーム）の基質の拡散速度の有意な上昇を引き起こすことを示し、脂質膜表面のSAの電荷の直接的な関与も示した。また、反応速度論的研究で、CAは、主に脂質モル比5:3:2のリポソームで取り込まれたが、少量（17 %）の酵素は、これらカチオン性リポソームの外面にも存在したことも示した。今回は、ELF-EMFばく露後のCAに関して、定常状態速度論研究を行った。その結果、ばく露試料と擬似ばく露試料の間に、見かけ上の動力学定数K(m)の有意差は観察されなかった；対照的に、ばく露後の見かけの最大反応速度V（max）は約2倍上昇した；ばく露試料において、脂質二重層全体の基質の拡散速度上昇の関数として、酵素活性の有意な増加が観察された；以上の知見から、磁界により5:3:2リポソーム外面のCAの立体構造が変化するとする仮説は、著者の先行研究での観察の説明として除外され、ELF相互作用における二重層SAの役割が支持された、と報告している。

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研究目的（著者による）

Previous observations (see publication 3933) indicate that combined 7 Hz sinusoidal and parallel static magnetic fields can induce a significant increase in diffusion rate of substrate across carbonic anhydrase-loaded liposomes. A direct involvement of charges of stearylamine on the lipid membrane surface was also found.
In this study the influence of 7 Hz magnetic fields (Bdc=50 µT and Bacpeak=50 µT) on the kinetic of carbonic anhydrase located on the external surface of liposomes was examined. Specifically, it was evaluated whether conformational changes in the catalytic and/or substrate-binding sites of the enzyme might cause the observed effect on carbonic anhydrase-loaded liposomes.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 7 Hz
ばく露時間: 60 min

ばく露1

主たる特性
周波数 7 Hz
タイプ
  • magnetic field
波形
  • sinusoidal
ばく露時間 60 min
Additional information + static field
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
  • perpendicular nested coils
チャンバの詳細 3 cm³ silica cuvette
ばく露装置の詳細 field components perpendicular to cuvettes
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
磁束密度 50 µT - 備考を参照のこと。 - static field (DC)
磁束密度 50 µT peak 備考を参照のこと。 - AC field
Additional parameter details

earth MF: x:0.07 +- 0.45 µT y: 14.15 +- 0.5 µT z: 17.36 +- 0.5 µT ambient: z: 0+- 0.5 µT peak

Reference articles

  • Ramundo-Orlando A et al. (2000): [カチオンリポゾームトラッピング炭酸脱水酵素の透過性に対する低周波、低振幅磁界の影響　1.　帯電脂質が関与する証拠]

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）

No difference in the apparent Km (Michaelis-Menten constant) between exposed and sham-exposed samples was revealed. On the contrary the apparent Vmax (maximal velocity of an enzyme-catalyzed reaction) was increased by approximately a factor of 2 after exposure. In spite of the proteolytic digestion (proteinase K incubation) of this external carbonic anhydrase, a significant increase of enzymatic activity, as a function of increase in the diffusion rate of substrate across the lipid bilayer, was found in the exposed samples.
Based on these data, a conformational change induced by the field on the carbonic anhydrase located on the external surface of liposomes is excluded as an explanation for previous observations, supporting the primary role of bilayer stearlyamine in the interaction with ELF.
A model of extremely low frequency interaction explaining the physical phenomenon induced on the dipole of stearylamine has been developed.

研究の種別:

研究助成

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