بررسی اثر میدان‌های الکترومغناطیسی با فرکانس پایین بر روی رده‌ی سلول سرطانی MCF-7

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی و کمیته‌ی تحقیقات دانشجویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

3 دانشیار، دانشکده‌ی فیزیک و مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

4 دانشجوی دکتری، گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه: در سال‌های اخیر، نقش غلظت یون‌ها و کانال‌های یونی در فرایند چرخه‌ی سلول مورد توجه قرار گرفته است. بررسی نقش کانال‌های یونی در حین مراحل مختلف چرخه‌ی سلولی، منجر به کشف رابطه‌ای بین پتانسیل غشای سلول و قدرت تکثیر پذیری سلول شده است. با تغییر پتانسیل غشا در حین وقوع چرخه‌ی سلولی، میدان الکتریکی متغیری ناشی از تغییرات پتانسیل به وجود می‌آید که در تقسیم سلول نقش ایفا می‌کند. در این پژوهش، با اعمال میدان‌های الکترومغناطیسی با فرکانس و شدت متناسب با میدان به وجود آمده در داخل سلول، تأثیر میدان خارجی بر فرایند تقسیم سلول مورد بررسی قرار گرفت.روش‌ها: با استفاده از یک تولید کننده‌ی موج متناوب و یک تقویت کننده، میدان‌های الکترومغناطیسی با سه فرکانس و سه شدت مختلف ایجاد گردید. سلول‌های MCF-7 (Michigan cancer foundation-7) به مدت 24، 48 و 72 ساعت در معرض این میدان‌ها قرار گرفتند. به همراه هر گروه تحت تأثیر میدان، یک گروه شاهد نیز در نظر گرفته شد. تأثیر شدت و فرکانس‌های مورد استفاده بر روی میزان توانایی تکثیر و زنده ماندن رده‌ی سلولی MCF-7 با استفاده از آزمون MTT [3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyltetrazoliumbromide] به دست آمد.یافته‌ها: میزان توقف رشد سلولی برای فرکانس ثابت 125 کیلوهرتز، تحت شدت‌های 00/1، 75/1 و 50/2 میکروتسلا در مدت زمان 24 ساعت به ترتیب برابر با 40/2، 04/6 و 28/9 درصد بود. میزان توقف رشد سلولی برای فرکانس ثابت 125 کیلوهرتز، تحت شدت‌های 00/1، 75/1 و 50/2 میکروتسلا در مدت زمان 48 ساعت به ترتیب برابر 61/5، 66/8 و 95/11 درصد بود. میزان توقف رشد سلولی برای فرکانس ثابت 125 کیلوهرتز، تحت شدت‌های 00/1، 75/1 و 50/2 میکروتسلا در مدت زمان 72 ساعت به ترتیب برابر با 15/11، 26/23 و 82/31 درصد بود. تحت تأثیر شدت ثابت 50/2 میکروتسلا برای فرکانس‌های 175 و 225 کیلوهرتز در مدت زمان 24 ساعت، میزان توقف رشد سلولی به ترتیب برابر 58/6 و 79/6 درصد بود.نتیجه‌گیری: هر چه مدت زمان اعمال میدان الکترومغناطیسی بیشتر باشد، درصد کاهش تکثیر بیشتر است. از طرفی، با افزایش شدت میدان الکترومغناطیسی اعمال شده نیز تأثیر توقف در تکثیر بیشتر می‌شود؛ اما با افزایش فرکانس، افزایش قابل قبولی در میزان توقف تکثیر مشاهده نمی‌شود. با استفاده از نتایج این تحقیق، می‌توان اعمال میدان در این محدوده‌ی فرکانسی و شدت را در ایجاد اختلال در فرایند تقسیم سلولی سلول سرطانی MCF-7 مؤثر دانست.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Influence of Low-Frequency Electromagnetic Fields (ELFs) on MCF-7 Cancer Cells

نویسندگان [English]

  • Daryoush Shahbazi-Gahrouei 1
  • Mohammadhossien Asgarian 2
  • Saeed Setayeshi 3
  • Salman Jafari 4
1 Professor, Department of Medical Physics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 MSc Student, Department of Medical Physics, School of Medicine AND Student Research Committee Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Associate Professor, School of Physics and Energy Engineering, Amirkabir University, Tehran, Iran
4 PhD Candidate, Department of Medical Physics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: The role of ion channels and ion concentrations in cell cycle events is noted in recent years. Investigation of the role of ion channels during different cell cycle phases tend to discover a relationship between the potential of cell membrane and cell proliferation ability. A variable electric field is produced due to changes in cell membrane potential that plays role in cell division. In this study, inducing external fields with similar intensity and frequency proportion to those fields in cell membrane, the effects of low-frequency electromagnetic fields (ELFs) on viability and proliferation ability of MCF-7 cancer cells was evaluated.Methods: Electromagnetic fields with three different intensities and frequencies were produced using an alternative wave generator and an amplifier. MCF-7 cells were exposed to electromagnetic fields (EMFs) for 24, 48 and 72 hour. Along with each treated cell group, a control group was considered. The influence of electromagnetic fields on cells viability and proliferation was examined using MTT [3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyltetrazoliumbromide] assay.Findings: The relative frequency of cell growth inhibition for constant frequency of 125 kHz, for intensities of 1.00, 1.75 and 2.50 microtesla and exposure time of 24 hours was 2.40, 6.04 and 9.28 percent, respectively. For the exposure time of 48 hours and the same frequency and intensities, the relative frequency was 5.61, 8.66 and 11.95 percent, respectively. Under the same conditions and for the exposure time of 72 hours, the relative frequency was 11.15, 23.26 and 31.82 percent, respectively. For constant intensity of 2.5 microtesla and frequencies of 175 and 225 kHz, the relative frequency of cell growth inhibition for 24 hours was 6.58 and 6.79 percent, respectively.Conclusion: The relative frequency of cell proliferation rate reduced with increase of exposure time as well as intensity of electromagnetic fields. However, it does not notably change with increasing frequency. According to finding of this study, it can be concluded that electromagnetic fields with frequency and intensity in this range can disturb the division cycle of MCF-7 cells.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electromagnetic fields (EMFs)
  • Cell growth inhibition rate
  • Membrane potential

مراجع

  1. Ahmadi Z, Shahbazi-Gahrouei D, Hashmi-Beni B, Karbalaee M. Effects of exposure to 900-MHz mobile-telephony radiation on growth and metabolism of human-adipose-derived stem cells. J Isfahan Med Sch 2014; 32(316): 2269-78. [In Persian].
  2. Shahbazi D, Shiri L, Alaei H, Naghdi N, Kermani S, Afrouzi H, et al. The effect of extremely low-frequency magnetic fields on the level of serotonin metabolite in the raphe nuclei of adult male rat. J Isfahan Med Sch 2014; 32(298): 1354-62. [In Persian].
  3. Shahbazi-Gahrouei D, Karbalae M, Moradi HA, Baradaran-Ghahfarokhi M. Health effects of living near mobile phone base transceiver station (BTS) antennae: a report from Isfahan, Iran. Electromagn Biol Med 2014; 33(3): 206-10.
  4. Shahbazi-Gahrouei D, Razavi Sh, Salimi M. Effect of extremely low-frequency (50 Hz) field on proliferation rate of human adipose-derived mesenchymal stem cells. Journal of Radiobiology 2014; 1(2): 31-7.
  5. Razavi S, Salimi M, Shahbazi-Gahrouei D, Karbasi S, Kermani S. Extremely low-frequency electromagnetic field influences the survival and proliferation effect of human adipose derived stem cells. Adv Biomed Res 2014; 3: 25.
  6. Schwiening CJ. A brief historical perspective: Hodgkin and Huxley. J Physiol 2012; 590(Pt 11): 2571-5.
  7. Ouadid-Ahidouch H, Ahidouch A. K+ channel expression in human breast cancer cells: involvement in cell cycle regulation and carcinogenesis. J Membr Biol 2008; 221(1): 1-6.
  8. Spitzner M, Ousingsawat J, Scheidt K, Kunzelmann K, Schreiber R. Voltage-gated K+ channels support proliferation of colonic carcinoma cells. FASEB J 2007; 21(1): 35-44.
  9. Binggeli R, Weinstein RC. Deficits in elevating membrane potential of rat fibrosarcoma cells after cell contact. Cancer Res 1985; 45(1): 235-41.
  10. Foster KR, Schwan HP. Dielectric properties of tissues and biological materials: a critical review. Crit Rev Biomed Eng 1989; 17(1): 25-104.
  11. Takashima S, Schwan HP. Alignment of microscopic particles in electric fields and its biological implications. Biophys J 1985; 47(4): 513-8.
  12. Sowers AE. Characterization of electric field-induced fusion in erythrocyte ghost membranes. J Cell Biol 1984; 99(6): 1989-96.
  13. Goater AD, Pethig R. Electrorotation and dielectrophoresis. Parasitology 1998; 117(Suppl): S177-S189.
  14. Maier H. Electrorotation of colloidal particles and cells depends on surface charge. Biophys J 1997; 73(3): 1617-26.
  15. Gottwald E, Sontag W, Lahni B, Weibezahn KF. Expression of HSP72 after ELF-EMF exposure in three cell lines. Bioelectromagnetics 2007; 28(7): 509-18.
  16. Cameron IL, Short NJ, Markov MS. Safe alternative cancer therapy using electromagnetic fields. The Environmentalist 2007; 27(4): 453-6. [In Persian].
  17. Tofani S, Barone D, Cintorino M, de Santi MM, Ferrara A, Orlassino R, et al. Static and ELF magnetic fields induce tumor growth inhibition and apoptosis. Bioelectromagnetics 2001; 22(6): 419-28.
  18. Pirozzoli MC, Marino C, Lovisolo GA, Laconi C, Mosiello L, Negroni A. Effects of 50 Hz electromagnetic field exposure on apoptosis and differentiation in a neuroblastoma cell line. Bioelectromagnetics 2003; 24(7): 510-6.
  19. Holzel R, Lamprecht I. Electromagnetic fields around biological cells. Neural Network World 1994; 4(3): 327-3.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 33، شماره 362 - شماره پیاپی 362
بهمن و اسفند 1394
صفحه 2137-2142

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 01 شهریور 1394
  • تاریخ بازنگری: 11 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار