Expressions of Growth Factors Induced by Radiofrequency Radiation

Abstract

The electromagnetic wave range relevant to the radiofrequency (RF, 10 kHz – 300 GHz) still has been regarded as a double-bladed issue having a negative potential of bio-toxicities to human and affirmative possibilities to apply in the medical treatment, beyond a general function of mobile telecommunication. To cite application instances of radiofrequency band in therapeutic potential, RF ablation (RFA) is known to provide a controlled heating modality on microscopic tissue targets based on RF electrical current flow (≤ 500 kHz). On the other hand, the medical application with cellular frequency range (300 MHz – 3 GHz) corresponding to wireless communication system has not been extensively investigated. In this study, we have investigated to make possible applications of radiofrequency (1,763 MHz). To explore whether the exposure of this frequency could induce positive biological effect, we monitored hair growth and wound-healing with the mechanism study of calcium induction. We validated the induction of basic fibroblast growth factor (FGF2) in WI-38 human fibroblasts at the specific absorption rate (SAR) of 10 W/kg for 1h. In treatment of a calcium channel blocker, gadolinium, the expression level of FGF2 was decreased. In addition, we used C2C12 mouse myoblasts and differentiated in order to induce calcium channel, voltage dependent, L-type, alpha 1S (CACNA1S). The expression of FGF2 was increased upon differentiation of C2C12 under RF irradiation and decreased with treatment of si-CACNA1S. On the other hand, the expression of insulin-like growth factor-1 (IGF-1) mRNA in human dermal papilla cells (hDPCs) was significantly induced upon RF radiation. From these results, we suggest that 1,763 MHz RF exposrue stimulates growth factors including FGF2 and IGF-1, and it is expected mobile phone frequency could apply in therapeutic treatment including hair growth or wound-healing.

Radiofrequency 주파수 대역에 해당되는 전자파 영역 (10 kHz – 300 GHz)은 통신에 사용되는 일반적인 기능을 넘어 노출에 대한 효과는 아직도 생체에 부정적인지, 치료 등에 이용 가능한 긍정적인지 가능성을 갖는지에 대한 논란이 지속되고 있다. 긍정적인 효과에 대한 예는 고주파 열치료 (radiofrequency ablation)를 들 수 있다. 500 kHz 이하의 전자파 영역 대를 사용하여 미세 조직을 타켓으로 국부적인 열적 효과를 내어 치료에 사용되는 방법이다. 반면에, 휴대폰 등 이동통신 주파수 대역 (300 MHz – 3 GHz)은 치료 등에 응용된 연구는 아직 보고된 바 없다. 이 연구를 통해 1.763 GHz 전자파의 긍정적인 효과에 대해 모발 성장 및 상처 치유 등에 응용 가능성을 생화학적인 방법과 칼슘효과에 대한 기작을 도입하여 확인하였다. 10 W/kg의 SAR 값으로 1시간을 노출하여 WI-38 섬유아세포에서 성장인자 중 하나인 FGF2 (FGF2)가 발현되는 것을 확인하였다. 칼슘채널을 저해하는 약물인 gadolinium을 사용하였을 경우는 이 성장인자의 발현이 줄어드는 것이 관찰되었다. 추가적으로, C2C12 근육아세포가 분화시킴으로써 칼슘채널을 발현하는 유전자 중 하나인 CACNA1S (calcium channel, voltage dependent, L-type, alpha 1S)가 발현 증가되는 것을 선행연구를 통해 확인하였고, 본 실험에서 FGF2 발현 증가에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또 다른 실험 조건으로 모발성장에 대한 효과를 확인하기 위해서 모낭세포 (hDPCs)를 적용하여 IGF-1의 발현 증가 및 실제 모발에서 유의하게 모발 성장이 진행된 것이 관찰되었다. 실험진행에 사용된 10 W/kg SAR 조건에서 1시간 노출하였을 때는 활성산소 (ROS)가 발생되지 않았고, 세포주기도 변하지 않는 것이 관찰되어 안정성에 대해서도 확인하였다. 본 연구를 통해서 특정한 노출조건에서 휴대폰 주파수가 FGF2 및 IGF-1 등의 성장인자를 유도하는 것을 확인하였고, 모발성장이나 상처 치유 등에 응용이 가능할 것으로 기대할 수 있다.