Autor(en):
Özsobacı NP*, Ergün DD, Tunçdemir M, Özçelik D.
* Biophysics Department, Cerrahpasa Medical Faculty, Istanbul University-Cerrahpasa, Istanbul.
Türkei
Veröffentlicht in:
Biol Trace Elem Res. 2020 Apr [im Druck]
Veröffentlicht: 17.07.2019
auf EMF:data seit 26.02.2020
Weitere Veröffentlichungen:
Medizinische/biologische Studien
zur EMF:data Auswertung

Schützende Wirkung von Zink auf durch 2,45 GHz elektromagnetische Strahlung induzierten oxidativen Stress und Apoptose in HEK293-Zellen.

Protective Effects of Zinc on 2.45 GHz Electromagnetic Radiation-Induced Oxidative Stress and Apoptosis in HEK293 Cells.

Original AbstractÜbersetzung n.n. vorhanden!

Exposition:

2450 MHz

EMF:data Auswertung

Zusammenfassung

Die Mehrzahl der jüngsten epidemiologischen und experimentellen Studien deutet darauf hin, dass akute oder chronische Belastung mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern (HF-EMF) verschiedener Frequenzbereiche unterschiedliche Krankheiten begünstigen kann. Dazu gehören unter anderem Krebs, immunologische Störungen, Schädigungen der Blut-Hirn-Schranke, Kopfschmerzen, neuropsychatrische Wirkungen und hormonelle Veränderungen. Die schädlichen biologischen Auswirkungen der HF-EMF werden oftmals mit der Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) in Verbindung gebracht. Zink ist ein essentielles Spurenelement, welches eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von zellulären Prozessen, wie z.B. Zellwachstum, Zellteilung, Differenzierung und Stoffwechsel spielt. Es ist bekannt, dass Zink biologischen Strukturen Schutz vor freien Radikalen und damit oxidativem Stress bietet. Das Ziel der hier vorgestellten Studie war es, die Auswirkungen von 2,45 GHz Hochfrequenzstrahlung auf eine Nierenzelllinie (HEK293) und mögliche schützende Eigenschaften von Zink vor dieser Strahlung zu untersuchen.

Quelle: ElektrosmogReport März 2020 | 26. Jahrgang, Nr. 1

Studiendesign und Durchführung

Die Zellkulturen der HEK293-Nierenzelllinie wurden in vier Versuchsgruppen unterteilt: Kontrolle, 2,45 GHz bestrahlt, 2,45 GHz bestrahlt + 50 µM Zink und 2,45 GHz bestrahlt + 100 µM Zink. 48 Stunden vor der Bestrahlung wurde das Zellkulturmedium ausgetauscht und bei den Zink-Gruppen die jeweilige Menge ZnSO4 hinzugegeben. Anschließend folgte eine Bestrahlung mit 2,45 GHz. Als Strahlungsquelle diente ein spannungsgesteuerter Oszillator mit einer Monopolantenne. Die Zellen wurden 18 cm entfernt von der Monopolantenne platziert, was in einem Leistungspegel von -40 dBm und einer Feldintensität von 2 V/m resultierte. Nach der Bestrahlung wurden verschiedene Parameter analysiert, um die Auswirkungen zu bestimmen. Malondialdehyd-Konzentration (MDA) wurde als Oxidationsmarker genutzt. MDA entsteht bei Oxidation von Lipiden, die z.B. in Zellmembranen vorkommen Außerdem wurde die Aktivität des antioxidativen Schutzenzyms Superoxiddismutase (SOD) bestimmt. Des Weiteren wurde Apoptose (programmierter Zelltod) mittels TUNEL-Färbung bzw. immunohistochemischer Färbung von Apoptosemarkern (aktive Caspase-3 und Bcl-2) analysiert. Caspase-3 und Bcl-2 sind Proteine, welche im Fall von Caspase-3 auf Apoptose hindeuten, während Bcl-2 einen anti-apoptotischen Marker darstellt.

Ergebnisse

Die Überprüfung des oxidativen Stresses zeigte ein eindeutiges Bild. Der Marker für oxidativen Stress MDA war in der bestrahlten Gruppe ohne Zinkzugabe signifikant höher als in der Kontrollgruppe. Beide Gruppen mit Zinkzugabe (EMF + 50 µM Zink und EMF + 100 µM Zink) wiesen niedrigere MDA-Konzentrationen auf als die bestrahlte Gruppe ohne Zink. Die Aktivität des oxidativen Schutzenzyms SOD war in der bestrahlten Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant verringert. Auch hier konnte die Zugabe von Zink diesem Effekt entgegenwirken. Sowohl 50 µM als auch 100 µM Zink konnten die SOD-Aktivität signifikant erhöhen. Diese Resultate weisen darauf hin, dass die Bestrahlung mit 2,45 GHz oxidativen Stress in den Nierenzellen auslöste und dieser durch die Zugabe von Zink abgemildert werden konnte. Als nächstes untersuchte die Arbeitsgruppe die Auswirkung des oxidativen Stresses auf die Zellen in Form von Apoptose (programmiertem Zelltod). Die TUNEL-Färbung zeigte eine signifikant erhöhte Anzahl von apoptotischen Zellen nach Bestrahlung ohne Zinkzugabe im Vergleich zur Kontrolle. Die Inkubation der Zellen mit Zink (50 µM und 100 µM) verringerte die Anzahl der apoptotischen Zellen im Vergleich zu der bestrahlten Gruppe ohne Zink signifikant. Die immunohistochemische Färbung des anti-apoptotischen Markers Bcl-2 war bei der bestrahlten Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant vermindert. Der Vergleich der bestrahlten Gruppe ohne Zink mit der bestrahlten Gruppe + 50 µM Zink zeigte keine signifikanten Unterschiede. Die 100 µM Zinkzugabe hingegen führte zu einer signifikant erhöhten Anzahl an Bcl-2-positiven Zellen im Vergleich zur bestrahlten Gruppe ohne Zink. Die Analyse des pro-apoptotischen Markers Caspase-3 zeigte eine signifikante Erhöhung Caspase-3-positiver Zellen nach Bestrahlung im Vergleich zur Kontrolle. Die Inkubation der Zellen mit beiden Zinkkonzentrationen verminderte die Anzahl Caspase-3-positiver Zellen gegenüber der bestrahlten Gruppe ohne Zinkzugabe. Die Überprüfung der Apoptose nach Bestrahlung weist also daraufhin, dass das hochfrequente elektromagnetische Feld Zellsterben begünstigt und diese Wirkung durch die Zugabe von Zink vermindert werden kann.

Schlussfolgerungen

Die Wissenschaftler konnten demonstrieren, dass die Bestrahlung der Nierenzelllinie HEK293 mit 2,45 GHz Hochfrequenzstrahlung oxidativen Stress in den Zellen verursacht. Des Weiteren beobachteten sie eine verstärkte Apoptose (programmierten Zelltod) nach der Bestrahlung. Beide Wirkungen der Strahlung konnten durch die Zugabe von Zink abgeschwächt werden. Die Daten weisen darauf hin, dass Zink durch seine antioxidative Wirkung (Reduktion der Lipidperoxidation und Erhöhung der SOD-Aktivität) die Zellen schützt. Außerdem fördert Zink die Bildung des anti-apoptotischen Proteins Bcl-2 und unterdrückt die Bildung des pro-apoptotischen Proteins Caspase-3, sodass weniger Zellsterben stattfindet. Die Autoren weisen darauf hin, dass die schützende Wirkung von Zink vor oxidativem Stress damit zusammenhängen könnte, dass dieses in der Struktur von Schutzproteinen, wie Kupfer/Zink SOD und Metallothioneinen vorkommt. Es seien aber weitere Studien notwendig, um eine mögliche Rolle von Zink als Schutz vor den schädlichen Auswirkungen von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern in HEK293-Zellen zu bestätigen. (RH)