Autor(en):
Said-Salman I*, Yassine W, Rammal A, Hneino M, Yusef H, Moustafa M.
* Department of Biochemistry, Faculty of Science, Lebanese University, Hadath.
Libanon
Veröffentlicht in:
Bioelectromagnetics 2021; 42 (7): 575-582
Veröffentlicht: 01.08.2021
auf EMF:data seit 01.12.2021
Weitere Veröffentlichungen: Studie gefördert durch:

Libanesische Universität

Schlagwörter zu dieser Studie:
Gen-/Protein-Expression (allgemein)
Medizinische/biologische Studien
zur EMF:data Auswertung

Auswirkungen von Wi-Fi-Hochfrequenz-Bestrahlung auf Carbapenem-resistente Klebsiella pneumoniae.

Effects of Wi‐Fi Radiofrequency Radiation on Carbapenem‐Resistant Klebsiella pneumoniae.

Original AbstractÜbersetzung n.n. vorhanden!

Exposition:

2450 MHz
Mobiles Internet/WLAN
Exponiertes System:
Klebsiella pneumoniae

EMF:data Auswertung

Zusammenfassung

In der Nähe von Telekommunikationsstationen wurden einige opportunistische Bakterien gefunden, die gegen viele Antibiotika resistent sind (multiresistent). Forschung in diesem Bereich ist von großem Interesse und nötig, um Schutzmaßnahmen gegen das Auftreten von Antibiotika-resistenten Organismen in der Umwelt ergreifen zu können. Der nicht-ionisierenden Strahlung von WLAN und Smartphones im Bereich 2,4 GHz sind Tiere, Pflanzen, Mikroorganismen und vor allem Menschen täglich ausgesetzt, da sie weltweit in Haushalt, Beruf und an öffentlichen Plätzen genutzt wird.

Organismen und Bakterien können durch nicht-thermische oder thermische Wirkungen beeinflusst werden, es können bakterielle Virulenzfaktoren wie Antibiotikaresistenz und Biofilmbildung entstehen, die eine Erkrankung nach Infektion begünstigen. Bakterien können sich als Reaktion auf Stress zusammenballen und einen Biofilm aus einer Polysaccharid-Matrix bilden. Der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zufolge stellt die Antibiotikaresistenz eine weltweite Gesundheitskrise dar.

K. pneumoniae ist ein gramnegatives, opportunistisches Stäbchenbakterium, das Krankenhausinfektionen (nosokomiale Infektionen) hervorruft und immer virulenter geworden ist. Der Haupt-Mechanismus der Carbapenem-Resistenz ist, dass K. pneumoniae ein Enzym namens Carbapenemase (KPC) über das Gen blaKPC bildet, wodurch diese Art der Antibiotika unwirksam wird. Ziel dieser Studie ist, die Wirkung nicht-ionisierender und nicht-thermischer Strahlung auf die Virulenz der Mikroorganismen zu untersuchen, besonders in Bezug auf das Auftreten multiresistenter Bakterien. Die Forscher haben untersucht, ob WLAN-Strahlung die Eigenschaften der pathogenen Carbanemen-resistenten K. pneumonia-Zellen beeinflusst im Hinblick auf morphologische Veränderungen, Verhalten gegenüber Antibiotika und Biofilm-Bildung sowie die Expression von Genen, die mit der Biofilmproduktion und dem Quorum-sensing (QS) zu tun haben (bcsA, mrkA, and luxS). Quorum-sensing in Bakterien ist die Regulation der Genexpression als Reaktion auf ständig wechselnde Zelldichten. QS-Bakterien bilden chemische Signalmoleküle, deren Konzentration je nach Zelldichte ansteigt. So wird unter vielen anderen physiologischen Zellprozessen Virulenz, Antibiotika- und Biofilmherstellung gesteuert. Durch QS können sich Bakterien an Änderungen der Umweltbedingungen anpassen. Die Evolution von QS in Bakterien könnte einer der ersten frühen Schritte in der Entwicklung hin zu vielzelligen Organismen gewesen sein.

Quelle: ElektrosmogReport Dezember 2021 | 27. Jahrgang, Nr. 4

Studiendesign und Durchführung

Zur Untersuchung der Wirkung auf andere Antibiotika wurden Gentamycin und Colistin eingesetzt, als Strahlenquelle diente ein 2,4-GHz-WLAN-Router, die Antenne stand in einem abgeschirmten Inkubator 30 cm von den Bakterienkulturen entfernt, die Temperatur betrug konstant 36 ± 1 °C. Das Feld von 6 V/m = 0,05 W/m² wurde konstant an den Kulturen gemessen, die WLAN-Strahlung wirkte 1, 5, 10, 20, 24 und 48 Stunden kontinuierlich ein. Jede Kontrolle stand in einem Faraday-Käfig bei gleicher Temperatur. Die bei 37 °C geschüttelten 24-Stunden-Bakterienkulturen wurden im Elektronenmikroskop auf morphologische Veränderungen untersucht. Für die Bestimmung der Antibiotikaresistenz gegenüber Colistin und Gentamycin wurden die Zellen 1, 5, 10 und 20 Stunden bestrahlt; die Empfindlichkeit für Antibiotika wurde mit der Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration durchgeführt (MHK). Die Messung der Biofilmbildung erfolgte mit Kristallviolett bei 595 nm. Für die RNA-Extraktion standen die Proben unter Schütteln über Nacht bei 37 °C, die WLAN-Bestrahlung dauerte 24 Stunden. Von jedem Ansatz gab es 3 Wiederholungen.

Ergebnisse

Die Antibiotikaresistenz gegen Gentamycin und Colistin zeigte nach 1, 5, 10 und 20 Stunden Bestrahlung lediglich nach 5 Stunden Unterschiede im Vergleich zu den Kontrollen, und zwar erhöhte Empfindlichkeit bei beiden Antibiotika, eine nicht-lineare Reaktion. Davor und danach war die gewohnte Resistenz vorhanden. Elektronenmikroskopisch erschienen einige morphologische Veränderungen in den Zellmembranen der Bakterienzellen innerhalb der 24-Stunden-Bestrahlung. Das waren Störungen in Zellwand, Zellmembran und Protoplasma: Zytoplasma war ausgetreten und Zelltrümmer waren zu sehen. Die Bildung des Biofilms war signifikant 1,3- und 2,1-fach erhöht gegenüber den Kontrollen nach 24 bzw. 48 Stunden der WLAN-Bestrahlung. Die relative Expression der Gene luxS, bcsA und mrkA zeigte ebenfalls Unterschiede: signifikante Hochregulation der Gene der bestrahlten gegenüber den unbestrahlten Zellen.

Schlussfolgerungen

Die 24-Stunden-Bestrahlung der Zellen mit 2,4 GHz eines WLAN-Routers führte zu einer nicht-linearen Reaktion der Bakterienzellen von Klebsiella pneumoniae auf die Antibiotika Gentamycin und Colistin. Nach 5 Stunden Wachstum befinden sich die Bakterienzellen inmitten der exponentiellen Wachstumsphase mit entsprechender Genexpression. Die Ergebnisse bestätigen die Gültigkeit der Fenster-Theorie. Die Fähigkeit, Biofilme zu bilden, war bei den bestrahlten Zellen signifikant stärker ausgeprägt als bei den Kontrollen. Zudem gab es höhere Konzentrationen der mRNA von bcsA-, mrkA- und luxS. Biofilme schützen die Bakterien u. a. vor Änderungen des pH-Wertes, Nährstoffmangel und Antibiotika.

Die Stelle des Angriffs von Colistin auf die Zelle ist die bakterielle Zellwand, Gentamycin durchdringt die Porin-Kanäle in der Zellwand gramnegativer Bakterien. Wenn Gentamycin an die 30s-Untereinheit der Ribosomen gebunden ist, wird die Proteinsynthese verhindert. Aufgrund der Ergebnisse dieser Experimente kann man schließen, dass WLAN-Strahlung einen Eingriff auf den Zellkörper der Bakterien haben könnte. Die Strahlung bewirkt Änderungen der Zellmembranen und fördert das Eindringen von Substanzen durch die Membran-Kanäle, was eine Änderung der Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika herbeiführt. Die Daten legen nahe, dass WLAN-Strahlung Bakterien stresst, es kommt zu einer Veränderung der Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika, der Morphologie und der Biofilm-Bildung. (IW)