Die mögliche schädliche Wirkung von 2,45 GHz-Mikrowellenstrahlung auf die Hoden von pränatal exponierten, peripubertären männlichen Ratten.

Im Zusammenhang mit steigender Zahl von teilweiser oder totaler Unfruchtbarkeit der Menschen im reproduktionsfähigen Alter wird dem Problem mehr Aufmerksamkeit gewidmet. Der reproduktive Prozess bei Männern ist sehr empfindlich aufgrund der großen zellulären Diversität und der organisatorischen Komplexität. Daran sind viele verschiedene Organe, Zelltypen und Moleküle beteiligt und die zeitliche und räumliche Koordination muss exakt gesteuert werden. Die Phase der Reifung der Gameten ist sehr anfällig für endo- und exogene Faktoren. Zu den exogenen Faktoren gehören auch elektromagnetische Felder, die zu Unfruchtbarkeit beitragen können. Sie können morphologische und funktionelle Änderungen im reproduktiven System hervorrufen und die männliche Keimbahn schädigen, die Spermatogenese und Spermienreifung. Das kann auch durch Geräte verursacht werden, die bei 2,45 GHz arbeiten, z. B. indem durch nicht-thermische Wirkung oxidativer Stress ausgelöst wird und reaktive Sauerstoffmoleküle (ROS) die Zellen schädigen. Das scheint ein fundamentaler Mechanismus zu sein.

Auch wenn einige Arbeiten keinen Zusammenhang zwischen elektromagnetischen Feldern und Unfruchtbarkeit ergaben, zeigt die Mehrzahl der Arbeiten eine Vielzahl von Wirkungen (freie Radikale, Schäden an DNA und Calcium-Ionenkanälen u. a.). Darunter zeigen die meisten Studien Strukturveränderungen in Zellen und Geweben der Hoden, z. B. Degeneration, Nekrose und Apoptose der Keimzellen, verzögerte Spermatogenese, geringere Spermienproduktion einschließlich verminderte Spermienqualität.

Die Entwicklung des Ungeborenen und seiner Organe ist eine empfindliche Phase und wird in der Gebärmutter durch viele Faktoren beeinflusst. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, wie sich 2,45-GHz-Strahlung in der Gebärmutter auf die Entwicklung der Hoden auswirkt. Das Ziel der Studie war, die Auswirkungen auf die Hoden der im Mutterleib bestrahlten Tiere zu untersuchen, besonders auf mögliche Änderungen in der Struktur, Ultrastruktur und bestimmten immunohistochemischen Parametern bei den 35 Tage alten Nachkommen bestrahlter Mütter.

Von den trächtigen Ratten wurden je 3 Tiere in 2 Gruppen eingeteilt für Kontroll- und Bestrahlungsgruppe. Die Bestrahlungsgruppe bekam täglich 2 Stunden gepulste Ganzkörperbestrahlung (SAR 1,73 W/kg) aus 70 cm Entfernung. Nach der Geburt lebten je 6 männliche Tiere für beide Gruppen ohne Bestrahlung bei den Muttertieren bis Tag 35. Am Tag 35 wurden die rechten Hoden der Nachkommen entnommen, Gewebeschnitte mit Hämatoxylin/Eosin gefärbt und im Lichtmikroskop untersucht. Von 60 zufällig ausgewählten runden Samenkanälchen pro Hoden wurden Durchmesser und Dicke des Epithels der Samenkanälchen gemessen.

Für die elektronenmikroskopische Untersuchung wurden die Hoden mit Toluidinblau gefärbt zur Darstellung der repräsentativen Bereiche der Samenkanälchen. Ultradünne Schnitte wurden mit Uranyalacetat/Bleicitrat kontrastiert. Zur Bestimmung der degenerierten Hodenzellen wurden 5 Abschnitte der linken Hoden im Fluoroszenzmikroskop betrachtet und die FJ-C-positiven Zellen nach Signalstärke ausgewählt und die Gesamtzahl bestimmt. Um das Zellwachstum in den Hoden zu bestimmen wurden 5 histologische Schnitte pro Hoden von 40 Samenkanälchen im Stadium 7 des Epithel-Zyklus verblindet von 2 unabhängigen Histologen untersucht.

Das Hodengewebe der Kontrolltiere zeigte im Lichtmikroskop normale Gewebestrukturen, d. h. regelrechte Samenkanälchen mit kompaktem Interstitium, Membranen mit normaler Kontur, normale Sertoli- und Leydigzellen und gut ausgebildete Blutgefäße. Dagegen sah man bei den Nachkommen der bestrahlten Tiere in den Samenkanälchen Strukturveränderungen verschiedenen Ausmaßes. In einigen Abschnitten der Samenkanälchen sah man unregelmäßige Formen und das Epithel war oft geschädigt. Der Durchmesser der Samenkanälchen war signifikant vermindert (190,3 ± 15,4 zu 219,7 ± 23,8 µm) wie auch die Dicke des Epithels (48,3 ± 8,1 zu 68,2 ± 4,6 µm), der interstitielle Raum war signifikant größer (34,2 ± 3,8 zu 21,7 ± 2,2 µm) als bei den Kontrollen. Dazu kam Desorganisation der Keimzellen, große leere Räume zwischen den Zellbestandteilen und teilweise signifikanter Verlust von Keimzellen. Die abgeschilferten unreifen Keimzellen bildeten oft Ansammlungen in einigen Samenkanälchen mit erweitertem Lumen. Vereinzelt kam es zur Bildung riesiger vielkerniger Zellen im Epithel und man sah starke Erweiterung des Interstitiellen Raums. Die Blutgefäße zeigten normale Zellstrukturen.

Im Elektronenmikroskop war zu sehen, dass das Hodengewebe der Kontrolltiere normal angelegt ist. Das Zytoplasma der Sertolizellen enthielt gut ausgebildete Organellen, war reich an Mitochondrien und Fetttröpfchen, der Zellkern war normal mit gut sichtbarem Nukleolus. Die Spermatogonien und Spermatozyten und Spermatiden waren ebenfalls gut entwickelt. In der bestrahlten Gruppe gab es Unregelmäßigkeiten in den Membranen der Samenkanälchen, Vakuolen im Zytoplasma, geschädigte Organellen der Sertoli-, Keim-, Leydig-, Peritubular- und Endothelzellen zu sehen. Die Verbindungen zwischen benachbarten Sertolizellen (tight junctions) waren oft unvollständig und nekrotische Zellen kamen in den bestrahlten Geweben hochsignifikant häufiger vor als bei den Kontrollen. Die Keimzellen zeigten erhöhte Nekrotisierung und die Anzahl der wachsenden Keimzellen war vermindert. Die Degeneration der Zellen war bei den Kontrollen sporadisch, bei den bestrahlten waren die degenerierten Zellen signifikant erhöht (p<0,01). Degeneriert waren hauptsächlich Spermatogonien und Spermatozyten, die ungleichmäßig im Epithel der Samenkanälchen verteilt waren. Degeneration der Spermatiden war deutlich seltener zu sehen. Das Interstitium war nicht verändert.

Die Ergebnisse attestieren eine schädliche Wirkung der 2,45-GHz-Strahlung auf die Entwicklung von Hoden bei den Nachkommen, wenn weibliche Ratten während der Trächtigkeit der Strahlung ausgesetzt sind. Die Auswirkungen sind Beeinträchtigungen der Gewebe- und Zellstrukturen in den Samenkanälchen und somit der Spermienentwicklung und der reproduktiven Hodenfunktion bei den Nachkommen. Bestrahlung mit 2,45 GHz während der Schwangerschaft sollte vermieden oder minimiert werden. (IW)