Wirkung des hochfrequenten Feldes der 5G-Kommunikation auf das fäkale Mikrobiom und Metabolom-Profil bei Mäusen.

Die Einführung von 5G-Kommunikationsgeräten, die momentan im Bereich bis 6 GHz operieren, hat dazu geführt, dass mögliche gesundheitsschädliche Wirkungen in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt sind. Eine Reihe von Studien berichten von potenziell schädlichen Wirkungen von Mobilfunk, es existieren jedoch wenig biologische Studien zu Frequenzen jenseits der 4 GHz. Die Darmflora spielt eine wichtige Rolle für die menschliche Gesundheit. Zahlreiche Publikationen konnten demonstrieren, dass die Darmflora nicht nur gastrointestinale Funktionen, sondern auch die Physiologie des zentralen Nervensystems und damit das Verhalten beeinflussen kann. Die Autoren der vorliegenden Studie beschrieben in der jüngeren Vergangenheit, dass 4,9-GHz-Hochfrequenzbefeldung (eine häufig genutzte Frequenz bei 5G) imstande war, depressionsähnliches Verhalten in Mäusen auszulösen. Die im Folgenden vorgestellte Studie untersuchte die Auswirkung von 4,9-GHz-Hochfrequenz auf das Mikrobiom- und Metabolomprofil im Mäusekot, um Rückschlüsse auf die Folgen von 5G-Mobilfunk auf die Interaktion zwischen Wirt und Darmflora ziehen zu können.

Die Wissenschaftler befeldeten 9-wöchige Mäuse (n = 8) mit einer Frequenz von 4,9 GHz und einer durchschnittlichen Leistungsdichte von 50 ± 2,5 W/m², über einen Zeitraum von 21 Tagen 1 h pro Tag. Nach der letzten Befeldung wurden Kotproben gesammelt und anschließend mikrobiell und metabolomisch untersucht. Um die Vielfalt des Darmbioms zu bestimmen, wurde über die Chao- und Shannon-Indizes die Alpha-Diversität bestimmt. Außerdem wurde eine Hauptkomponentenanalyse der gewichteten Bray-Curtis-Dissimilarität zur Erfassung der Beta-Diversität durchgeführt. Das Mikrobiom wurde mittels 16S-rRNA-Sequenzierung analysiert. Die Quantifizierung der Metabolite wurde mittels Hochdurchsatz-Flüssigkeitschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung durchgeführt. Die bioinformatische Untersuchung wurde auf der Majorbio Cloud Plattform durchgeführt.

Es wurde eine Abnahme der Alpha-Diversität des Darmbioms in den Kotproben befeldeter Mäuse festgestellt, die jedoch keine statistische Signifikanz erreichte. Die Bestimmung der Beta-Diversität zeigte jedoch eine unterschiedliche Zusammensetzung der mikrobiellen Darmflora zwischen befeldeter und schein-befeldeter Gruppe. Auf der Phylum-Ebene sind „Firmicutes“ und „Bacteroidetes“ die dominierenden Mikroben der Maus-Darmflora. „Bacteroidetes“ waren im Kot der Schein-Gruppe signifikant angereichert, während „Firmicutes“ bei der befeldeten Gruppe signifikant überrepräsentiert waren. Das Verhältnis von „Bacteroidetes“ zu „Firmicutes“ war nach Befeldung signifikant verändert. Ein Kladogramm wies ebenfalls auf Unterschiede der phylogenetischen Verteilung des Mikrobioms zwischen Schein- und befeldeter Gruppe hin. Auch die Untersuchung auf der Gattungsebene wies signifikante Unterschiede zwischen den beiden Gruppen auf. Insgesamt lassen die Resultate auf eine veränderte Zusammensetzung der Darmflora nach Befeldung schließen. Über einen Metabolomik-Ansatz wurden 141 herunterregulierte und 117 hochregulierte Metaboliten in der befeldeten Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe identifiziert, 57 davon konnten einem funktionellen KEGG-Stoffwechselweg zugeordnet werden. Die KEGG-Analyse zeigte, dass die unterschiedlichen Metaboliten signifikant im Arginin-/Prolinstoffwechsel, Tryptophan-Stoffwechsel und Pyrimidin-Stoffwechsel angereichert waren. Eine Korrelationsanalyse zeigte eine signifikante Übereinstimmung zwischen veränderten Metaboliten und Mikroben.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die 4,9-GHz-Befeldung zu signifikanten, korrelierenden Veränderungen der Darmflora und des metabolischen Profils bei Mäusen geführt hat. Die Funktionen von Mikroorganismen des menschlichen Verdauungstraktes beinhalten Stoffwechsel, Verdauung, Absorption der Nährstoffe und Immunregulierung, um physiologische Körperfunktionen aufrechtzuerhalten. Die veränderten Metaboliten sind in Aminosäure-Stoffwechselwegen angereichert, welche unter anderem Auswirkungen auf physiologische Funktionen des Gehirns besitzen können. So ist beispielsweise verringerte NAAG (N-Acetylaspartylglutaminsäure) mit kognitiven Defiziten bei Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen assoziiert. Tryptophan ist der einzige Grundstoff für den Neurotransmitter Serotonin. Zum jetzigen Zeitpunkt vermuten die Autoren jedoch lediglich einen Zusammenhang zwischen gestörtem Darmmikrobiom, Stoffwechsel und depressionsähnlichem Verhalten, was die Arbeitsgruppe in einer früheren Studie über 4,9-GHz-Auswirkungen beobachtet hatte. Sie hypothetisieren, dass das Ungleichgewicht des Stoffwechselprofils mit veränderter Immunregulation bzw. entzündlichen Prozessen zusammenhängen könnte, weitere Studien seien jedoch notwendig. (RH)