Beeinträchtigung der mikrotubulären Struktur nach der Exposition mit GSM-modulierten HF-Feldern.

Zahlreiche biologische Wirkungen, die durch Hochfrequenz (HF)-Strahlung verursacht werden sollen, sind hinsichtlich ihrer Bedeutung für Lebewesen zweifelhaft. Es wurde jedoch festgestellt, dass HF-Strahlung mit verschiedenen Apoptosewegen in lebenden Zellen interagiert. In einer Reihe von Studien wurden auch ihre genotoxischen und anderen Wirkungen auf den Zellzyklus, die Enzymaktivität, die Genexpression, die DNA, den oxidativen Stress und die Chromosomen untersucht. Damit HF-Energie physiologische Funktionen beeinträchtigt oder eine Krankheit bei Menschen oder Tieren auslöst, muss es einen physikalischen Mechanismus geben. Dieser sollte erklären, wie die Kräfte, die durch elektrische und magnetische Felder oder geladene Teilchen ausgeübt werden, Moleküle, chemische Reaktionen, die Zellmembran oder die biologische Struktur verändern. Dieser Mechanismus könnte mit der Mikrotubuli-Dynamik verbunden sein. Es ist bekannt, dass der Auf- und Abbau von Mikrotubuli zu bestimmten Zeiten im Zellzyklus stattfindet und dass der dynamische Austausch von geladenen Tubulin-Untereinheiten die Bewegung von zytoplasmatischen Vesikeln und Organellen wie Mitochondrien oder Chromosomen während der Mitose beeinflusst. Die dynamische Instabilität der Mikrotubuli-Anordnung steuert einen Großteil der Zellproliferation, sodass es nahe liegt, dass Mikrotubuli geeignet sein könnten für die Erforschung bioelektromagnetischer Effekte. Ziel der Studie war es, zu untersuchen, ob schwache 915 MHz GSM-modulierte HF-Strahlung die Mikrotubuli-Struktur beeinträchtigt und das normale Zellwachstum beeinflusst.

Die Zelllinie der chinesischen Hamsterfibroblasten (V79) wurde aufgrund ihrer bekannten Eigenschaften und ihrer häufigen Verwendung in zytotoxischen Studien verwendet. V79-Zellen wurden einem GSM-modulierten Feld in einer Gigahertz Transversal Electromagnetic Mode Zelle (GTEM-Zelle, ETS-Lindgren) für 1, 2 und 3 h ausgesetzt. Ein Signalgenerator Anritsu 2721B kombiniert mit einem Leistungs- und Signalmodulator Polaris RF 2722 (RF Micro Devices) erzeugte das elektromagnetische Feld (EMF). Die elektrische Feldstärke wurde auf 10, 20 und 30 V/m (265 mW/m², 1,06 W/m², 2,39 W/m²) eingestellt, und die durchschnittliche spezifische Absorptionsrate (SAR) wurde auf 0,23, 0,8 und 1,6 W/kg berechnet. Jedes Expositionsprotokoll wurde an drei unabhängigen Zellproben durchgeführt. Zusätzlich zur Negativkontrolle wurden mit Colchicin behandelte, bestrahlte Zellen als Positivkontrolle verwendet. Colchicin ist ein antimitotischer Wirkstoff, der sich an freie Tubulin-Untereinheiten anlagert und die Polymerisation und Zerstörung von Mikrotubuli unterdrückt. Die Temperatur des Nährmediums wurde kontinuierlich mit einem Temperatursensor gemessen. Die Temperatur stieg während der Bestrahlung nicht an und wurde bei 36,3 °C gehalten, was der physiologischen Zelltemperatur entspricht. Mikrotubuläre Proteine in bestrahlten Zellproben sowie negativen und positiven Kontrollzellproben wurden mit indirekter immunzytochemischer Analyse bestimmt. Dazu wurde ein Komplex aus einem primären IgG-Anti-β-Tubulin-Antikörper, der in der Maus hergestellt wurde, um mikrotubuläre Proteine zu markieren, und einem sekundären Antikörper, der ein Konjugat aus Anti-Maus-IgG und Fluorescein-Isothiocyanat darstellt, verwendet. Die Schädigung der Mikrotubuli wurde durch Bestimmung der strukturellen Unterschiede in den bestrahlten Zellen bewertet. Die als körnige fluoreszierende Cluster identifizierten Veränderungen wurden mit denen verglichen, die in positiven Kontrollzellen beobachtet wurden. Diese körnige Struktur deutet darauf hin, dass die Mikrotubuli-Fasern stark verstreut und daher geschädigt sind. Um die Zellproliferationsrate zu messen, wurden die Zellen jeder Gruppe auf 24-Well-Platten ausgesät und sechs Tage nach der Exposition unter einem Lichtmikroskop gezählt.

Eine dreistündige Bestrahlung führte zu einer erheblichen Schädigung der Mikrotubuli (unabhängig von der Feldstärke, also in etwa gleich starker Effekt bei 10 V/m als bei 30 V/m). Bei kürzeren Bestrahlungen entwickelten sich die Mikrotubuli normal und unterschieden sich nicht von den Negativkontrollen. Drei Tage nach der dreistündigen Befeldung war die Zellzahl signifikant niedriger als bei der Negativkontrolle (p < 0,05). Eine zweistündige Exposition bei 20 und 30 V/m (entsprechend 0,8 und 1,6 W/kg SAR) führten ebenfalls zu einer signifikant niedrigeren Proliferationsrate am Tag 3 nach der Exposition. Am Tag 4 nach der Exposition kehrten die Zellzahlen jedoch in jeder exponierten Gruppe auf den Normalwert zurück.

Die Ergebnisse zeigen, dass 915 MHz-GSM-Strahlung mikrotubuläre Proteine von V79-Zellen in einer zeitabhängigen Weise beeinträchtigt. Dies bestätigt die Hypothese, dass elektromagnetische Felder im GSM-Frequenzbereich die Mechanismen, die das Zytoskelett-Netzwerk antreiben, stören könnten, da dieser Prozess auf der elektrischen Ladung der Tubulin-Untereinheiten basiert. Mikrotubuli als Teil des Zytoskeletts erfüllen die Grundvoraussetzungen für das Einsetzen einer sogenannten „Fröhlich-Resonanz“ (synchronisierte elektromagnetische Oszillationen innerhalb eines Systems). In einer gesunden Zelle ist dieses körpereigene elektromagnetische Feld perfekt ausbalanciert, aber externe elektromagnetische Felder können es stören. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Auswirkungen der Strahlung auf die Mikrotubuli nicht wesentlich von der elektrischen Feldstärke und der entsprechenden SAR abhängen. Um diese Vorgänge besser zu verstehen, müssen noch weitere Untersuchungen gemacht werden. (AT)