Oxidative Stress-Reaktion von Honigbienen-Völkern (Apis mellifera L.) während einer Langzeitexposition bei einer Frequenz von 900 MHz unter Feldbedingungen.

Neben der breiten Nutzung von Mobiltelefonen und anderen Quellen, die hochfrequente elektromagnetische Felder (HF-EMF) erzeugen, wächst auch die öffentliche Besorgnis über schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit von Menschen und Tieren. In der Tat, die Ergebnisse zahlreicher Studien haben gezeigt, dass die Exposition mit HF-EMF (Mobiltelefone, Router, Basisstationen) verschiedene nicht-thermische biologische Wirkungen wie oxidativen Stress, Funktionsstörungen des Immunsystems, genotoxische Wirkungen hat sowie Auswirkungen auf die Fortpflanzung und Fruchtbarkeit. Die genannten biologischen Wirkungen wurden in vitro und in vivo bei verschiedenen Tierarten nachgewiesen, darunter Säugetiere und Insekten. Die Honigbiene ist eines der wichtigsten Insekten für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts in natürlichen Ökosystemen. Man geht davon aus, dass die Honigbiene die wichtigste Rolle bei der Bestäubung aller Insektenarten aus der Ordnung der Hautflügler (Hymenoptera) spielt, da sie an fast 80–85 % der Bestäubung der weltweiten Nutzpflanzen beteiligt ist. Frühere Studien über die Auswirkungen von HF-EMF auf Honigbienenvölker untersuchten meist erwachsene Honigbienen im Labor oder unter unnatürlichen Bedingungen. Bis heute gibt es viele Unklarheiten über die Auswirkungen hochfrequenter Strahlung auf Honigbienenvölker, da es an Studien unter Freilandbedingungen mangelt. Das Ziel dieser Studie war es, die folgenden Fragen zu beantworten: (a) Könnten HF-EMF eine Lipidperoxidation und Veränderungen bei drei lebenswichtigen antioxidativen Enzymen (CAT, GST und SOD) in verschiedenen Entwicklungsstadien der Honigbiene unter Feldbedingungen verursachen? (b) Besteht die Möglichkeit einer chronischen Auswirkung auf oxidativen Stress nach einem Jahr der Exposition?

Die Studie wurde an Honigbienen durchgeführt, die in ihrer natürlichen Umgebung HF-EMF von Mobilfunk-Basisstationen ausgesetzt waren. Insgesamt wurden fünfzehn (15) Honigbienenvölker nach dem Zufallsprinzip ausgewählt. Das Experiment wurde an drei verschiedenen Orten durchgeführt: Fünf Honigbienenvölker befanden sich in der Nähe von Mobilfunk-Basisstationen mit einer Frequenz von 900 MHz und einem durchschnittlichen elektrischen Feld von 1000 mV/m oder 2,65 mW/m², der als hohe Intensität (HI) bezeichnet wird (67 bzw. 160 m von zwei Basisstationen entfernt). Fünf weitere Honigbienenvölker befanden sich an einem Standort mit einem durchschnittlichen elektrischen Feld von 30 mV/m oder 0,002 mW/m², genannt niedrige Intensität (LI), in etwa 800 m Entfernung von den Basisstationen. Fünf Honigbienenvölker befanden sich an einem Standort mit einer Feldstärke von 70 mV/m oder 0,013 mW/m², der als mittlere Intensität (MI) bezeichnet wird (in etwa 1600 m Entfernung). Alle Bienenvölker wurden ein Jahr lang exponiert, wobei Proben dreimal (2 Wochen, 5 Monate und 1 Jahr) nach Beginn der Beobachtung entnommen wurden. Fünf bis sechs Tage alte Larven, Puppen im Stadium der violetten Augen und die Mitteldärme erwachsener Honigbienen (Sammelbienen) wurden von jedem Bienenvolk gesammelt. Die Aktivität der Glutathion-S-Transferase (GST), der Katalase (CAT) und der Superoxiddismutase (SOD) sowie der Grad der Lipidperoxidation (TBARS) wurden in Übereinstimmung mit einer zuvor veröffentlichten Studie derselben Autoren bestimmt.

Die GST-Aktivitäten in allen Honigbienenproben an Standorten mit unterschiedlichen elektrischen Feldstärken (30, 70 und 1000 mV/m) unterschieden sich statistisch nicht signifikant, wenn die Ergebnisse über den gleichen Beobachtungszeitraum verglichen wurden. Die CAT-Aktivität in den Larven war am HI-Standort (1000 mV/m) im Vergleich zu den MI- und LI-Standorten mit niedrigeren elektrischen Feldern im fünften Monat der Exposition statistisch erhöht (p < 0,05), während sie am LI-Standort (30 mV/m) im Vergleich zu den MI- (70 mV/m) und HI-Standorten (1000 mV/m) nach einem Jahr der Exposition erhöht war. Die CAT-Aktivität in den Mitteldärmen des erwachsenen Honigbienen-Volkes war signifikant höher (p < 0,05) am HI-Standort (1000 mV/m) im Vergleich zum MI-Standort (70 mV/m) nach der zweiwöchigen Exposition sowie nach der einjährigen Exposition. Andererseits nahm sie am HI-Standort (1000 mV/m) im Vergleich zum LI (30 mV/m) nach der 5-monatigen Exposition ab. Die SOD-Aktivitäten in allen Honigbienenproben (Larven, Puppen und Mitteldarm) unterschieden sich nicht signifikant, wenn die Ergebnisse zwischen den verschiedenen Standorten über den gleichen Beobachtungszeitraum verglichen wurden. In den Larven war die TBARS-Konzentration (= Lipidperoxidation) am HI-Standort (1000 mV/m) im Vergleich zu den anderen beiden Standorten, MI (70 mV/m) und LI (30 mV/m), nach der zweiwöchigen Exposition signifikant erhöht, während nach der einjährigen Exposition die TBARS sowohl am HI- als auch am LI-Standort im Vergleich zum MI (70 mV/m) ebenfalls höher waren. Die TBARS in Larven von Honigbienen aus dem LI-Standort waren nach einem Jahr Exposition signifikant höher als nach zwei Wochen Exposition.

Die Autoren dieser Studie hatten zuvor berichtet, dass GSM-900-MHz-Strahlung das antioxidative System von Honigbienenlarven nach kurzfristiger Exposition unter Laborbedingungen beeinflussen. Die in dieser Studie erzielten Ergebnisse liegen in Einklang mit der früheren Studie. Das bedeutet, dass die Aktivität der antioxidativen Enzyme und die Konzentration der Lipidperoxidationsprodukte, vom Entwicklungsstadium der Honigbienen, den elektrischen Umgebungsfeldstärken und der Expositionsdauer abhängen. Die Überproduktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) nach der Exposition mit GSM-HF-EMF wird von SOD, CAT und GST, den wichtigsten antioxidativen Enzymen in Honigbienen, abgefangen. Einer der Gründe für die beobachtete antioxidative Enzymaktivität in bestimmten Entwicklungsstadien könnte das physiologische Entwicklungsprofil dieser Enzyme und ihre Funktion in Honigbienen sein. Es ist nämlich bekannt, dass die Aktivitäten von SOD, CAT und GST in einer Larve vom ersten bis zum sechsten Tag leicht ansteigen und dann bis zum Ende der Honigbienenentwicklung abnehmen, wobei die CAT-Aktivität am stärksten abnimmt. Basierend auf den Ergebnissen, dass die TBARS-Werte (bei zweiwöchiger und einjähriger Exposition) und CAT (bei fünfmonatiger und einjähriger Exposition) in den Larven signifikant erhöht waren, stellen die Autoren die Hypothese auf, dass die Larven empfindlicher auf HF-EMF-Exposition reagieren als die Puppen. Der höhere TBARS-Gehalt könnte durch den Lipidgehalt der Larven erklärt werden, die einen deutlich höheren Fettgehalt haben als die Puppen und daher empfindlicher auf oxidativen Stress reagieren. Im Gegensatz dazu konnte im Entwicklungsstadium der Puppen keine statistischen Unterschiede zwischen verschiedenen Standorten zu allen drei Probenahmezeitpunkten festgestellt werden. Ein möglicher Grund hierfür ist die Tatsache, dass das Puppenstadium aufgrund der höheren physiologischen Aktivität der Abwehrenzyme in der Lage ist, die durch oxidativen Stress verursachten möglichen Zellschäden zu überwinden. Die CAT-, SOD- und GST-Aktivität zeigte keine Linearität in Bezug auf die Feldstärke und den Zeitpunkt der Probenahme. Da die Mechanismen von RF-EMF noch nicht gut bekannt sind, ist es schwierig zu sagen, welche Auswirkungen eine solche Strahlung auf die physiologischen Eigenschaften der Bienen haben könnte. (AT)