Unterschiedliche Stoffwechselreaktionen von Leydig- und Spermatogonienzellen der Maus auf die Exposition gegenüber hochfrequenten elektromagnetischen Feldern.

Eine Reihe von Studien weist darauf hin, dass hochfrequente elektromagnetische Felder (HF-EMF) schädigende Wirkungen auf die männliche Fruchtbarkeit haben können, u. a. durch Verminderung der Spermienqualität und Testosteronproduktion sowie genotoxische Wirkungen. Durch die Quantifizierung und Kennzeichnung von Metaboliten, ermöglicht das Feld der Metabolomik die Identifizierung gestörter Stoffwechselwege, Proteine und Gene, was Aufschluss über zugrundeliegende Mechanismen bieten kann. Die vorliegende Studie untersucht die Auswirkungen von Hochfrequenz auf den Stoffwechsel von Maus Leydig-Zellen (TM3-Zelllinie) und Maus Spermatogonien (GC-1-Zelllinie) durch eine metabolomische Analyse.

Die Zelllinien (TM3 und GC-1) wurden 24 h lang entweder kontinuierlich oder im 1 h an/aus Intervall mit einer unmodulierten Frequenz von 1950 MHz und einem SAR-Wert von 3 W/kg befeldet, die Kontrollen scheinbefeldet. Die Temperatur wurde konstant bei 37 °C gehalten. Nach der Befeldung wurden Metabolite extrahiert, flüssigkeitschromatographisch aufgetrennt und massenspektrometrisch analysiert. Unterschiedlich gebildete Metabolite wurden mittels KEGG-Datenbank untersucht, um angereicherte Stoffwechselwege zu bestimmen. Außerdem wurde die Glutathion-Konzentration mittels ELISA ermittelt.

Die Hochfrequenz-Wirkung war expositions- und zelltypspezifisch. Die statistisch signifikanten Veränderungen der Metabolite wiesen bei den kontinuierlich befeldeten TM3-Zellen auf substanzielle Störungen des Aminosäuremetabolismus und des Zitronensäurezyklus hin. Bei den unterbrochen befeldeten TM3-Zellen wiesen die Veränderungen hingegen auf Beeinträchtigungen des Energiestoffwechsels und Nukleotid-Signalwege hin. Die KEGG-Analyse zeigte bei der kontinuierlichen Befeldung signifikante Anreicherungen differentiell gebildeter Metabolite bei ABC-Transportern, anderen Membrantransportern und Glutathion-Stoffwechsel. Damit übereinstimmend wurde auch signifikant weniger Glutathion in den kontinuierlich befeldeten Zellen festgestellt. Bei beiden Befeldungsarten wurden Störungen im Purin-Metabolismus und der Lysin-Degradierung festgestellt. Unter anderem war das Schlüsselmolekül ADP betroffen. Bei der Spermatogonien-Zelllinie (GC-1) fiel die Hochfrequenzwirkung deutlich geringer aus. Lediglich bei der diskontinuierlichen Befeldung konnten Veränderungen im Fettstoffwechsel festgestellt werden, welche möglicherweise auf eine veränderte Membranintegrität hinweisen könnten.

Die Studie zeigt signifikante Stoffwechseländerungen in der Leydig-Zelllinie TM3 nach Befeldung mit 1950 MHz. Die Veränderung der GSH-Stoffwechselkomponenten bei der kontinuierlichen Befeldung wird durch signifikant gesenkte GSH-Spiegel bestätigt. Die Anreicherung differentiell gebildeter Metabolite in Stoffwechseltransportwegen könnte laut den Autoren auf eine eingeschränkte Fähigkeit der Zellen, toxische Substanzen zu entgiften und auszuscheiden, hindeuten. In Anbetracht der Tatsache, dass es sich bei der Spermatogenese um einen energetisch aufwändigen Prozess handelt, könnten Störungen im Energiestoffwechsel einen negativen Einfluss auf die Spermienbildung haben. Die unterschiedlichen, zelltypspezifischen Auswirkungen der Befeldung interpretieren die Autoren so, dass diese in engem Zusammenhang mit den funktionellen Rollen der Zellen und deren metabolischen Anforderungen stünden.

Anmerkungen der Redaktion:

Die Studie kann durch moderne chromatographische und massenspektrometische Methoden, multivariate Analysen und eine ergänzende Validierung durch ELISA aufwarten. Als Limitationen sind, auch von den Autoren selbst, die Verwendung eines reinen in-vitro-Systems zu nennen. Auch die Verwendung von Zelllinien ist negativ anzumerken. Der verwendete SAR-Wert ist mit 3 W/kg eher hoch, auch wenn ein Einfluss von Temperaturerhöhung durch die Temperaturüberwachung praktisch auszuschließen ist. Als Basis für weiterführende in vivo- und Dosis-Wirkungs-Beziehungsstudien ist die vorliegende Arbeit jedoch wertvoll, da sie belastbare Hinweise auf metabolische Reaktionen von reproduktiven Zellen auf hochfrequente Strahlung liefert. (RH)