Schwache amplitudenmodulierte hochfrequente elektromagnetische Felder als systemische Behandlung von Krebs: Review und vorgeschlagene Wirkmechanismen.

Bis heute ist Leberkrebs die vierthäufigste krebsbedingte Todesursache und gemessen an der 5-Jahres-Überlebensrate die zweithäufigste tödliche Krebsart. Die hier vorgestellte Übersicht konzentriert sich auf medizinische Geräte, die elektromagnetische Felder (EMF) mit geringer Leistung und einer Trägerfrequenz von 27,12 MHz abgeben, die im Bereich von 10 Hz bis 150 kHz amplitudenmoduliert sind. Die Studie fasst die Evidenz zur Wirksamkeit und Sicherheit der Exposition gegenüber elektromagnetischen Radiofrequenzfeldern mit niedriger Energie und Amplitudenmodulation („low-energy amplitude-modulated radiofrequency“, LEAM RF EMF) bei Patienten mit Leberkrebs zusammen. Die abgegebene Leistung ist viel zu gering, um eine nachweisbare Erwärmung des Gewebes zu verursachen. Vielmehr beruhen die Auswirkungen der Exposition gegenüber LEAM-RF-EMF auf den resonanten Wechselwirkungen elektromagnetischer Wellen mit subzellulären Strukturen normaler Zellen und Krebszellen im menschlichen Körper. In den Zellen sind geladene Moleküle über Membranen hinweg verteilt, wodurch elektrische und chemische Potentialunterschiede entstehen, ähnlich wie in einer Batterie. Diese Potentialunterschiede liefern die ionenbewegenden Kräfte, die fast allen physiologischen Prozessen in Zellen zugrunde liegen. Zellen enthalten zudem hochgeladene makromolekulare Strukturen, darunter Mikrotubuli (MTs), die neben ihrer bekannten Rolle bei der Zellteilung auch an der Ausbreitung elektrischer Signale in der Zelle beteiligt sind.

Die Studie berichtet über zwei medizinische LEAM-RF-EMF-Geräte mit 27,12 MHz: das P1 (TheraBionic GmbH, Ettlingen, Deutschland) und das AutEMdev (Autem Therapeutics, Hanover, NH, USA). Die Leistung der Geräte (100 mW) ist etwa 1.000-mal geringer als die eines Mobiltelefons und 100.000-mal geringer als die von Geräten zur thermischen Tumorablation; die spezifische Absorptionsrate (SAR) liegt bei 1.77 mW/kg. Darüber hinaus unterscheiden sich die Frequenzbereiche von denen, die in der Telekommunikation verwendet werden. Beide Geräte nutzen eine sinusförmige Amplitudenmodulation der Trägerwelle, wobei die Frequenzen beim AutEMdev zwischen 10 Hz und 20 kHz und beim P1 zwischen 0,1 Hz und 150 kHz liegen. Sowohl die feste 27,12-MHz-Trägerwelle als auch die Amplitudenmodulationen könnten an den physiologischen und therapeutischen Wirkungen beteiligt sein. Die Autoren stellen die Hypothese auf, dass elektromagnetische Wellen bei diesen Frequenzen mit Schwingungen geladener makromolekularer Strukturen und Ionenströmen innerhalb der Zellen in Resonanz treten, ähnlich wie eine Glocke in Resonanz schwingt, wenn sie Schallwellen der richtigen Frequenz ausgesetzt ist. Das bedeutet, dass, obwohl die Antenne des Geräts im Mund des Patienten platziert ist, der gesamte menschliche Körper ebenfalls zu einer Antenne wird. Mit Ausnahme der Knochen verteilen sich die Auswirkungen der Exposition daher über den gesamten Körper.

Eine schlaffördernde Wirkung bei Patienten mit Schlaflosigkeit war der erste berichtete potenzielle klinische Nutzen von LEAM-RF-EMF. Eine Wirkung von hochfrequenten EMF auf die α-Wellen des menschlichen Gehirns, die eine Frequenz von 8-13 Hz aufweisen, könnte diesen Beobachtungen zugrunde liegen. In zwei In-vitro-Studien war die Wachstumshemmung von Leberkrebszelllinien bei zuvor identifizierten leberkrebsspezifischen Frequenzen größer als bei brustkrebsspezifischen Frequenzen oder zufällig ausgewählten Frequenzen. Es gab Hinweise darauf, dass der Ca²+-Einstrom über den spannungsgesteuerten CACNA1H-Calciumkanal an den krebshemmenden Wirkungen beteiligt war. Bislang wurden fünf Berichte veröffentlicht, in denen die Geräte AutEMdev oder P1 bei Patienten mit Leberkrebs eingesetzt wurden. In einem gepoolten Vergleich war die mediane Gesamtüberlebenszeit („Overall survival“, OS) für Patienten, die das TheraBionic P1-Gerät als Erstlinientherapie erhielten, mit 6,7 Monaten etwas höher als die mediane OS von 4,6 Monaten bei historischen Kontrollpatienten, die Sorafenib als Chemotherapie erhielten. Diese Ergebnisse führten zur Einleitung einer größeren, multizentrischen klinischen Studie, die zu ähnlichen Ergebnissen führte. Die Studien mit den Geräten AutEMdev und P1 lieferten Belege für die Antitumorwirksamkeit und/oder die Aufrechterhaltung bzw. Verbesserung der gesundheitsbezogenen Lebensqualität bei Patienten, die die Behandlung fortsetzten, und das Gesamtüberleben in der prospektiven Studienkohorte war länger im Vergleich zur Kontrolle. Abgesehen von leichter Müdigkeit und vereinzelte Reizung der Mundschleimhaut (bei Kombination mit typischer Chemotherapie) ist die Behandlung frei von Nebenwirkungen.

Die Karzinogenese kann als ein Phasenübergang betrachtet werden, bei dem normalerweise synchronisierte, homogene und differenzierte Zellen in geordneten Geweben zu asynchronen, heterogenen, entdifferenzierten und proliferativen Krebszellen in ungeordneten Tumoren werden. Auch die Ruhemembranpotenziale sind verändert (deutlich gesenkt), und der Stoffwechsel verlagert sich von der oxidativen Phosphorylierung zur Glykolyse. Nahezu alle Zellen verfügen über ein Ruhemembranpotential, und spannungsgesteuerte Ionenkanäle kommen auch in nicht-erregbaren Zellen vor. (Diese Ionenkanäle sind in der Zellmembran und Mitochondrienmembran lokalisiert, die Mikrotubuli bilden eine „Verkabelung“, die sich innerhalb der Zelle erstreckt und an die Membranen bzw. Ionenkanäle andockt, Anm. der Redaktion.) Mikrotubuli können elektrische Ströme über die sie umgebenden Gegenionen leiten, und sind leitfähiger als das Zytoplasma, daher fungieren sie als Hauptleiter für die Ausbreitung zellulärer Ionenwellen. Die resonante Kopplung von EMF mit Mikrotubuli (wobei Mikrotubuli als zelluläre Bioantennen wirken) könnte daher die Hauptgrundlage für die medizinischen Anwendungen von EMF bilden. Die Auswirkungen auf die Ionenströme in den Mikrotubuli könnte die Zellteilung beeinträchtigen und den subzellulären Transport der Mitochondrien stören. Mikrotubuli sind in Längsrichtung extrem leitfähig für Wechselströme bei Frequenzen nahe der 27,12-MHz-Trägerwelle der medizinischen LEAM-RF-EMF-Geräte. Die Trägerwelle hat wahrscheinlich eine verstärkende Wirkung auf die Ionenströme entlang der Mikrotubuli, wodurch die Zellen anfällig für die Auswirkungen der Amplitudenmodulation mit niedrigerer Frequenz werden. LEAM-RF-EMF kann den Zellstoffwechsel in Krebszellen weg von der Glykolyse verlagern und somit zur Wiederherstellung des normalen Phänotyps führen. Die Autoren berechneten die pro Zelle aufgrund der durch EMF (in den Mikrotubuli) induzierten Ionenströme abgegebene Energie und verglichen diese mit der gesamten metabolischen Energieproduktion pro Zelle. Sie kommen zu dem Schluss, dass die Energiezufuhr durch die Behandlung maßgeblich dazu beitragen könnte, die zelluläre Energiebilanz von der Glykolyse hin zur Fettsäureoxidation zu verschieben. Die Schätzungen von etwa 50 fW für die pro Zelle abgegebene EMF-Leistung entsprechen etwa 1,5 % der metabolischen Leistung in normalen Zellen. In Leberkrebszellen kann die mitochondriale oxidative Phosphorylierung um bis zu 50 % reduziert sein. Die menschliche Leber verbraucht normalerweise etwa 15 W Leistung (oder 15 % der Stoffwechselleistung des gesamten Körpers). Die Glykolyse ist neunmal weniger effizient als die oxidative Phosphorylierung; um also die gleiche Energieausbeute aufrechtzuerhalten, müssen die Zellen ihren Glukoseverbrauch um denselben Faktor steigern. Folglich können 50 fW pro Zelle bis zu 13,5 % des Glukoseverbrauchs in Zellen ausmachen, die Glykolyse nutzen, verglichen mit 1,5 % in solchen, die oxidative Phosphorylierung nutzen. Die Autoren haben gezeigt, dass die Frequenz des Ladungstransfers über isolierte Mikrotubuli in vitro (ca. 30 Hz) in den Frequenzbereich der Amplitudenmodulation therapeutischer LEAM-RF-EMF-Geräte fällt. Insbesondere können sich durch Resonanzkopplung oszillierende Ionenströme in den kondensierten Ionen bilden, die die Mikrotubuli umgeben und sich in ihren Innenräumen befinden. Diese Ionenströme können dann zu Störungen der Ionenkanäle, der Zellteilung, der Motorproteine, des mitochondrialen Transports und der Morphologie sowie des zellulären Energiehaushalts führen. Diese mutmaßlichen Wirkmechanismen überschneiden sich potenziell und schließen sich nicht gegenseitig aus; sie alle erfordern weitere Untersuchungen. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die Exposition mit LEAM-RF-EMF ein potenzieller Weg ist, um das Verhalten von Krebszellen bei Patienten mit fortgeschrittener Erkrankung zu verändern.

Anmerkungen der Redaktion:

Obschon viele Details noch unklar sind, ist hier ein vielversprechender Ansatz. Da diese elektromagnetische Methode, Krebs zu bekämpfen oder verlangsamen auch praktisch frei von Nebenwirkungen ist, wäre weitere Erforschung dieser biomedizinischen Anwendung von EMF sehr wünschenswert. (AT)