Die 2,45 GHz-Strahlung wird immer häufiger eingesetzt, bei drahtlosen Kommunikationseinrichtungen (Wi-Fi, WLAN) in Haushalten und in medizinischen Einrichtungen bei NMR-Diagnostik, Hyperthermie und thermischer Ablation. Das männliche Reproduktionssystem ist sehr empfindlich gegenüber Umwelteinwirkungen, deshalb könnte 2,45-GHz-Strahlung gesundheitsschädlich für Hoden und Spermienqualität (Anzahl, Beweglichkeit, Morphologie, Lebensfähigkeit und Durchlässigkeit der Blut-Hoden-Schranke) sein. In vielen Studien wurde die Bildung von freien Radikalen und oxidative Schädigung von Zellen und Zellbestandteilen beschrieben. In dieser Studie wurde untersucht, ob bei Langzeiteinwirkung der Mikrowellen durch oxidativen Stress eine Beeinträchtigung des Hodens entstehen kann und ob Melatonin eine schützende Wirkung hat. Melatonin ist als Antioxidans bekannt, das Schädigung an DNA, Lipiden und Proteinen durch freie Radikale verhindert.
Zum Einsatz kamen 70 Tage alte Ratten, die in 4 Gruppen zu je 6 Tieren eingeteilt wurden. 1. scheinbestrahlte Kontrolle, 2. Gabe von Melatonin, täglich um 8.00 Uhr 2 mg/kg intraperitoneal, 3. Bestrahlung mit 2,45 GHz und 4. tägliche Melatoningabe + 2,45-GHz-Bestrahlung. Die Bestrahlung bestand in 2 Stunden täglich mit 0,21 mW/cm², SAR 0,14 W/kg an 45 aufeinander folgenden Tagen. Nach der Bestrahlung wurden den Tieren der Hoden entnommen und in Hoden bzw. Spermienzellen das Körper- und Hodengewicht, die Enzyme Laktatdehydrogenase-Isoenzym (LDH-X) und Xanthinoxidase (XO), dann ROS, Proteinoxidation (Carbonyl-Gehalt), DNA-Brüche und Lipidperoxidation (MDA), Apoptose und Testosterongehalt bestimmt. Außerdem wurde das Hodengewebe im Mikroskop durch einen Pathologen im Blindverfahren untersucht.
Das Hodengewicht war bei der bestrahlten Gruppe signifikant niedriger, die anderen 3 Gruppen unterschieden sich kaum. Im Hodengewebe war eine sehr hohe ROS-Produktion in der bestrahlten Gruppe zu sehen, die mit Melatonin signifikant gemindert wurde, aber höher war als bei den Kontrollen. Dasselbe gilt für die Proteinoxidation und die Xanthinoxidase-Aktivität. Auch die Lipidperoxidation in den Sper-mienzellen zeigte sehr hohe MDA-Konzentrationen, die durch Melatonin signifikant niedriger waren, aber über den Werten der Kontrolle lagen. DNA-Strangbrüche und Apoptoserate in den Spermienzellen waren bei 2,45 GHz sehr hoch, wurden durch Melatonin reduziert, lagen aber signifikant über den Kontrollwerten. Für Testosteronkonzentrationen und die LDH-Aktivität im Hoden galt, dass durch die Melatoningabe die Werte erhöht waren gegenüber der scheinbestrahlten Kontrolle (bei Testosteron signifikant), die Mikrowellen eine signifikante Abnahme hervorrief und die gleichzeitige Melatoningabe signifikant höhere Werte ergab. Die mikroskopische Untersuchung zeigte bei den Kontrollen normale Keim- und Sertoli-Zellen mit normalem Entwicklungszyklus, während in den bestrahlten Geweben desorganisierte Samenkanälchen und Entzündungen in den Hodenzellen auftraten, die durch Melatonin verhindert wurden.
Die Ergebnisse legen nahe, dass die 2,45-GHz-Strahlung oxidativen Stress im Hodengewebe erzeugt, der zu Schäden an der DNA führt. Die Mikrowellen könnten einen Einfluss auf die Polarisation der Zellmembranen haben. Wenn die Polarisation der Membranen verändert ist, wird die Testosteronsynthese und dadurch die Entwicklung der Spermienzellen gestört, mit der Folge von Unfruchtbarkeit. Melatonin hat ein starkes antioxidatives Potenzial, das die Mikrowellen-induzierten oxidativen Schädigungen in Hoden und Spermienzellen vermindert. Die Autoren schlagen vor, dass Melatonin wahrscheinlich, zumindest zum Teil, auf die Xanthinoxidase einwirkt, denn im Experiment bewirkte Melatonin nach den 45 Tagen eine signifikante Abnahme der Aktivität, während die Aktivität gleichzeitig in der bestrahlten Gruppe signifikant angestiegen war.