Autor(en):
Lai H*
* Department of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA 98195.
USA
Veröffentlicht in:
Electromagn Biol Med 2021: 1-10
Veröffentlicht: 04.02.2021
auf EMF:data seit 11.02.2021
Weitere Veröffentlichungen:
Schlagwörter zu dieser Studie:
DNA-Schädigung  |  Gen-/Protein-Expression (allgemein)  |  Genotoxizität
Reviews/Übersichtsarbeiten
zur EMF:data Auswertung

Genetische Wirkungen von nicht-ionisierenden elektromagnetischen Feldern.

Genetic effects of non-ionizing electromagnetic fields.

Original AbstractÜbersetzung n.n. vorhanden!

Exposition:

EMF allgemein

EMF:data Auswertung

Zusammenfassung

Diese 161 Seiten umfassende Übersichtsarbeit befasst sich mit den Wirkungen von statischen, nieder- und hochfrequenten Feldern auf genetische Prozesse (Genexpression) und direkte Schädigung der DNA. Untersuchungsgegenstände sind biologische Systeme wie In vitro- und In vivo-Experimente an Tier- und Zellmodellen unter sehr verschiedenen Bedingungen bezüglich der Frequenzen, Feldstärken, Wellenformen und Einwirkzeiten. Viele Studien fanden Wirkungen bei Feldstärken, wie sie in der normalen Umgebung oder am Arbeitsplatz vorkommen. Die Art der Gene, die verändert exprimiert werden, z.B. Gene für das stoppen des Zellzyklus, für Apoptose, Stressreaktionen und Hitzeschockproteine, passen zu den Ergebnissen vieler Experimente, die elektromagnetische Felder (EMFs) als Ursache für genetische Schäden haben. Die Mechanismen sind weitgehend unbekannt, sehr wahrscheinlich sind freie Radikale beteiligt. Synergistisches Zusammenwirken, besonders mit chemotherapeutischen Gemischen, erhöht die Möglichkeit, EMFs als Adjuvanzien (Stoffe, die eine Wirkung verstärken) zur Krebstherapie einzusetzen, um die Wirksamkeit zu erhöhen und die Nebenwirkungen der traditionellen Anti-Krebsmittel zu mindern. Andere Daten wie Anpassungen und Schädigungen des Spindelapparates der Mitose nach EMF-Einwirkung unterstützen zusätzlich die Vorstellung, dass EMFs Auswirkungen auf genetische Abläufe in allen Lebewesen haben. Für Studien zu statischen und niederfrequenten Feldern ist es relativ leicht, ein zuverlässiges Befeldungssystem einzurichten, die meisten Systeme sind zufrieden stellend, anders als in Studien zu Hochfrequenz, für die es keine perfekten Richtlinien gibt. Vorzugsweise sollten Feldstärke und Spezifische Absorptionsrate (SAR) angegeben werden. Diese fehlen oft, wenn Geräte wie Mobiltelefone in einer Studie eingesetzt werden. Dann sind die Werte kaum mit Simulationsgeräten zu vergleichen. Manche Forscher lassen unabhängige Variablen außer Acht. Die meisten Forscher haben die biologischen Messungen mit Verstand und Kenntnissen über die Methodologie sachkundig durchgeführt, bei manchen erkennt man, dass sie nicht mit der Methode vertraut waren. Ein Beispiel ist der Komet-Test, mit dem man DNA-Strangbrüche nachweist. Verschiedene Versionen des Tests mit unterschiedlicher Empfindlichkeit und anderen Aspekten der DNA-Strangbrüche können irreführende Ergebnisse erzielen. Das Problem könnte gelöst werden, wenn immer angegeben wird, wo die Schwelle für Strangbrüche liegt, wenn menschliche Lymphozyten mit Röntgenstrahlen behandelt wurden.

Quelle: ElektrosmogReport Juni 2021 | 27. Jahrgang, Nr. 2

Studiendesign und Durchführung

Die Literaturrecherche erfolgte bis Januar 2021. Die herangezogenen Studien wurden unter verschiedenen Aspekten betrachtet, getrennt nach hoch- und niederfrequenten sowie statischen Feldern. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Studien: direkte genetische Schädigungen und Auswirkungen auf die Genexpression. Weiter wurden die Studien unter den Aspekten sehr niedrige Intensitäten, Wechselwirkungen mit anderen Einwirkungen aus der Umgebung und die Bedeutung der Wellenform und des Zelltyps betrachtet. Die Tabellen in Anhang 1 und 2 enthalten genetische Veränderungen durch Hochfrequenz, statische und niederfrequente Felder, Anhang 3 enthält Studien zur Genexpression in allen 3 Bereichen (HF, NF und statische Felder), Anhang 4 behandelt Wirkungen bei sehr geringen Feldstärken und Anhang 5 die Bedeutung der Wellenform und des Zelltyps.

Ergebnisse

31 % der Studien in Anhang 1 und 2 benutzten den Komet-Test. In diesen beiden Anhängen zeigte die Mehrheit der Studien genetische Auswirkungen der elektromagnetischen Felder, 66 % für Hochfrequenz (237 mit und 124 ohne Wirkung) und 79 % für niederfrequente und statische Felder (168 mit und 45 ohne Wirkung). Daraus kann man schließen, dass genschädigende Wirkungen gesichert sind. Die häufigsten Befunde sind DNA-Strangbrüche, Bildung von Mikrokernen und Veränderungen der Chromosomenstruktur. Es ist nicht ganz klar, ob diese Veränderungen zu Mutationen führen und an der Krebsentstehung mitwirken. Bei Hochfrequenz scheint das weniger der Fall zu sein als bei statischen und niederfrequenten Feldern. Eine Vermutung ist, dass niederfrequente Felder das Krebszellwachstum fördern, nachdem die Zellentartung eingeleitet wurde. Dies geschieht durch Veränderung der Signalwege, die für die Bildung freier Radikale und Einleitung der Apoptose verantwortlich sind.

Hitzeschockproteine und freie Radikale

Bezüglich der Genexpression durch EMFs zeigten sich bei Niederfrequenz und statischen Feldern viel mehr verschiedene Reaktionen als bei Hochfrequenz. Am häufigsten sind Gene für Stressreaktionen betroffen, in vitro und in vivo, in Pflanzen und Tieren. Eine andere Erscheinung ist die vermehrte Bildung von Hitzeschockproteinen, besonders HSP70, welches ein wichtiges Protein bei der Protein-Faltung ist und die Zelle vor Umweltstress schützt. Viele Experimente haben die Wirkung von EMFs auf freie Radikale gezeigt. Es ist vorstellbar, dass der Anstieg von freien Radikalen in den Zellen zur Schädigung von Makromolekülen einschließlich der DNA führen kann. Freie Radikale beeinflussen genetische Prozesse und die Bildung von Reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen. Es gibt allerdings auch genetische EMF-Wirkungen ohne Beteiligung freier Radikale sowie Änderungen der Bildung freier Radikale ohne genetische Wirkung.

Niedrige Feldintensitäten

Betrachtung niedriger Feldintensitäten ist ein wichtiges Themenfeld, weil die meisten Lebewesen ständig niedrigen Intensitäten ausgesetzt sind; dies besonders im niederfrequenten Bereich. Die Intensitäten in der Umgebung liegen im Bereich von Mikrotesla (µT) und überschreiten kaum 10 µT, die meisten Zell- und Tierstudien wurden im Millitesla(mT)-Bereich durchgeführt. Im Hochfrequenzbereich zeigt der Überblick in verschiedenen Ländern eine durchschnittliche Feldintensität von 0,00259 mW/cm² und einen Median von 0,000545 mW/cm². Die Magnetfelder im menschlichen Umfeld liegen im Durchschnitt bei 0,00062 mT. Im beruflichen Bereich können wesentlich höhere Feldstärken vorkommen; in einem Kraftwerk können die Mitarbeiter 0,0126 mT ausgesetzt sein und in der Nähe einer Hochspannungsleitung können 0,0482 mT auftreten. Neben genetischen Wirkungen können andere physiologische Abläufe durch niedrige Intensitäten beeinflusst werden, z. B. verzögerte Entwicklung von Fröschen bei 88,5–1873,6 MHz-Strahlung von Mobilfunksendern zwischen 0,00859–0,00325 mW/cm²; Verlangsamung des Tag-Nacht- Rhythmus bei Schaben durch 0,000429 mT, veränderte elektrische Aktivität im Ischiasnerv von Ratten bei 1800 MHz unter 0,00421 W/kg; verzögertes Wachstum von Rosen bei 900 MHz und 0,00072 W/kg, vermindertes Gedächtnis bei Ratten bei 900 MHz GSM und 0,0006 W/kg. Die Nebennieren von Ratten werden bei 171 MHz und 0,000 6 W/kg stimuliert, menschliche Monozyten zeigten stärkere immunologische Reaktionen.

Statische Magnetfelder

Bei den Statischen Feldern fand man verminderte Anzahl lebender und beweglicher Spermien bei Mäusen bei 50 Hz und 0,0005–0,077 mT und freie Radikale, die schon bei 0,0005 mT bei 50 Hz auftraten. Zudem entwickelten sich Mechanismen, durch die statische Magnetfelder von Organismen schon bei sehr niedrigen Werten erkannt werden, z. B. werden 26 nT (0,000026 mT) von Honigbienen und 2–3 nT von Singvögeln wahrgenommen. Diese Fähigkeit, sehr niedrige statische und niederfrequente-Felder wahrzunehmen, ist nicht überraschend, weil Lebewesen in Millionen Jahren der Evolution gelernt haben, zu überleben. Andererseits sind diese Funktionen sehr empfindlich gegenüber Störungen durch künstliche elektromagnetische Felder. Überraschend ist allerdings, dass künstliche hochfrequente Felder bei sehr geringen Intensitäten auch biologische Wirkungen haben, da diese erst in den letzten Dekaden auftreten. Das deutet darauf hin, dass elektromagnetische Felder im Allgemeinen über einen unbekannten grundlegenden Mechanismus einwirken.

Synergien verschiedener Umweltfaktoren

EMFs können mit anderen Substanzen synergistisch zusammenwirken und genetische Veränderungen hervorrufen. Das sind bei HF chemische Mutagene, UV-, Gamma- und Röntgen-Strahlung, 17-beta-Estradiol und viele andere Stoffe. Die meisten Agenzien sind Mutagene. H. Lai listet neben verschiedenen Strahlungsarten eine sehr große Zahl von chemischen Stoffen auf, die bei HF-, NF- und statischen Feldern in Studien Wirkungen gezeigt haben. Jeder Mensch kommt im normalen Leben mit vielen Umweltfaktoren gleichzeitig in Kontakt, auch mit Mutagenen. Andererseits werden einige Chemikalien in der Krebstherapie eingesetzt und Strahlung wird zur Verstärkung der Krebsbekämpfung und zur Linderung der Nebenwirkungen hinzugefügt. Diese Synergismen sollten weiter erforscht werden. Es gibt aber auch Studien, die keine signifikanten Wechselwirkungen gefunden haben.

Fünf Merkmale

Während der Nutzung eines Mobiltelefons ist das Gehirn mit relativ hoher Strahlenintensität belastet (Spitzen von 4–8 W/kg). Viele Arbeiten haben genetische Wirkungen bzw. DNA-Schädigung weit darunter gefunden (Anhang 4). Andere Studien haben ergeben, dass die Wirkung von EMFs von der Wellenform und dem Zelltyp abhängt (Anhang 5). Das könnte der Grund sein, warum in manchen Studien widersprüchliche Ergebnisse bei den nicht-thermischen Wirkungen herauskommen. Schon in den 1970er Jahren wurde bekannt, dass der Kalziumausstrom aus den Zellen von der Modulation der Trägerfrequenz abhängt. Andere biologische Wirkungen (neurologische und genetische) zeigten auch Abhängigkeit von der Wellenform. Bezogen auf die Zelltyp-Spezifizität kann man sagen:

1. Zellen mit aktivem Stoffwechsel sind empfindlicher gegenüber EMF-Wirkung mit Anstieg der Produktion von freien Radikalen in den Mitochondrien,

2. Zellen mit höherer antioxidativer Aktivität sind weniger empfindlich,

3. Elemente wie Eisen könnten über die Fenton-Reaktion eine Rolle spielen (Hirnzellen sind empfindlicher, sie haben einen relativ hohen Gehalt an freiem Eisen, eingelagert in DNAMoleküle),

4. Der Zellzyklus wird häufig durch EMFs angehalten, das könnte eine Reaktion der DNA-Reparatur sein nach Schädigung durch EMFs. Wenn nicht repariert werden kann, tritt Zelltod ein, meistens durch Apoptose, die häufig nach EMF-Schädigung abläuft. Das passt zu Studien zur Genexpression, die die Aktivierung von Reparatur- und Zelltod-Genen nach Einwirkung von EMFs zeigen.

5. Wenn genetisch geschädigte Zellen überleben, kann Krebs entstehen; wenn sie absterben, ist die Krebsgefahr reduziert. Aber es können andere Schäden auftreten, z. B. kann der Tod von Hirnzellen nach Feldeinwirkung zu neurodegenerativen Erkrankungen führen (Alzheimer, Parkinson, Amyotrophe Lateralsklerose, Demenz und Funktionsstörungen der Muskulatur). Besonders bei beruflicher Exposition wurden solche Auswirkungen gefunden. Der oft gesagte Einwand, Studien könnten nicht wiederholt werden, ist nicht stichhaltig. Viele Studien, die unter verschiedenen Bedingungen das gleiche Ergebnis haben, sind genauso aussagekräftig; davon abgesehen, dass es kaum Wiederholungsstudien gibt, auch wenn sie als solche bezeichnet werden. Da die Verteilung der Strahlungsenergie im Gewebe nicht homogen ist, entstehen hohe Spitzenwerte. Deshalb müssen bessere SAR-Berechnungen entwickelt werden zur Feststellung von SAR-Spitzen im Gehirn. Jede EMF-Wirkung hängt ab von der absorbierten Energie und wie die Energie räumlich und zeitlich ausgesendet wird. Viele Faktoren können ein Ergebnis beeinflussen, die nichts mit dem Studiendesign zu tun haben. Dazu kommt, dass man wissen muss, ob eine Wirkung kumulativ ist, ob sie kompensiert wird und wann die Homöostase zusammenbricht. Da es bisher keinen allgemein akzeptierten Wirkungsmechanismus gibt, sind Schlussfolgerungen aus Experimenten schwierig. Wenn die Energie der Strahlung nicht ausreicht, um chemische Bindungen zu brechen, sind indirekte und sekundäre Wirkungen auf andere chemische Vorgänge in den Zellen wirksam. Der Autor nimmt an, dass die biologischen EMF-Wirkungen auf vielen sich gegenseitig beeinflussenden Wirkungen beruhen.

Schlussfolgerungen

Es gibt genügend Gründe anzunehmen, dass genetische Veränderungen durch elektromagnetische Felder möglich und vorhanden sind, was etwa 70 % der Studien aus Anhang 1 und 2 belegen. Einige genetische Schäden können sich nachteilig auf die Gesundheit auswirken. Die Mechanismen müssen geklärt werden, aber auch ohne die zu kennen sollte man akzeptieren, dass die Daten gesichert sind. (IW)