Autor(en):
Xie W*, Xu R, Fan C, Yang C, Chen H, Cao Y.
* Department of Toxicology, School of Public Health, Medical College of Soochow University, Suzhou.
China
Veröffentlicht in:
Front Public Health 2021; 9: 724239
Veröffentlicht: 26.08.2021
auf EMF:data seit 25.02.2022
Weitere Veröffentlichungen: Studie gefördert durch:

The National Natural Science Foundation of China (Grant #81373025) and Chinese Ministry
of Science.

Schlagwörter zu dieser Studie:
Hitzeschockproteine/HSP  |  (Oxidative) Stress-Reaktion
Medizinische/biologische Studien
zur EMF:data Auswertung

900 MHz hochfrequentes Feld ruft mitochondriale ungefaltete Protein-Antwort in Knochenmark-Stammzellen der Maus hervor.

900 MHz Radiofrequency Field Induces Mitochondrial Unfolded Protein Response in Mouse Bone Marrow Stem Cells.

Original AbstractÜbersetzung n.n. vorhanden!

Objective: To examine whether exposure of mouse bone marrow stromal cells (BMSC) to 900 MHz radiofrequency fields used in mobile communication devices can induce mitochondrial unfolded protein response (UPRmt). Methods: BMSCs were exposed to continuous wave 900 MHz radiofrequency fields (RF) at 120 μW/cm² power intensity for 4 h/d for 5 consecutive days. Cells in sham group (SH) were cultured in RF exposure system, but without RF radiation. The positive control cells were irradiated with 6Gy X-ray at a dose rate of 1.103 Gy/min (XR). To inhibit the upstream molecular JNK2 of UPRmt, cells in siRNA + RF, and siRNA + XR group were also pretreated with 100 nMsiRNA-JNK2 for 48 h before RF/XR exposure. Thirtyminutes, 4 h, and 24 h post-RF/XR exposure, cells were collected, the level of ROS was measured with flow cytometry, the expression levels of UPRmt-related proteins were detected using western blot analysis. Results: Compared with Sham group, the level of ROS in RF and XR group was significantly increased 30min and 4 h post-RF/XR exposure (P < 0.05), however, the RF/XR-induced increase of ROS level reversed 24 h post-RF/XR exposure. Compared with Sham group, the expression levels of HSP10/HSP60/ClpP proteins in cells of RF and XR group increased significantly 30min and 4 h post-RF/XR exposure (P < 0.05), however, the RF/XR-induced increase of HSP10/HSP60/ClpP protein levels reversed 24 h post-RF exposure. After interfering with siRNA-JNK2, the RF/XR exposures could not induce the increase of HSP10/HSP60/ClpP protein levels any more. Conclusions: The exposure of 900 MHz RF at 120 μW/cm² power flux density could increase ROS level and activate a transient UPRmt in BMSC cells. Mitochondrial homeostasis in termof protein folding ability is restored 24 h post-RF exposure. Exposure to RF in our experimental condition did not cause permanent and severe mitochondrial dysfunctions. However, the detailed underlying molecular mechanism of RF-induced UPRmt remains to be further studied.

Keywords

mitochondria | radiofrequency fields | unfolded protein response | reactive oxygen species | microwave | heat shock protein

Exposition:

900 MHz
SAR = ⌀ 0,25 / max. 0,41 mW/kg | 120 μW/cm²

EMF:data Auswertung

Zusammenfassung

Nicht-ionisierende hochfrequente elektromagnetische Felder (HF-EMF) sind heutzutage allgegenwärtig. Sie werden u.a. im Militär, Radio- und Fernsehübertragungen, drahtlosen Kommunikationssystemen, der Industrie sowie der Medizin eingesetzt. Obwohl das Thema in der Wissenschaft kontrovers diskutiert wird, häufen sich die Hinweise, dass hochfrequente Felder die übermäßige Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) hervorrufen können. Diese können oxidativen Stress und so negative gesundheitliche Auswirkungen verursachen. Mitochondrien sind die hauptsächliche Quelle und gleichzeitig ein Angriffspunkt von HF-induzierten ROS. HF-EMF greifen direkt die Elektronentransportkette an, was zu mitochondrialer Dysfunktion und Überproduktion von ROS führen kann. Ein lediglich leichter Anstieg von ROS kann jedoch zu zellulären Abwehrmechanismen führen, unter anderem der sogenannten „unfolded protein response“ (UPR, Reaktion auf ungefaltete Proteine). Wenn sich auf Grund von zellulärem Stress ungefaltete bzw. fehlgefaltete Proteine innerhalb der Zelle anhäufen, wird die Synthese von mitochondrialen Proteinen angeregt. Dies beinhaltet Chaperone, welche die korrekte Faltung von Proteinen unterstützen, sowie von Proteasen, die un- bzw. fehlgefaltete Proteine abbauen. Dieser Prozess wird als mitochondriale UPR bezeichnet. Dieser Schutzmechanismus kann zunächst die negativen Auswirkungen von umweltbedingtem Stress kompensieren, eine verlängerte oder dysregulierte mitochondriale UPR-Aktivierung kann jedoch die mitochondriale Fehlfunktion verschlimmern. Es ist bekannt, dass sowohl ionisierende als auch nicht-ionisierende Strahlung den JNK-Signalweg aktivieren kann. Gleichzeitig ist die Aktivierung von JNK2 mit der Induktion von UPR assoziiert. Derzeit existieren nur wenige Berichte über die Wirkung von HF-induzierten ROS auf die mitochondriale UPR. Aus diesem Grund untersuchen die Autoren der hier vorgestellten Studie die Auswirkungen von 900 MHz auf die mitochondriale UPR in vitro.

Quelle: ElektrosmogReport März 2022 | 28. Jahrgang, Nr. 1

Studiendesign und Durchführung

Diese in-vitro-Studie wurde an murinen Knochenmarkstammzellen (KMSC) durchgeführt. Sie wurden über 5 Tage (4h/Tag) mit 900 MHz und 120 µW/cm² bestrahlt. Der resultierende maximale bzw. mittlere SAR-Wert der Bestrahlung betrug dabei 0,41 mW/kg respektive 0,25 mW/kg. Als Positivkontrollen wurden KMSC mit Röntgenstrahlung (6 Gy) belastet. Als Negativkontrollen wurden die Zellen scheinbestrahlt. Um zu untersuchen, ob der JNK-Signalweg involviert ist, wurde des Weiteren ein JNK2-siRNA-knockdown durchgeführt. Die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies sowie die Bildung von Chaperonen und Proteasen wurde 30 min, 4 h und 24 h nach Beendigung der Bestrahlung analysiert.

Ergebnisse

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass sowohl Hochfrequenz- als auch Röntgenstrahlung in der Lage waren, die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies zu induzieren. Die ROS-Konzentrationen waren 30 min und 4 h nach Bestrahlung signifikant erhöht. 24 h nach der Exposition waren bei beiden Strahlungsarten die Konzentrationen wieder auf dem Level der scheinbestrahlten Kontrollen. Der ROS-Anstieg war bei der Röntgenstrahlung höher als bei der nicht-ionisierenden Hochfrequenz. Die Analysen auf Proteinebene zeigten ebenfalls 30 min und 4 h nach Hochfrequenzbefeldung einen signifikanten Anstieg der Chaperone und Proteasen. Auch diese Level normalisierten sich wieder nach 24 h. Der siRNA-knockdown von JNK2, welches sich „upstream“ des mitochondrialen UPR-Signalweges befindet, zeigte eine signifikante Reduktion der UPR-Antwort: Chaperon- und Proteasebildung waren vermindert.

Schlussfolgerungen

Die Ergebnisse der Wissenschaftler weisen darauf hin, dass selbst Hochfrequenzstrahlung, welche um ein vielfaches geringer ist als die erlaubten ICNIRP Richtlinien, in vitro in der Lage ist ROS-Bildung zu induzieren. Des Weiteren deuten die Resultate darauf hin, dass die niedrig dosierte Hochfrequenz mitochondriale UPR als Reaktion auf Stress hervorrufen kann. Das JNK2-knockdown-Experiment kann darauf schließen lassen, dass die Hochfrequenz die mitochondriale UPR durch den JNK-Signalweg aktiviert. Der zelluläre Schutzmechanismus der mitochondrialen UPR reicht bei der geringen Leistungsdichte von 120 µW/cm² aus, um die mitochondriale Homöostase wiederherzustellen. Die mitochondriale Homöostase ist für das Überleben der Zelle von größter Bedeutung (Anm. d. Redaktion). (RH)