Autor(en):
Shahin S*, Banerjee S, Swarup V, Singh SP, Chaturvedi CM.
* Molecular Neuroendocrinology Laboratory, Department of Zoology, Institute of Science, Banaras Hindu University, Varanasi, UP 221005.
Indien
Veröffentlicht in:
Toxicol Sci 2018; 161 (2): 349-374
Veröffentlicht: 23.10.2017
auf EMF:data seit 01.07.2018
Weitere Veröffentlichungen: Studie gefördert durch:

Research grant (5/10/FR/13/2010-RHN) from the Indian Council of Medical Research (ICMR), New Delhi, India to CMC, ICMR Senior Research Fellowship (45/2/2012-PHY/BMS) to Ms Saba Shahin and CSIR Senior Research Fellowship (09/013(0339)/2010-EMR-I) to Mr Somanshu Banerjee.

Medizinische/biologische Studien
zur EMF:data Auswertung

2,45 GHz Mikrowellen beeinträchtigen das hippokampale Lernen und das räumliche Gedächtnis: Beteiligung der von lokalen Stress-Mechanismen hervorgerufenen Unterdrückung des iGluR/ERK/CREB-Signalwegs.

From the Cover: 2.45-GHz Microwave Radiation Impairs Hippocampal Learning and Spatial Memory: Involvement of Local Stress Mechanism-Induced Suppression of iGluR/ERK/CREB Signaling.

Original Abstract

Microwave (MW) radiation induced oxidative stress reduces dendritic arborization, spine density and number of hippocampal pyramidal neurons and hence, impair learning and spatial memory through p53-dependent/independent apoptosis of hippocampal neuronal and nonneuronal cells. However, the mechanisms responsible for MW radiation induced impairment in memory formation remains still unknown. This study elucidates the effect of short (15 days) and long-term (30 and 60 days) low level 2.45 GHz MW radiation-induced local stress on the hippocampal spatial memory formation pathway in adult male mice. Twelve-weeks old mice were exposed to 2.45 GHz MW radiation (continuous-wave with overall average Power density of 0.0248 mW/cm² and overall average whole body SAR value of 0.0146 W/Kg) @ 2 h/d for 15, 30, and 60 days. Learning and spatial memory was assessed by 8-arm radial maze. We have investigated the alterations in serum corticosterone level and the expression of glucocorticoid receptor, corticotropin-releasing hormone (CRH), inducible nitric oxide synthase (i-NOS), iGluRs, PSD-95-neuronal NOS (n-NOS) system, protein kinase A, protein kinase Cε-ERK1/2-pERK1/2 in all the hippocampal subregions, viz. CA1, CA2, CA3, and DG through immunohistochemistry/immunofluorescence and alterations in the expression of hippocampal glucocorticoid receptor, CRH-receptor 1 (CRH-R1), cAMP-response element-binding (CREB), and phosphorylated-CREB (p-CREB) through western blot analysis. We observed that 2.45 GHz MW irradiated mice showed slow learning and significantly increased number of working and reference memory errors in radial maze task. Further, 2.45 GHz MW radiation exposure increases serum corticosterone level and the expression of CRH, CRH-R1, and i-NOS, while the expression of iGluRs, n-NOS, PSD-95, protein kinase Cε, protein kinase A, ERK-p-ERK, CREB, and p-CREB decreases in above mentioned hippocampal subregions in a duration dependent manner. Our findings led us to conclude that 2.45 GHz MW radiation exposure induced local stress suppresses signaling mechanism(s) of hippocampal memory formation.

Keywords

microwave radiation | hippocampal stress | learning and memory formation | glutamate receptors | PSD-95 | signaling molecules

Exposition:

2450 MHz
0.0248 mW/cm² | Ganzkörper-SAR = Ø 0,0146 W/Kg

EMF:data Auswertung

Einleitung

Eine Reihe von Studien konnten belegen, dass Hochfrequenz die Gedächtnisbildung beeinträchtigen kann. Die genauen Mechanismen, wie dies geschieht, sind jedoch noch unbekannt. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Wirkung von kurz- (15 Tage) und langfristiger (30 und 60 Tage) 2,45-GHz Strahlung auf lokalen Stress und den Signalweg für räumliches Gedächtnis im Hippocampus erwachsener männlicher Mäuse (n = 10) zu untersuchen.

Quelle: Reviews von BERENIS, STOA und Henry Lai

Studiendesign und Durchführung

Die Befeldung erfolgte über 2 h pro Tag mit einer Leistungsdichte von 0,0248 mW/cm², resultierend in einem SAR-Wert von 0,0146 W/kg. Die Kontrollen wurden schein-bestrahlt. Lernverhalten und räumliches Erinnerungsvermögen wurden in einem 8-Arm-Labyrinth erfasst. Biochemisch wurden Serum-Corticosteron, Expression des Glucocorticoid-Rezeptors (GR), CRH-Rezeptor-1, CREB und p-CREB untersucht. Immunohistochemisch wurde eine ganze Reihe von Signalmolekülen und Rezeptoren untersucht: CRH, GR, i-NOS, GluR-1, GluR-2, n-NOS, NR1. NR2A. NR2B, PSD-95, PKCε, PKA, ERK1/2 und p-ERK1/2.

Ergebnisse

Die befeldeten Mäuse zeigten ausgeprägte Störungen des räumlichen Gedächtnisses im 8-Arm Labyrinth. Das Serum-Corticosteron war nach Befeldung signifikant erhöht. Die Expression von CRH und CRH-R1 war signifikant erhöht, während die GR-Expression signifikant vermindert war. Die Hochfrequenz induzierte außerdem einen Verlust postsynaptischer NMDA und AMPA Rezeptor Untereinheiten (GluR-1, GluR-2, NR1, NR2A, NR2B), was wiederum in einer gestörten Erregbarkeit und Langzeitpotenzierung resultierte. Des Weiteren wurde eine verminderte Expression von PSD-95, ebenso wie PKCε, PKA, ERK1/2 p-ERK1/2, CREB und p-CREB gefunden, was dafür spricht, dass Hochfrequenz die PKCε/PKA vermittelten neuronalen Prozesse und Signalwege stört, die für Langzeitpotenzierung und Stabilisierung verantwortlich sind. Die Wissenschaftler fanden außerdem erhöhte Konzentrationen von Stickoxiden, einhergehend mit erhöhter i-NOS und verminderter n-NOS Expression.

Schlussfolgerungen

Die Ergebnisse dieser Studie sprechen dafür, dass die 2,45 GHz-Hochfrequenz in der Lage sein kann, den klassischen Weg der Gedächtnisbildung im Hippocampus (iGluR-PSD-95-n-NOS-Kaskade und PKA/PKCε-ERK-p-ERK-CREB-Signalweg) zu unterdrücken. Die Experimente weisen auf eine Corticosteron-vermittelte Aktivierung des Hippocampus-Stress-Schaltkreises (i-NOS-CRH-CRHR1-GR) hin, welcher an der Unterdrückung der Gedächtnis-Signalkaskade beteiligt und durch freie Radikale bzw. oxidativen Stress aktiviert zu sein scheint. Die Ergebnisse der Studie sprechen dafür, dass Hochfrequenz neben der bekannten Induktion von Apoptose auch Gedächtnis-Signalwege stören und so auf zwei Arten Lern- bzw. Gedächtniseinschränkungen hervorrufen kann. Studiendesign und Dosimetrie wurden wissenschaftlichen Standards entsprechend durchgeführt. (RH)