Ein umfassender Mechanismus der biologischen und gesundheitlichen Auswirkungen von anthropogenen extrem niederfrequenten und elektromagnetischen Feldern der drahtlosen Kommunikation.

Die Exposition gegenüber anthropogenen elektromagnetischen Feldern (EMF), insbesondere denen der drahtlosen Kommunikation (wireless communications, WC) oder der Mobiltelefonie (MT), hat enorm zugenommen. Dies ist ein beispielloses Phänomen in der biologischen Evolution, da sich alle anthropogenen EMF, die vollständig polarisiert und kohärent sind, und insbesondere die EMF der drahtlosen Kommunikation, erheblich von den natürlichen EMF unterscheiden. Mehrere experimentelle Befunde bringen die Exposition von Labortieren oder Zellen gegenüber anthropogenen ELF oder HF/WC-EMF mit oxidativem Stress (OS) in Verbindung, der auf eine Überproduktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und genetische Schäden/Veränderungen (DNA-Schäden, Chromosomenschäden, Mutationen usw.) zurückzuführen ist. In mehreren dieser Studien wurden OS und/oder DNA-Schäden mit daraus resultierendem Zelltod in den Fortpflanzungszellen verschiedener Tiere festgestellt, was zu einer verminderten Fortpflanzung oder zum Tod von Embryonen führte. Die in den Fortpflanzungszellen gefundenen genetischen Schäden erklären andere Befunde, die einen Zusammenhang zwischen der EMF-Exposition und der Unfruchtbarkeit von Insekten, Vögeln und Säugetieren (einschließlich Menschen), Fehlgeburten oder dem Rückgang von Vogel- und Insektenpopulationen (insbesondere Bienen) in den letzten 20 Jahren herstellen.

In einigen Studien wurden keine Auswirkungen von ELF- oder HF/WC-EMF festgestellt, insbesondere in Studien, die EMF-Expositionen durch Generatoren mit unveränderlichen Parametern und ohne Modulation verwendeten. Im Gegensatz dazu wurden in mehr als 95 % der Studien, in denen reale MT/WC-Expositionen von handelsüblichen Geräten (Mobil-/Kabellos-Telefone, Wi-Fi usw.) mit hoher Signalvariabilität verwendet wurden, Auswirkungen festgestellt. Unabhängig von realen oder simulierten Expositionen werden in der Mehrzahl der experimentellen Studien (etwa 70 %) entweder mit Hochfrequenz (kombiniert mit ELF) oder reinen ELF-EMF Wirkungen festgestellt. Vom Menschen erzeugte EMF mit Frequenzen bis zur unteren Grenze des Infraroten können chemische Bindungen nicht direkt aufbrechen und keine Ionisierung verursachen. Wie sind dann vom Menschen erzeugte EMF bei Umweltintensitäten in der Lage, DNA und andere biologische Moleküle zu ionisieren? Was ist die einzigartige Eigenschaft, die vom Menschen erzeugte EMF in die Lage versetzt, im Gegensatz zu natürlichen EMF, einschließlich Licht, schädliche biologische/gesundheitliche Wirkungen hervorzurufen? Es hat sich gezeigt, dass diese einzigartige Eigenschaft in der Polarisation und Kohärenz in Verbindung mit der Variabilität niedriger Frequenzen (ULF/ELF) liegt.

In der vorliegenden Arbeit liefern Panagopoulos & Yakymenko et al. eine aktualisierte Beschreibung, wie vom Menschen verursachte EMF auf nicht-thermischer Ebene in der Lage sind, eine Funktionsstörung der spannungsgesteuerten Ionenkanäle (VGICs) in den Zellmembranen auszulösen, wodurch eine Überproduktion von ROS und Oxidativer Stress  ausgelöst wird, die wiederum für die meisten bekannten negativen biologischen / gesundheitlichen Auswirkungen, einschließlich DNA-Schäden und damit zusammenhängende Pathologien, verantwortlich sind.

Biochemie der radikalen Sauerstoffspezies:

Eine wichtige Quelle für ROS in allen Zellen ist die Elektronentransportkette (ETC) in der inneren Membran der Mitochondrien, die unter normalen Bedingungen wahrscheinlich 50-90 % der gesamten zellulären ROS-Produktion ausmacht. Es wurde festgestellt, dass der Elektronenaustritt aus der ETC in Spermatozoen unter WC-EMF-Exposition aus Komplex III stammt, da dies parallel zur Verwendung von Komplex-III-Inhibitoren getestet wurde. Bei der Betrachtung der mitochondrialen Ursachen von OS spielt Ca²+ eine Schlüsselrolle. Ein physiologischer Anstieg des mitochondrialen Ca²+ kann die ATP-Produktion anregen, wenn der Energiebedarf hoch ist, was jedoch auch zu einer erhöhten ROS-Bildung führen kann. Eine übermäßige Ca²+-Akkumulation kann zu mitochondrialer Dysfunktion und einem Rückgang der ATP-Produktion führen, vor allem aber die ROS-Produktion und apoptotische Faktoren weiter erhöhen. Ca²+ kann auf die Mitochondrien einwirken, indem es wichtige mitochondrienspezifische Dehydrogenasen reguliert. Daher ist eine sorgfältige Kontrolle des Ca²+-Spiegels in den Mitochondrien ein Schlüsselfaktor für die ROS-Homöostase, wobei eine durch EMF induzierte Störung der Ca²+-Kanäle möglicherweise zu einer ROS-Überproduktion führt.

NADPH/NADH-Oxidasen (NOXs) katalysieren die Produktion des freien Superoxidanions, indem sie Elektronen aus NAD(P)H auf Sauerstoff übertragen. NOXs werden auch durch zytosolisches Ca²+ aktiviert und besitzen neben ihrem H+ spannungsgesteuerten Kanal eine Ca²+-Bindungsstelle. NOXs können unter basalen Bedingungen 10–30 % der gesamten ROS-Produktion in Neuronen ausmachen. Ihr Beitrag kann jedoch bei neuronaler Aktivierung oder Entzündung erheblich ansteigen. Die NOXs wurden als ein wichtiges Ziel für vom Menschen verursachte EMF identifiziert.

Stickstoffmonoxid-Synthasen (NOS) sind spezifische Enzyme, die in allen tierischen und pflanzlichen Zellen vorkommen und freie Stickstoffmonoxid-Radikale (NO•) produzieren. Es wurde festgestellt, dass ein Anstieg der Ca²+- und NO•-Konzentrationen in den Zellen sehr schnell (innerhalb weniger Sekunden) durch EMF-Exposition ausgelöst wird, wobei die Induktion von DNA-Schäden durch Peroxynitrit durch NOS-Hemmer und Antioxidantien blockiert wird.

Darüber hinaus beeinträchtigt eine Störung der spannungsabhängigen Na+-, K+-, Mg²+- und Ca²+-Ionenkanäle (VGICs) die Funktion der Na+/K+-Pumpe (ATPase) und der Ca²+-Pumpen in den Plasmamembranen aller Zellen. Zusätzlich zu ihrer Rolle als Ionenpumpe fungiert die Na+/K+-ATPase als Signalregulator, der Signale von der Plasmamembran zu den intrazellulären Organellen überträgt und als Normalisator des Na+/K+-Gleichgewichts in den Zellen fungiert, z. B. nach einer Störung der VGIC. Es ist seit langem bekannt, dass die Aktivität der Na+/K+-ATPase durch ELF EMF beeinträchtigt wird und dass Veränderungen ihrer Aktivität mit der ROS-Produktion in den Mitochondrien zusammenhängen. Martin Pall stellte einen Zusammenhang zwischen der EMF-induzierten Dysfunktion der spannungsgesteuerten Kalziumkanäle und der NO•/ONOO--Überproduktion fest. Peroxynitrit kann auch in Gegenwart von H+ leicht zu OH• und NO2- zersetzt werden.

Das von den Mitochondrien oder den NOX produzierte Superoxidanion-Radikal (O2•−) wird von der Superoxiddismutase (SOD) im Zytosol oder in den Mitochondrien katalysiert und in Wasserstoffperoxid (H2O2) umgewandelt. H2O2 kann an jeden beliebigen Ort in der Zelle gelangen, auch in den Zellkern, wo es in das höchst potente Hydroxylradikal (OH•) umgewandelt werden kann, das jedes biologische Molekül, einschließlich der DNA, schädigen kann.

Anthropogene EMF und VGICs:

Normalerweise wechseln VGICs zwischen offenem und geschlossenem Zustand durch Membranspannungsänderungen dV ≥ 30 mV, die Kräfte auf ihre Spannungsfühler ausüben. Genauer gesagt reagieren VGICs auf Änderungen zwischen -30 und -100 mV. VGICs können auch auf sehr schwache polarisierte, kohärente und langsam schwankende EMF bis hinunter zu ⁓10-⁵ V/m über die erzwungene Oszillation reagieren, die solche EMFs auf bewegliche Ionen in unmittelbarer Nähe (<1 nm) zu den Sensoren auslösen (ion forced-oscillation: IFO). Der IFO-VGIC-Mechanismus postuliert, dass die biologische Aktivität eines EMF proportional zu seiner maximalen Intensität und umgekehrt proportional zu seiner Frequenz ist, was bedeutet, dass die in der Literatur berichteten Wirkungen durch niederfrequente (ULF/ELF/VLF) und nicht durch hochfrequente (reine Hochfrequenz/Mikrowellen) EMF hervorgerufen werden. Außerdem wird festgestellt, dass pulsierende EMF deutlich bioaktiver sind als entsprechende kontinuierliche (nicht pulsierende) EMF. VGICs reagieren nicht einfach auf das Vorhandensein eines unveränderlichen (statischen) elektrischen Feldes, da sie sich sonst ständig chaotisch öffnen/schließen würden und kein Leben erhalten werden könnte. Aus diesem Grund ist das geomagnetische Feld (GMF) unter normalen Bedingungen nicht besonders bioaktiv, wird aber bioaktiv, wenn sich die normale Intensität während magnetischer Stürme um etwa 20 % ändert. Jede Funktionsstörung der Ionenkanäle wirkt sich auf die ansonsten sorgfältig kontrollierten intrazellulären Ionenkonzentrationen aus und stört das elektrochemische Gleichgewicht und die Homöostase der Zelle, einschließlich des intrazellulären Redoxstatus, der ein Index für den ROS-Gehalt in der Zelle ist. Das ROS-Regulierungssystem ist eng mit dem Ca²+-Signalsystem verknüpft. Eine Funktionsstörung der Ca²+-Kanäle in der Plasma- oder Mitochondrienmembran führt zu einer Unterbrechung des Signalsystems und zu einem Anstieg der ROS-Konzentration in der Zelle. Daher führt eine Fehlfunktion der Ionenkanäle zu einer Überproduktion von ROS, und die ROS verstärken die Fehlfunktion der Ionenkanäle weiter. Offensichtlich haben wir es hier mit einem Teufelskreis zu tun, bei dem eine VGIC-Dysfunktion zu OS in den Zellen führt, was wiederum die Ionenkanäle noch mehr stört und zu noch ausgeprägteren OS führt.

Alle vom Menschen erzeugten EMF sind vollständig polarisiert und kohärent, mit niederfrequenten (ELF/ULF/VLF) Intensitätsschwankungen in der überwiegenden Mehrheit der Fälle, d. h. sie besitzen elektrische und magnetische Nettofelder, die (mit ELF/ULF/VLF-Raten) in einzelnen Richtungen und in Phase schwingen. Diese Bedingung führt zu parallelen und kohärenten Niederfrequenz-Zwangsschwingungen von mobilen Ionen und anderen geladenen/polaren Molekülen in lebendem Gewebe. Nach dem IFO-VGIC-Mechanismus werden die in der Literatur beschriebenen nichtthermischen biologischen/gesundheitlichen Wirkungen speziell durch die niederfrequenten Anteile eines HF-Signals und nicht durch hochfrequente EMF selbst induziert. Dies erklärt, warum die nicht-thermischen Wirkungen, die zuvor den HF-EMF zugeschrieben wurden, bei fehlender niederfrequenter Modulation/Pulsation verschwinden. Daraus folgt (nach Ansicht der Autoren), dass reine Hochfrequenz/Mikrowellen-EMF nur eine Erwärmung von biologischem Gewebe bewirken können. Für Zellen, deren genomische DNA durch EMF-induzierte ROS irreparabel geschädigt ist, sind die möglichen Folgen Zellseneszenz oder Zelltod, was zu Alterung, organischen/neurodegenerativen Krankheiten und/oder Fortpflanzungsproblemen, Krebs oder mutierten Nachkommen führen kann.

Vom Menschen verursachte EMF, insbesondere die schädlichsten, die von Mobilfunkantennen/Geräten und Hochspannungsleitungen ausgehen, sind zu einer neuen Realität im modernen Leben geworden, der Milliarden von Menschen täglich ausgesetzt sind. Obwohl sie deutlich weniger zytotoxisch sind als Radioaktivität oder bestimmte giftige Chemikalien, stellen sie ein evolutionär neuartiges und äußerst hartnäckiges tägliches zytotoxisches Agens dar, gegen das die bestehenden Reparaturmechanismen möglicherweise nicht wirksam genug sind. Vor allem bei Personen, die bereits genetisch oder epigenetisch geschädigt sind. Nach Ansicht der Autoren ist eine Voraussetzung für die therapeutische Wirkung angewandter EMF die Simulation natürlicher EMF oder physiologischer endogener zellulärer Signale. Die Grundfrequenz der natürlichen atmosphärischen elektromagnetischen „Schumann“-Resonanzen (7,83 Hz) und ihre Obertöne werden in der Gehirnaktivität von Mensch und Tier nachgewiesen, und die physikalischen Parameter der elektromagnetischen Gehirnaktivität und der atmosphärischen Blitze weisen bemerkenswerte Ähnlichkeiten auf. Daher vermuten die Autoren, dass die therapeutischen Wirkungen gepulster EMF bei pulsierenden Frequenzen, die mit den Schumann-Frequenzen oder den endogenen ionischen Oszillationen in den Zellen übereinstimmen, optimal sein dürften und biologisch verträglich oder positiv wirken sollten. Anmerkung der Redaktion: Wenn diese Annahme richtig ist, könnte dies eine Möglichkeit sein, die toxischen Wirkungen von ELF-gepulsten EMF deutlich zu reduzieren, indem man die niederfrequenten Anteile im Signal möglichst ähnlich den natürlichen Schumann-Resonanzen gestaltet. (AT)