Störung des zellulären Redoxgleichgewichts und Apoptose: Unterschiedliche Wirkungen von Hochfrequenz auf Leydig-Zellen.

Als Testosteronproduzenten sind Leydig-Zellen für die Aufrechterhaltung der Spermatogenese unverzichtbar. Die zunehmenden Erkenntnisse über schädliche Auswirkungen von Hochfrequenz auf die männliche Fruchtbarkeit weisen auf oxidativen Stress und Apoptose als zentrale pathologische Mechanismen hin. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, eine systematische, frequenzvergleichende Untersuchung der Auswirkungen von Hochfrequenz auf Redoxgleichgewicht und Apoptose in Leydig-Zellen durchzuführen.

Die Studie wurde an der murinen TM3-Leydig-Zelllinie durchgeführt. Diese wurde drei unterschiedlichen Hochfrequenz-Quellen ausgesetzt: einem 4G-Mobiltelefon (Xiaomi Note 7; 2318 MHz), einem Signalgenerator bei 1800 MHz (kontinuierliche Welle) und einem Signalgenerator bei 2450 MHz (kontinuierliche Welle). Die Befeldungsdauern der Zellkulturen betrugen 15, 30, 45, 60, 90 und 120 Minuten (vergleiche „Durch Hochfrequenz induzierte Veränderungen der Leydig-Zellfunktion“ in derselben EREP-Ausgabe 02/26, das grundlegende Studiendesign ist identisch, Anm. d. Red.). Temperatureffekte wurden ausgeschlossen. Als Marker für oxidativen Stress wurden Stickoxid und Superoxid quantifiziert. Die Apoptose der Zellen wurde durch eine Annexin-V-FITC/Propidiumiodid-Doppelmarkierung mit anschließender Durchflusszytometrie bestimmt, was die Erfassung von früh- und spätapoptotischen Fraktionen möglich macht. Alle Experimente wurden dreifach unabhängig wiederholt (n = 3). Die statistische Auswertung umfasste ein- und zweifaktorielle ANOVA mit Dunnett-Korrektur.

Die Konzentration der Stickoxide zeigt ein frequenzspezifisches, biphasisches Muster. Im Falle des Mobiltelefons als Befeldungsquelle wird ein statistisch signifikanter Anstieg nach 30 und 45 Minuten beobachtet, gefolgt von einem transienten Abfall und erneutem statistisch signifikanten Anstieg nach 120 Minuten. Bei der generischen 1800- und 2450-MHz-Befeldung werden jedoch kaum statistisch signifikante Steigerungen des Stickoxid-Gehalts beobachtet, sondern signifikante Verringerungen nach 15 min (beide), 30 min (1800 MHz) und 90 min (1800 MHz). Die intrazellulären Superoxid-Spiegel stiegen unter allen drei Bedingungen progressiv an, wobei Mobilfunk und 2450 MHz eine frühere und ausgeprägtere Akkumulation zeigten als 1800 MHz. Bei allen Befeldungsquellen bzw. Frequenzen wurde eine progressive, statistisch signifikante Zunahme der gesamt-apopotischen Zellen beobachtet. Bei Mobiltelefon und 2450 MHz war hierbei der überwiegende Teil der Zellen frühapoptotisch, während die 1800-MHz-Befeldung hauptsächlich spätapoptotische Zellen erzeugte.

Die Studie weist darauf hin, dass hochfrequente elektromagnetische Felder verschiedener Quellen bzw. Frequenzen in TM3-Leydig-Zellen die Redoxbalance stören und Apoptose induzieren kann. Die frequenz- bzw. quellenabhängigen Unterschiede könnten wiederum auf distinkte Signalwege hinweisen, über die die Hochfrequenz wirkt. Das biphasische Muster könnte auf eine adaptive Antwort mit anschließender Erschöpfung der Schutzmechanismen hindeuten. Die Autoren diskutieren einen mitochondrialen ROS-Austritt (reaktive Sauerstoffspezies) mit konsekutiver Peroxynitritbildung, Lipidperoxidation und Aktivierung apoptotischer Kaskaden als grundlegenden Mechanismus.

Anmerkungen der Redaktion:

Die „Schwesterstudie“ zu der ebenfalls in dieser Ausgabe des EREP besprochenen Studie der Arbeitsgruppe (siehe unten) überzeugt durch das in der zugehörigen Rezension beschriebene Studiendesign. Dabei weisen die Beobachtungen eine hohe Kohärenz auf, was mechanistische Grundlage (oxidativer Stress/Apoptose) und biologische Wirkung (verminderte Testosteronproduktion) anbelangt. Die stärkere biologische Wirkung der höheren Frequenzen bzw. modulierten Frequenz (Mobiltelefon) korreliert mit den beschriebenen Mustern des Redox- bzw. Apoptosesystems. Als Limitation ist zu nennen, dass mitochondriale Funktionsparameter (Membranpotential, ATP-Produktion oder Cytochrom-C-Freisetzung) nicht überprüft wurden, obwohl dies von den Autoren als möglicher Mechanismus identifiziert wurde. Außerdem erfolgte keine detaillierte Beschreibung von Befeldungsaufbau und Dosimetrie, sodass von den Begebenheiten in der „Schwesterstudie“ ausgegangen werden muss. (RH)