Long-term exposure to 4G smartphone radiofrequency electromagnetic radiation diminished male reproductive potential by directly disrupting Spock3–MMP2-BTB axis in the testes of adult rats.

Mobiltelefone senden bei Benutzung eine Form von nicht-ionisierender Strahlung im Mikrowellenbereich aus. Diese Strahlung unterscheidet sich von andern Arten hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung, da sie Organismen hauptsächlich durch unklare, nicht-thermische Wirkungen anstatt thermischer Wirkungen beeinflusst. Mit dem weit verbreiteten Einsatz von Mobiltelefonen, ist die Sorge vor den Gesundheits-problemen, welche durch die Strahlung verursacht werden könnten, weltweit zu einem Thema geworden. Da die meisten Männer ihre Mobiltelefone in der Hosentasche nahe des Hodens tragen, spekulieren einige Wissenschaftler, ob diese Gewohnheit die Fruchtbarkeit des modernen Mannes negativ beeinflussen kann. Eine Reihe von Studien beschreibt die Einschränkung der männlichen Fruchtbarkeit durch Mobilfunkstrahlung. Die hier vorgestellte Arbeit untersuchte die Wirkung eines 4G-Mobiltelefons (4te Generation mobiler Kommunikationstechnologie; LTE) auf das männliche Reproduktionssystem in Ratten. Neben der Wirkung der Mobilfunkstrahlung untersuchte die Arbeitsgruppe einen möglichen biologischen Mechanismus, wie die Strahlung die Fruchtbarkeit beeinflusst.

Zunächst wurde die Wirkung der Strahlung untersucht. Hierzu wurden insgesamt 135 erwachsene männliche Ratten, zunächst zufällig in drei Bestrahlungszeitpunkte (50 Tage, 100 Tage und 150 Tage) unterteilt. Jedem dieser Zeitpunkte wurden drei Versuchsgruppen mit 15 Tieren zugeteilt. Die Nor-Gruppe lebte ohne Beeinflussung in ihren Käfigen. Die Con-Gruppe wurde lediglich scheinbestrahlt, während die SRF-Gruppe bestrahlt wurde. Die Bestrahlung fand in einer selbstentwickelten Apparatur statt, bei der ein kommerzielles 4G-Smartphone als Strahlungsquelle diente. Dieses wurde so unter den Versuchstieren platziert, dass sich die Antennenregion direkt unterhalb des Hodensacks befand. Der Rest des Körpers wurde von der Strahlung abgeschirmt. Das Smartphone befand sich 6 Stunden pro Tag im Gesprächsmodus. Die Tiere wurden 2 Stunden bestrahlt, gefolgt von einer 30-minütigen Pause. Dieses Prozedere wiederholte sich 3 Mal am Tag. Während des Bestrahlungsintervalls bekam das Telefon einen externen Anruf von einer Minute, gefolgt von 10 Minuten Gesprächspause, bis 2 Stunden vorüber waren. Das Frequenzband des Mobiltelefons betrug 2.575-2.635 MHz (TD-LTE) Die Stärke des elektrischen Felds, Energiedichte sowie SAR-Wert der bestrahlten Zone betrugen 37,93 V/m, 22,74 W/m² und 1,05 W/kg. Nachdem die Arbeitsgruppe Hinweise auf eine Wirkung der Mobilfunkstrahlung erhalten hatte, wurde ein zweites Experiment begonnen. Hierbei lag der Fokus auf dem zugrundeliegenden Mechanismus. Dazu wurden 7 Versuchsgruppen erstellt. Die Experimentdauer betrug 150 Tage. Die Nor-Gruppe (n = 10) lebte unbeeinflusst in ihren Käfigen. Die Con-Gruppe (n = 10) erhielt Kochsalz-Injektionen in ihre Hoden und wurde scheinbestrahlt. Die LV-SP3-Gruppe (n = 13) wurde ebenfalls scheinbestrahlt, erhielt jedoch Injektionen, welche die Bildung eines spezifischen Proteins namens Spock3 herunterregulierten. Dieses Protein ist unter anderem für die Ausbildung von korrekten Zell-Zell-Kontakten verantwortlich und spielt eine Rolle bei der Blut-Hoden-Schranke (ähnlich Blut-Hirn-Schranke). Die Blut-Hoden-Schranke stellt einen sehr wichtigen Zell-Zell-Kontakt dar und ist von großer Bedeutung vor eine normale Spermienbildung.

Zunächst stellten die Wissenschaftler fest, dass die ausgesendete Mobilfunkstrahlung des 4G-Smartphones nicht die Körpertemperatur der Versuchstiere erhöhte. Damit werden thermische Wirkungen ausgeschlossen. Außerdem waren die Serumkortisolkonzentrationen (Stressmarker) bei der Con-Gruppe im Vergleich zur Nor-Gruppe nicht erhöht, was demonstriert, dass der generelle Versuchsablauf den mentalen Stress der Versuchstiere nicht erhöht. Ein erhöhtes Stresslevel hätte die Ergebnisse verfälschen können. Im ersten Teil des Experiments (Untersuchung der Strahlungswirkung) konnte die Arbeitsgruppe belegen, dass nach 150 Tagen Bestrahlung die Spermienqualität (Konzentration, Beweglichkeit, Überlebensfähigkeit, Morphologie) signifikant verändert war. Anschließend wurden die bestrahlten Ratten verpaart, um zu überprüfen, ob die Fortpflanzungsfähigkeit eingeschränkt wird. Obwohl keine Unterschiede bezüglich der Fruchtbarkeit als solcher festzustellen waren (erfolgreiche Verpaarung, Schwangerschaftsdauer, Wurfgröße, Lebensfähigkeit, Geschlechterverhältnis), waren die Nachkommen der langzeitbestrahlten Ratten (150 Tage) signifikant leichter. Anschließend wurde die Morphologie der Hoden untersucht. Nach 150 Tagen Bestrahlung wurde eine erhöhte Störung der Spermienbildung, signifikanter Keimzellverlust sowie eine verminderte Höhe des Epithelgewebes beobachtet. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die langfristige Bestrahlung zu direkten morphologischen Schäden der Hoden bei den bestrahlten Tieren führte. Außerdem wurde durch die Bestrahlung erhöhter oxidativer Stress in den Hoden ausgelöst. Des Weiteren wiesen die Wissenschaftler erhöhte Apoptose (programmierter Zelltod) nach der Langzeitbestrahlung nach. Im zweiten Teil des Experiments wollte die Arbeitsgruppe der molekularbiologischen Grundlage der beobachteten Phänomene auf den Grund gehen. Sie stellte fest, dass nach der 150-tägigen Bestrahlung das Protein Spock3 unnatürlich hochreguliert war. Die mikroskopische Überprüfung der Zell-Zellkontakte zeigte eine Beeinträchtigung der Blut-Hoden-Schranke nach 150-tägiger Bestrahlung wahrscheinlich auf Grund des übermäßig produzierten Spock3s. Dies wurde mit Hilfe eines sogenannten „knock-down“-Experiments überprüft. Es konnte gezeigt werden, dass die Hemmung der übermäßigen Spock3-Bildung die Hodenschäden sowie Spermienqualität nach Langzeitbestrahlung verbesserte.

Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass 4G-Mobilfunkstrahlung die Gesundheit der Hoden sowie die Spermienqualität negativ beeinflusst. Aller Wahrscheinlichkeit nach sind weder thermische Wirkungen noch erhöhte mentale Stresslevel für die Beobachtungen verantwortlich. Die Wissenschaftler identifizierten ein bestimmtes Protein, welches nach der Bestrahlung hochreguliert ist. Dies lässt sie eine Hypothese bezüglich des Mechanismus verfassen, wie Mobilfunkstrahlung auf molekularer Ebene die männliche Fruchtbarkeit beeinflussen kann. Sie vermuten eine Störung des sensiblen Gleichgewichts des Epithelgewebes im Hoden durch die vermehrte Bildung von Spock3. Komponenten der Blut-Hoden-Schranke werden gestört, was wiederum die Spermienbildung negativ beeinflusst. Dadurch nimmt die Apoptose der sekundären Keimzellen allmählich zu. Dies könne zu einer Einschränkung der männlichen Fruchtbarkeit führen. Die Arbeitsgruppe empfiehlt Männern, ihre Smartphones nicht in der Nähe ihrer Hoden zu tragen. (RH)