Changes in the Honeybee Antioxidant System after 12 h of Exposure to Electromagnetic Field Frequency of 50 Hz and Variable Intensity.

In den letzten Jahren wurden auf globaler Ebene immer mehr Berichte über ein Phänomen namens CCD (Colony Collapse Disorder) gemeldet. Neben Pestiziden, Krankheiten und anderen Umweltstressoren werden auch elektromagnetische Felder als eine der möglichen Ursachen für CCD genannt. Eine der ersten Verteidigungslinien des Körpers gegen schädliche Faktoren ist das antioxidative System. Aus diesem Grund beschlossen die Autoren, Indikatoren der antioxidativen Kapazität im Blut (Hämolymphe) der Honigbiene nach Exposition gegenüber unterschiedlich starken elektrischen Feldern zu messen. Es ist bekannt, dass die Exposition mit EMF oxidativen Stress verursacht. Oxidativer Stress ist ein Zustand, in dem das antioxidative Abwehrsystem nicht in der Lage ist, die schädlichen Wirkungen der freien Radikale (reactive oxygen species, ROS) zu verhindern. In diesem physiologischen Zustand wird die Aktivität von Enzymen wie Superoxiddismutase (SOD) und Katalase (CAT) hochreguliert, um einen Organismus vor Schäden durch ROS zu schützen. SOD katalysiert die Spaltung von Superoxidradikalen zu Wasserstoffperoxid (H2O2) und CAT katalysiert die Zersetzung von H2O2 zu Wasser (H2O) und molekularem Sauerstoff (O2). Die Lebensspanne eines Organismus hängt in gewissem Maße von der Effizienz des antioxidativen Systems ab (je besser die Neutralisierung von ROS, desto länger kann der Organismus leben). Die Analyse der SOD- und CAT-Aktivität gibt Aufschluss über den oxidativen Stress des Organismus. Die antioxidative Kraft der Hämolymphe kann durch die Eisenionen-reduzierende Antioxidationskraft (Ferric reducing ability of plasma, FRAP) beurteilt werden. Die FRAP-Analyse gibt genaue Informationen über die allgemeine Stimulation des antioxidativen Systems.

Es wurden zehn Bienenstöcke für den Versuch verwendet. Diese wurden vorbehandelt gegen Varroa-Milben, sowie auf Nosema-Sporen getestet. Versiegelte Brutzellen wurden entnommen und im Inkubator ausgebrütet. Die geschlüpften Arbeiterinnen wurden in Holzkästchen zu je 100 Bienen übertragen. Die Holzkäfige waren mit Zuckersaft Fütterungen ausgerüstet. Das Experiment lief zwei Wochen lang (15. bis 30. Juli). Es wurden vier verschiedene elektrische Feldstärken (bei 50 Hz Netzfrequenz) verwendet: 5,0 kV/m, 11,5 kV/m, 23,0 kV/m, und 34,5 kV/m. Eine Feldstärke von 5 kV/m entspricht in etwa den Feldstärken die in 20 Meter Abstand einer Ultrahochspannungsleitung (220 oder 400 kV) auf Bodenhöhe – bzw. in 2 m Bodenabstand – vorzufinden sind, eine Intensität von 11,5 kV/m entspricht der Situation in wenigen Metern Abstand der Hochspannungsleitung (ebenfalls in 2 m Bodenabstand). Das E-Feld wurde mittels eines Plattenkondensators generiert. Für jede Feldstärke wurden 10 Holzkäfige zu je 100 Bienen sowie 10 Kontrollen verwendet. Nach 12-stündiger Exposition wurde den Bienen Hämolymphe entnommen. Aus dieser wurde die Aktivität von SOD (Superoxiddismutase), CAT (Katalase) und das FRAP (gesamtes antioxidatives Potenzial) ermittelt.

Die Superoxid-Dismutase zeichnete sich durch eine vierfach höhere Aktivität in den Untersuchungsgruppen im Vergleich zur Kontrollgruppe aus, und diese Befunde waren statistisch signifikant. Die Katalaseaktivität war unverändert für 5 V/m im Vergleich zur Kontrolle, für alle höheren Feldstärken jedoch doppelt so hoch wie die Kontrolle. Das gesamte antioxidative Potenzial (FRAP) war für die 34,5 kV/m-Gruppe maximal und für die 11,5 kV/m-Gruppe am niedrigsten; in beiden anderen Expositionsgruppen lagen keine signifikanten Unterschiede zur Kontrolle vor. Es wurde ein Zusammenhang zwischen unterschiedlichen E-Feld-Intensitäten und Veränderungen im antioxidativen System gefunden.

Die Autoren folgern, dass eine 12-stündige Exposition bei Feldstärken, welche Honigbienen auch in ihrem natürlichen Umfeld begegnen können (5 kV/m), die Aktivität von SOD signifikant erhöht. Dieser Umstand alleine, falls in weiteren Studien bestätigt, genüge, um Hochspannungsleitungen in die Liste der Umweltstressoren einzuschließen, die am Bienensterben („colony collapse disorder“, CCD) beteiligt sind – neben Pestiziden und Chemikalien. Die Katalaseaktivität und das gesamte antioxidative Potenzial waren erst für Feldstärken ab 11,5 kV/m deutlich verändert. Dies entspricht Abständen von nur einigen Metern von einer Hochspannungsleitung (mit 12 h Exposition), was im Felde normalerweise nicht vorkommen sollte. Die Autoren listen etliche vergleichbare Studien mit Insekten und EMF oder Pestiziden auf, welche generell Auswirkungen dieser Stressoren auf das antioxidative System fanden. Die in dieser Studie beobachteten Auswirkungen von Hochspannungsleitungen auf die Superoxiddismutasen-Aktivität sollten in weiteren Versuchen gründlicher erforscht werden; vor allem die kumulierte Wirkung mehrerer Umweltstressoren, die gleichzeitg vorliegen, steht im Verdacht, schwerwiegende Folgen nach sich zu ziehen. (AT)