Molecular Mechanism of Malignant Transformation of Balb/c-3T3 Cells Induced by Long-Term Exposure to 1800 MHz Radiofrequency Electromagnetic Radiation (RF-EMR).

Es gibt bisher keine schlüssigen Erkenntnisse, ob hochfrequente Felder Krebs erzeugen oder im Wachstum beschleunigen. Das Ziel dieser Arbeit war, die Krebs erregende Wirkung von kontinuierlicher 1800-MHz-Strahlung nach Langzeitbestrahlung von Balb/c-3T3-Fibroblasten zu untersuchen und die molekularen Mechanismen aufzuklären. Aus vielen Untersuchungen ist bekannt, dass 3 klassische Lipide, Fettsäuren, Phospholipide und Cholesterol, in Krebszellen und Tumoren dramatisch ansteigen und aktiv synthetisiert werden. Expression und Aktivität der Fettsäure-Synthase sind in fast allen gesunden Geweben extrem niedrig, aber sehr hoch in einigen aggressiven Tumoren. Cholinkinase, ein wichtiges Enzym in der Biosynthese von Phosphatidylcholin, ist stark erhöht ebenso wie Cholesterol, welches Zellwachstum, Tumorprogression und Medikamentenresistenz zu steigern scheint. Die Wissenschaftler konnten den Mechanismen der Krebszellentwicklung näher kommen und identifizierten den Mevalonat-Stoffwechselweg als einen entscheidenden Regulator bei Auf- und Abbau von Lipiden in Tumorzellen. Die Mevalonsäure ist der Ausgangsstoff für die Synthese von Isoprenoiden und Terpenen/Terpenoiden, zu denen u. a. Cholesterin, Vitamin K und die Steroidhormone (z. B. Cortisol, Corticosteron, weibliche und männliche Geschlechtshormone) gehören. Die Überaktivität des Mevalonat-Weges führt zur Zellentartung.

Um die Anzahl der Zellpassagen möglichst klein zu halten, wurde die spezifische Absorptionsrate (SAR) auf 8,0 W/kg festgelegt, damit die Transformation zu bösartigen Zellen beschleunigt wird. Die Balb/c-3T3- Fibroblasten wurden in 3 Gruppen unterteilt, scheinbestrahlte Kontrolle und 2 Bestrahlungsgruppen. Die Bestrahlung erfolgte über 40 und 60 Tage 4 Stunden pro Tag mit kontinuierlicher 1800-MHz-Strahlung. Nach der Bestrahlung wurden mit den Zellen verschiedene Tests durchgeführt, um die Entstehung von Krebszellen zu belegen. Ein Teil der Zellen wurde auf Mäuse mit Immunschwäche (SCID-Mäuse, severe combined immune deficient mice) übertragen mit HeLa-Zellen als positive Kontrolle, andere Zellen für den Zelltransformations-, den Zellwanderungs- (Transwell Assay) und den Klonbildungstest (Soft Agar Clone Formation) aufbereitet. Zur Bestimmung der beteiligten Gene und Klärung der Signalwege kam der mRNA-Microarray-Test zum Einsatz.

Bei den Tieren, die bestrahlte Zellen übertragen bekommen hatten, entstanden sichtbare Tumoren in den Fibroblastenzellen. Das Tumorwachstum in den SCID-Mäusen war nach 4 Wochen Wachstum durch die 1800-MHz-Bestrahlung signifikant erhöht, das Gewicht der Tumore nach 60 Tagen etwas höher als nach 40 Tagen, bei der positiven Kontrolle (HeLa-Zellen) war es deutlich höher. Die Kontrolltiere zeigten kein Tumorwachstum. In den Gewebeschnitten der Tumore war nach HE-Färbung signifikante Zellentartung (Karzinogenität) zu sehen. Im Transformationstest zeigten die scheinbestrahlten Fibroblastenkulturen keine Zellansammlungen, während bei den bestrahlten Zellen ein starker Anstieg im Zellwachstum die Transformation belegten; nach 40 Tagen signifikant gegenüber der Kontrolle, nach 60 Tagen hochsignifikant sowohl gegenüber der Kontrolle als auch gegenüber dem 40-Tage-Ansatz. Die Fähigkeit zur Zellwanderung war nach 24 Stunden bei den Kontrollen nicht-signifikant erhöht, nach 4 Wochen hatten sich nach Bestrahlung (Fibroblasten und HeLa-Zellen) viele neue Klone gebildet. Bösartige Entartung fand sich bei beiden bestrahlten Gruppen einschließlich der positiven Kontrolle: Nach 40 Tagen hatten die Klone scharf abgegrenzte, nach 60 Tagen diffuse Konturen. Die Kontrollkulturen waren frei von Klonen. Die mRNA-Analysen zeigten bei den signifikanten genetischen Veränderungen (≥ 2-fach) nach 40 Tagen Bestrahlung 624 Hoch- und 655 Herunterregulationen und nach 60 Tagen 679 Hoch- und 2070 Herunterregulationen. Die signifikant veränderte Expression der Gene (d. h. Bildung von Proteinen ≥ 5-fach) betraf hauptsächlich die biologischen Abbauprozesse von Lipid-, Steroid-, Cholesterol- und Isoprenoid-Stoffwechsel, während bei der Biosynthese hauptsächlich Terpenoid-Grundgerüst-, Cholesterol- und Steroid-Stoffwechsel betroffen waren. Daraus kann man schließen, dass die zum Fettstoffwechsel gehörigen biologischen Prozesse am Krebsgeschehen stark beteiligt sind. Dabei war der Fettabbau über den Mevalonat-Weg der Schlüssel-Prozess, der zur Zellentartung führt.

Bestrahlung von Balb/c-3T3-Fibroblasten mit 1800 MHz (SAR 8,0 W/kg, 4 Stunden täglich) führt nach 40 und 60 Tagen zur Entstehung von Krebszellen. In mehreren Experimenten konnte erhöhtes Zellwachstum, erhöhte Wanderungsfähigkeit der Zellen und starke Tumorbildung in den Mäusen nachgewiesen werden. Es konnte geklärt werden, dass durch die Strahlung hauptsächlich die biologischen Prozesse und Stoffwechselwege des Fettabbaus betroffen sind. Der Mevalonat-Weg ist der entscheidende Prozess. (IW)