The dose-dependent effect of 1.5-GHz microwave exposure on spatial memory and the NMDAR pathway in Wistar rats.

Studien haben gezeigt, dass Hochfrequenz/Mikrowellen das Gehirn, Herz und Fortpflanzungssystem schädigen können, wobei das Gehirn als das empfindlichste Organ gilt. Epidemiologische Studien liefern robuste Hinweise darauf, dass Hochfrequenz verschiedene neurologische Symptome, wie Schwindel, Kopfschmerzen, Schlaflosigkeit und Gedächtnisverlust beim Menschen verursachen kann. Eine dosisabhängige Wirkung von L-Band-Hochfrequenz (1-2 GHz) ist jedoch noch nicht gut erforscht. Die vorliegende Studie untersucht die Auswirkung von 1,5 GHz-Hochfrequenz verschiedener Leistungsdichte auf das Gehirn von Ratten. Um eine mögliche Beeinträchtigung des Gedächtnisses auf molekularer Ebene zu erforschen, wurde der NMDAR-Signalweg beleuchtet. Dieser ist mit der Aufrechterhaltung synaptischer Plastizität und Regulierung der neuralen Funktion assoziiert.

Die Studie wurde an männlichen Wistar-Ratten durchgeführt, welche mit 1,5 GHz (L-Band) und verschiedenen Leistungsdichten (5 mW/cm², 30 mW/cm², 50 mW/cm²) einmalig für 6 Minuten bestrahlt bzw. schein-bestrahlt wurden. Die entsprechenden SAR-Werte im Gehirn geben die Wissenschaftler mit L5: 1,85 W/kg, L30: 11,1 W/kg und L50: 18,5 W/kg an. Das räumliche Gedächtnis- und Erinnerungsvermögen wurde mittels Morris‘-Wasserlabyrinth überprüft (n = 10). Die Elektrophysiologie des Gehirns wurde durch ein EEG überprüft (n = 5). Außerdem wurde das Hippocampusgewebe histologisch untersucht (n = 5). Immunohistochemisch erfolgte die Analyse verschiedener Komponenten bzw. Downstream-Komponenten des NMDAR-Signalweges im Hippocampusgewebe (n = 3-5). Die Untersuchungen wurden zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach Beendigung der Befeldung durchgeführt, um Lag-Phasen bzw. regenerative Effekte beleuchten zu können. Charakteristische Zeitpunkte waren 6 h, 1 Tag (d), 2 d, 3 d, 7 d, 14 d und 28 d, wobei nicht alle Analysen zu allen Zeitpunkten durchgeführt wurden.

Die L5-Gruppe verhielt sich im Vergleich zur schein-befeldeten S-Gruppe im Verhaltenstest unauffällig. Bei beiden anderen Gruppen wurden jedoch Hinweise auf signifikante Verhaltensänderungen der Tiere nach der Befeldung festgestellt. Ähnliche Ergebnisse wies auch das EEG auf: L5 war unauffällig, die EEG-Aktivität der L30- und L50-Gruppe hingegen war im Vergleich zur S-Gruppe gehemmt. Es wurde eine dosis-abhängige Wirkung festgestellt, je höher die Befeldung, desto stärker die Hemmung der Hirnströme. Die quantitative Analyse der Hippocampushistologie ergab eine dosisabhängige, signifikante Schädigung des Gewebes. Mit steigender Leistungsdichte wurden die Schäden drastischer. Hierbei wurden die erste Schäden 6 h nach Befeldungsende sichtbar, die stärksten Auswirkungen wurden nach 7 d festgestellt, nach 14 d wurden regenerative Effekte sichtbar. 7 d nach Beendigung der Bestrahlungsperiode war auch die Ultrastruktur des Hippocampus dosisabhängig geschädigt (signifikante Steigerung der postsynaptischen Dichte). Außerdem wurden pyknotische Neuronen und hyperchromatische Veränderungen nach der Befeldung festgestellt. NMDAR-Downstream-Komponenten PSD-95 und CREB waren bei der L5- und L50-Gruppe 6 h nach Befeldung signifikant vermindert, 7 d nach Befeldung waren die Proteinkonzentrationen wieder normalisiert. Die NMDAR-Untereinheiten GluN1, GluN2A und GluN2B waren nach 6 h dosisabhängig und signifikant verringert, auch dies normalisierte sich 7 d nach Befeldungsende.

In dieser Studie wurden Ratten mit 1,5-GHz-Hochfrequenz unterschiedlicher Intensitäten befeldet, um eine dosisabhängige Wirkung auf das räumliche Gedächtnis, strukturelle Schäden und molekulare Veränderungen zu untersuchen. Die Autoren fanden robuste Hinweise auf eine Beeinträchtigung des räumlichen Gedächtnisses, Hemmung der Hirnströme, Beeinträchtigung der Hippocampusstruktur/-ultrastruktur und eine Veränderung von Komponenten des NMDAR-Signalweges als Konsequenz der Hochfrequenzbefeldung. Ein dosisabhängiger Trend war erkennbar, die Hochfrequenzschädigungen waren reversibel, wobei auch hier eine höhere HF-Dosis zu längeren Regenerationszeiten führte. Die Autoren vermuten, dass sich zunächst die molekularen Parameter, dann die funktionellen Indizes und schließlich die Histologie verändern, was den allgemeinen Gesetzmäßigkeiten für das Auftreten und die Entwicklung von Krankheiten entspricht. (RH)