The Slovak Grant Agency (project No. VEGA 1/0018/22).
In der heutigen Gesellschaft sind elektrische und elektronische Geräte zu einem integralen Bestandteil unseres täglichen Lebens geworden, sodass wir uns ein Leben ohne sie kaum noch vorstellen können. In Studien, die sich mit den Auswirkungen elektromagnetischer Felder (EMF) befassen, werden häufig uneinheitliche und widersprüchliche Ergebnisse berichtet, was auf unterschiedliche Parameter der untersuchten Felder und die Auswahl der Modellorganismen zurückzuführen ist. Die allgegenwärtige Präsenz elektromagnetischer Strahlung in Verbindung mit unserem begrenzten Wissen über ihre Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit gibt in der Öffentlichkeit Anlass zur Sorge. Die Auswirkungen elektromagnetischer Felder auf die menschliche Gesundheit wurden in den letzten Jahren anhand verschiedener Modellorganismen untersucht. Frühere Studien haben die Auswirkungen von Magnetfeldern auf Hefe untersucht und dabei hervorgehoben, dass die Exposition bei statischen Magnetfeldern metabolische Veränderungen hervorrufen kann, die sich auf wichtige subzelluläre Funktionen auswirken, die Integrität der DNA beeinflussen und genetische Veränderungen verursachen. Während die meisten Studien über positive EMF-induzierte Veränderungen des Wachstums und der Lebensfähigkeit berichten, haben einige Autoren negative Wirkungen dokumentiert, und einige haben keine erkennbaren Wirkungen gefunden. Die Bewertung der Parameter von Blut- und Immunzellen scheint ein umfassenderer Ansatz zu sein, um die Auswirkungen von Magnetfeldern auf die menschliche Gesundheit zu untersuchen und zu verstehen. Makrophagen werden in zwei Kategorien eingeteilt: die klassisch aktivierten, spindelförmigen, pro-inflammatorischen M1 und die kugelförmigen, anti-inflammatorischen M2. Makrophagen sind verantwortlich für die Phagozytierung fremder Antigene, die Aufrechterhaltung der Gewebehomöostase und die Beteiligung an der Wundheilung sowie an der Entwicklung einer nicht-funktionellen Angiogenese bei verschiedenen Krebsarten und chronischen Entzündungen. Studien haben gezeigt, dass ein Magnetfeld mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Intensität von 0,5 mT in der Lage ist, Makrophagen in Richtung des proinflammatorischen M1-Phänotyps zu polarisieren, der durch die Produktion von entzündlichen Zytokinen wie IL-1β, IL-6 und TNFα gekennzeichnet ist. Bislang wurde in keiner Übersichtsarbeit oder experimentellen Studie festgestellt, dass schwache städtische elektromagnetische Felder eine Bedrohung für die menschliche Gesundheit oder für die Komponenten des Gefäß- und Immunsystems darstellen. Das städtische elektromagnetische Feld bezieht sich auf die elektromagnetische Strahlung in der städtischen Umgebung, die von verschiedenen Quellen wie Stromleitungen, elektronischen Geräten, Kommunikationssystemen und drahtlosen Netzen ausgeht. Das reale elektromagnetische Feld in städtischen Umgebungen umfasst oft nicht nur die industrielle Frequenz von 50 Hz, sondern auch deren dominante Oberwellen, wie z. B. die Frequenz von 150 Hz. Einigen Messungen zufolge kann das Verhältnis zwischen diesen Frequenzen bis zu 4:1 betragen.
Das Wachstum, Überleben und die Proteinzusammensetzung (SDS-PAGE) der Hefe Saccharomyces cerevisiae und Morphologie von Makrophagen (menschliche monozytäre Zelllinie) wurden nach Exposition in einem künstlichen magnetischen Wechselfeld (niederfrequentes EMF von 20 μT) untersucht. Das Magnetfeld (Simulation des städtischen Magnetfeldes) wurde durch Einspeisung von elektrischem Strom in das Spulensystem von Tektronix AFG 1022 induziert.
Für die Hefe-Kulturen wurden zwei Sätze von Experimenten durchgeführt, die jeweils unterschiedliche elektromagnetische Feldbedingungen von 50 Hz oder 50 und 150 Hz verwendeten, zusammen mit entsprechenden Kontrollgruppen. Die experimentellen Kulturen wurden für 24 h exponiert und anschließend für weitere 24 h unter Laborbedingungen gehalten (Erholungsphase). Messungen des pH-Werts, des Redox-Potenzials, Zellzählungen und die Bewertung der Lebensfähigkeit wurden sowohl nach 24 als auch nach 48 Stunden durchgeführt.
Differenzierte M2-Makrophagen wurden 2 Stunden lang Magnetfeldern mit einer Frequenz von 50 Hz oder 50 und 150 Hz und einer Amplitude von 20 μT ausgesetzt. Für die morphologische Analyse wurden polarisierte Makrophagen-Teilmengen mit dem IncuCyte® ZOOM-Reader visualisiert.
Bei Hefe war die einzige beobachtete Veränderung nach 24 Stunden Exposition die Verlängerung der exponentiellen Wachstumsphase um 17 Stunden. Wahrscheinlich haben die Hefezellen die Veränderung des externen Magnetfeldes wahrgenommen, was zu einem langsameren Durchlaufen der Wachstumsphasen führte, während sie sich an dieses neue Feld gewöhnten.
Umgekehrt zeigten die Makrophagen morphologische Veränderungen vom entzündungshemmenden zum entzündungsfördernden Typ innerhalb von nur 2 Stunden nach der Exposition im elektromagnetischen Feld. Diese Veränderung wurde unmittelbar nach 2 Stunden der Exposition beobachtet und hielt für die nächsten 12 Stunden an. Die phänotypische Veränderung zurück zu M2-Makrophagen trat 24 Stunden nach der Exposition in beiden getesteten Magnetfeldern auf.
Die Modulation der Makrophagenplastizität, d. h. die Umwandlung von M2-Makrophagen in pro-inflammatorische M1-Makrophagen durch den Einfluss elektromagnetischer Felder, verspricht eine therapeutische Wirkung bei der Behandlung von Tumoren, indem sie eine aktive Immunantwort im Organismus aufrechterhält. Die Besorgnis über die Entstehung von pro-inflammatorischen M1-Makrophagen im städtischen Alltag konzentriert sich in erster Linie auf die ständige Förderung von Entzündungsreaktionen in einem ansonsten gesunden Organismus, die zu chronischen Autoimmunerkrankungen führen können. Das reale urbane elektromagnetische Feld stellt ein potenzielles Risiko dar, auch innerhalb eines kurzen Zeitraums. Makrophagen scheinen auf das Vorhandensein eines elektromagnetischen Feldes stärker zu reagieren, was sie im Vergleich zu Hefen zu einem geeigneteren Modellorganismus für die Beschreibung des Einflusses der elektromagnetischen Umwelt auf den Menschen macht. (AT)