Effects of prenatal mobile phone radiation exposure on MMP9 expression: Implications for inflammation, oxidative stress, and sensory-motor impairment after neonatal hypoxia-ischemia in rats.

Die biologischen Wirkungen nicht-ionisierender Mobilfunkstrahlung sind aufgrund der ubiquitären Nutzung von großem Interesse. Die neonatale Hypoxie-Ischämie (unzureichende Versorgung des Gehirns mit Sauerstoff und Blut) ist die häufigste Ursache für Tod und Hirnschäden von Neugeborenen. Je nach Grad der neonatalen Hypoxie-Ischämie (HI) können langfristige Behinderungen wie Zerebralparese, geistige Behinderung, kognitive und motorische Störungen die Folge sein. (Bei milden Verläufen kann sich das Neugeborene jedoch auch normal entwickeln, Anm. d. Red.). Die Mangelversorgung des Gehirns führt zu einer Kaskade von Ereignissen wie Inflammation, oxidativem Stress und Energieversagen, die zu einer Hirnschädigung beitragen. Matrix-Metalloproteasen (MMP) spielen eine entscheidende Rolle in der Pathophysiologie der neonatalen HI. Während der Ereignisse kann eine Hochregulierung der MMP zu einer erhöhten Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke führen, was inflammatorischen Zellen und Molekülen Einlass zum Gehirn gewährt und die Kondition verschlimmert. Die vorgestellte Studie untersucht, ob pränatale Mobilfunk-Befeldung die Bildung von MMP moduliert und dadurch das Ausmaß der Hirnschädigungen beeinflusst.

Zwanzig trächtige Wistar-Ratten wurden randomisiert in zwei Gruppen unterteilt: Sham-Befeldung und Befeldung. Als Befeldungsquelle diente ein Mobilfunkfrequenz-Simulator mit 900 MHz und einer nominellen Ausgangsleistung von 2 W/kg; die maximal gemessene Leistungsdichte betrug 0,45 mW/m² in 20 cm Abstand zur Sendeantenne. Die Versuchstiere wurden während der gesamten Trächtigkeit 12 h/Tag befeldet. Unmittelbar nach dem Wurf wurden die männlichen Nachkommen in vier Versuchsgruppen unterteilt (n = 20). Sham (Operation ohne Verletzung der rechten Halsschlagader), Exp (Befeldung + OP ohne Verletzung der Halsschlagader), HI (Induktion von Hypoxie durch Verschluss der rechten Halsschlagader), HI/Exp (Befeldung + Induktion von Hypoxie durch Verschluss der rechten Halsschlagader). 15 Tage nach Geburt wurden neurobehaviorale Tests durchgeführt (Klippenvermeidungstest, Negativer Geotaxis-Test). Anschließend erfolgten Entnahme und Analyse der Gehirne der Rattenjungen. Die Wissenschaftler bewerteten Infarktvolumen und zerebrale Ödeme, Expression von MMP-2 und MMP-9 mRNA (RT-qPCR), TNF-α sowie oxidative und antioxidative Kapazität (TOC/TAC). Die statistische Analyse erfolgte mittels Bonferroni-korrigiertem ANOVA.

Alle molekularbiologischen Marker (MMPs, TNF- α, TOC/TAC) unterschieden sich nicht signifikant zwischen Sham- und Exp-Gruppe. Im Gegensatz dazu waren die Unterschiede zwischen HI- und HI/Exp-Gruppe bei allen Markern bis auf MMP-2 statistisch signifikant. Auch bei den neurobehavioralen Tests, Infarktvolumen und zerebralen Ödemen war die Kombination von HI und Befeldung im Vergleich zu lediglich HI, mit einem statistisch signifikant schlechteren Ergebnis verbunden: Infarktgröße und zerebrales Ödem waren gesteigert, während in den Verhaltens- bzw. sensomotorischen Tests schlechtere Leistungen erbracht wurden. Die exponierten Tiere ohne HI zeigten hierbei keine auffälligen Veränderungen.

Schlussfolgerungen:

Die Daten der Publikation legen nahe, dass eine pränatale Mobilfunkbelastung mit einer schlechteren Prognose bei einer hypoxisch-ischämischen Enzephalopathie assoziiert ist. Es wurde in der Literatur beschrieben, dass eine unphysiologische Veränderung der MMP-9-Expression, wie sie auch hier beobachtet wird, irreparable neuronale Schäden hervorrufen kann (1,2). Mit den Daten der vorliegenden Studie übereinstimmend wurde in einer in vitro-Studie beschrieben, dass Mobilfunk in der Lage ist, die Expression von MMPs zu modulieren (3). Die Autoren stellen die Hypothese auf, dass die intrauterine Mobilfunkbefeldung im Kontext der HI zu einer erhöhten MMP-9-Expression führte, welche wiederum die Integrität der Blut-Hirn-Schranke schädigte. Dies führe zu Immunzellinfiltration, oxidativem Stress und pro-inflammatorischen Zytokinen, was wiederum die ischämische Schädigung und das zerebrale Ödem begünstige.

Anmerkungen der Redaktion:

Zu den Stärken der vorgestellten Arbeit zählen das relevante Design mit angemessener Stichprobengröße (pränatale Exposition, Untersuchung der häufigsten neonatalen Todesursache), multiple biochemische und morphologische Endpunkte sowie verknüpfte neurobehaviorale Tests. Limitationen umfassen die Quantifizierung der absorbierten Dosis im Embryo, wobei insgesamt eine geringe Leistungsdichte gemessen wurde, und das Fehlen von Langzeitdaten. (RH)

Reinhard S M, Razak K, Ethell IM (2015). A delicate balance: role of MMP-9 in brain development and pathophysiology of neurodevelopmental disorders. Frontiers in Cellular Neuroscience, 9, 280. https://doi.org/10.3389/fncel.2015.00280

Salah MM, Abdelmawla MA, Eid SR, Hasanin RM, Mostafa EA, Abdelhameed MW (2019). Role of Matrix Metalloproteinase-9 in Neonatal Hypoxic-Ischemic Encephalopathy. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences, 7(13), 2114–2118. https://doi.org/10.3889/oamjms.2019.618

Azimipour F, Zavareh S, Lashkarbolouki T (2020). The effect of radiation emitted by cell phone on the gelatinolytic activity of matrix metalloproteinase-2 and -9 of mouse pre-antral follicles during in vitro culture. Cell Journal, 22(1), 1–8. https://doi.org/10.22074/cellj.2020.6548