Genetische Schädigungen

 
Einführung

Die Gene als Grundeinheit der Erbinformation liegen in den Chromosomen im Zellkern und bilden in ihrer Gesamtheit (Genom) das Erbgut eines Menschen (und anderer Organismen). Die Molekulargenetik definiert das Gen als einen einzelnen Abschnitt auf einem viele Gene umfassenden Molekül, der DNS ( Desoxyribonucleinsäure, oder im Englischen Desoxyribonucleic-Acid, DNA).
Jedes Chromosom besteht aus zwei Spalthälften (den Chromatiden), der Mensch hat davon in jeder seiner Billionen Körperzellen 23 Paare.
Die DNS von höheren Lebewesen bildet einen langen Doppelstrang, in dem sich Zuckermoleküle (Desoxyribose) und Phosphatreste abwechseln und der durch quer stehende Basenpaare zusammengehalten wird. Die Abfolge der Basenpaare enthält die Information.
Ein Gen enthält die genetische Information für die Bildung spezifischer funktionelle Genprodukte (Genexpression), wie etwa ein Struktureiweiß oder ein Enzym. Dadurch steuern die Gene die Stoffwechselvorgänge der Zellen in den Geweben und Organen und somit Entwicklung, Wachstum und Lebensfunktionen eines Menschen.

Genetische Schädigungen könnten zu Mutationen von Zellen führen, welche für den Organismus meist schädlich sind und z. B. die Entstehung bzw. Progression von Krebserkrankungen verurachen können. In diesem Zusammenhang bezeichnet man das Potenzial einer physikalischen (z.B. UV-Strahlung) oder chemischen (z.B. Nikotin) Einwirkung um Erbgutschädigungen auszulösen als Genotoxizität.

 

Genetische Schädigungen (prinzipielle Beschreibungen) und weitere Fachbegiffe

Zum besseren Verständnis der in entsprechenden Studien genannten genetischen Schädigungen und Fachbegriffe werden die wichtigsten davon nachfolgend erläutert:

Apoptosis
Programmierter Zelltod, falls dieser bei bereits krebsig entarteten Zellen nicht eintritt, kann diese sich weiter zur Krebszelle entwickeln.

Chromosomenmutationen
Das sind teilweise lichtmikrospokisch sichtbare, strukturelle Veränderungen (Aberrationen) der Chromosomen wie Stückverluste, Verdopplungen, Verdrehungen oder Verschiebungen.

DNS-Einzelstrang- oder -Doppelstrangbrüche
Einzelstrangbrüche sind generell sehr häufig in Zellen und werden effektiv repariert. Hierbei wird der Bereich mit dem Einzelstrangbruch "herausgeschnitten" und die Lücke mit Informationen aus dem zweiten, unbeschädigten Strang wieder aufgefüllt. Ihre biologische Bedeutung ist daher umstritten, man geht davon aus, daß dieser Schaden weniger kritisch für die Zelle ist. Eine zu hohe Anzahl dieser Schäden kann aber zu einer Überlastung der Reparatursysteme führen und möglicherweise zu Mutationen führen.
Doppelstrangbrüche sind dagegen weitaus komplizierter zu reparieren. Aus klassischer Sicht werden nicht-reparierte Doppelstrangbrüche als kritischer Schaden angesehen, der z.B zum Zelltod führt. Auch die Entstehung von Chromosomenaberrationen (klastogener Effekt) wird in Zusammenhang mit ihnen betrachtet.

Genmutation
Veränderungen im Erbgut, die durch Verlust, Ergänzung oder Austausch von DNA-Bausteinen (Basen) zu Stande kommen. Geringe Genmutationen können zu Schäden im Organismus führen, müssen aber nicht. Eine geringe Mutationsrate kommt natürlicherweise in allen Lebewesen ständig vor und wird durch zelleigene Reparaturmechanismen korrigiert. Bleibt eine Mutation bestehen, kann es dadurch zu Krebserkrankungen kommen.

Mikrokernbildung
Mikrokerne (Mikronuclei) können in Zellen durch schädliche Einwirkungen entstehen, welche entweder Chromosomen brechen (klastogene Wirkung) oder den Spindelapparat in seiner Funktion stören. Ihr Auftreten kann als Hinweis auf bestimmte Schäden im genetischen Apparat dienen, sodass deren Nachweis routinemäßig als Indikator für genotoxische Einflüsse eingesetzt wird.

Proliferation
Unter Zellproliferation versteht man die Zellteilung, wobei die Zellproliferationsrate ein Maß für die Teilungsgeschwindigkeit der Zellen ist.

Schwesterchromatid-austausch
Spezielle Variante einer Chromosomenmutation, zum Teil als Folge einer DNA-Reparatur. Schwesterchromatidaustausch kommt zustande, wenn die beiden Hälften eines Chromosoms (die Schwesterchromatiden) so geschädigt werden, dass die DNA-Stränge aufbrechen und auf dem jeweils falschen "Arm" des Chromosoms wieder in den Strang eingefügt werden.

Zellproliferation
Unter Zellproliferation versteht man die Zellteilung, wobei die Zellproliferationsrate ein Maß für die Teilungsgeschwindigkeit der Zellen ist. Deren Veränderung kann als Indiz für eine schädliche Beeinflussung gelten, z. B. in Richtung einer Tumorentstehung bzw. -entwicklung.

 

Genetische Schädigungen durch hochfrequente Felder

Aus quantenmechanischer Sicht ist die Energie nicht-ionisierender Strahlung wie die von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern zu gering, um genetische Schäden hervorzurufen. Allerdings sind auch noch andere Mechanismen zur Störung des genetischen Apparates der Zellen denkbar, wie z. B. die Beeinträchtigung der körpereigenen Reparaturmechanismen, welche kontinuierlich immer wieder auftretende spontane Mutationen reparieren.

Trotz einer Vielzahl von Untersuchungen ergibt sich dafür noch kein einheitliches Bild. Einigen Arbeiten, bei welchen ein Zusammenhang zwischen genetischen Schädigungen und der Anwesenheit elektromagnetischer Felder gefunden wurde, stehen andere gegenüber, welche ebenso wissenschaftlich belastbar nichts gefunden haben. In der Fachwelt wird daher übereinstimmend noch ein hoher Forschungsbedarf gesehen.
Manche der bisherigen Studien leiden unter schlecht kontrollierten Expositionsbedingungen, wobei teilweise auch deutliche Temperaturerhöhungen festzustellen waren, die das Ergebnis verfälschen können. Andere Studien haben auch Schädigungen in nicht-exponierten Kontrollgruppen gehabt, welche eher auf ein Problem des Testsystems als auf den Einfluss der elektromagnetischen Felder schließen lassen. Derartige Einschränkungen werden natürlich nicht in allen Medienveröffentlichungen wiedergegeben.

Nachfolgend die Zusammenfassung aus einer Stellungnahme der Strahlenschutzkommission (SSK) aus dem Jahr 2006:

Wirkung hochfrequenter Felder auf das Genom: Genotoxizität und Genregulation

Stellungnahme der Strahlenschutzkommission
Verabschiedet auf der 213. Sitzung der SSK am 05./06.12.2006
 Volltext (511 KB)

Kurzinformation

Die Möglichkeit einer gesundheitsgefährdenden Wirkung hochfrequenter elektromagnetischer Felder (HF-Felder) wird kontrovers diskutiert. Durch die zunehmende Verbreitung von Technologien, die auf HF-Feldern beruhen, wie dem Mobilfunk, gewinnt diese Frage besondere Bedeutung.

Die Strahlenschutzkommission (SSK) hat im Jahre 2001 eine Empfehlung zu „Grenzwerten und Vorsorgemaßnahmen zum Schutz der Bevölkerung vor elektromagnetischen Feldern“ veröffentlicht. Seit 2001 ist eine Vielzahl von Publikationen erschienen, die eine neuerliche Bewertung durch die SSK notwendig gemacht haben. Die vorliegende Stellungnahme bezieht sich auf die Frage, ob hochfrequente elektromagnetische Felder von Funkanwendungen, wie Rundfunk oder Mobilfunk, bei Feldstärken unterhalb der Grenzwerte Veränderungen im Genom und/oder bei der Genexpression (Genregulation) induzieren können.

Seit der letzten Empfehlung der Strahlenschutzkommission von 2001 sind klare Fortschritte bezüglich des Designs von Expositionseinrichtungen mit exakter Dosimetrie erzielt worden, die eine kontinuierliche Überwachung der experimentellen Parameter sowie Blindversuche erlauben.

Bezüglich der genotoxischen Wirkung der HF-Felder sind keine Erkenntnisse erzielt worden, die eine gesundheitsschädigende Wirkung wahrscheinlicher machen. Die wenigen Arbeiten mit positiven Befunden ließen sich selbst in gut entworfenen Wiederholungsstudien nicht bestätigen. Auf der Grundlage des heutigen Erkenntnisstandes sind Einzelarbeiten zur Frage der Interaktion von HF-Feldern mit dem Genom kaum noch gerechtfertigt. Für weitere Untersuchungen hält die SSK vielmehr Multicenter-Studien mit einem gemeinsamen Studiendesign für unbedingt erforderlich.

Ein Einfluss von HF-Feldern auf die Apoptose ist aus heutiger Sicht nicht zu erwarten.

Die Frage, ob sich HF-Felder auf die Expression und die Aktivierung von „Heat Shock“-Proteinen auswirken, hat sich zunächst als viel versprechender Ansatz präsentiert, jedoch hat sie auf der Grundlage der aktuellen Erkenntnisse deutlich an Bedeutung verloren. Auch wenn möglicherweise hier noch einige Fragen offen sind, muss darauf hingewiesen werden, dass die überwiegende Mehrheit der Untersuchungen negativ war und dass Reproduktionen gescheitert sind. Insgesamt hat sich in den Experimenten zur Genexpression kein Trend gezeigt, der direkt weiterverfolgt werden müsste.

Aufgrund der Auswertung der wissenschaftlichen Literatur bis Oktober 2006 stellt die SSK fest, dass sich auch aus der neueren Literatur weder ein wissenschaftlich begründeter Verdacht auf eine genotoxische Wirkung von HF-Feldern noch ein wissenschaftlich begründeter Verdacht auf einen Einfluss von HF-Feldern auf die Genregulation ergibt. Die Ergebnisse der vorliegenden Studien geben daher insgesamt keinen Anlass, von einer gesundheitsgefährdenden Wirkung hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf das Genom auszugehen und die geltenden Grenzwerte in Frage zu stellen.

 

 

Entwicklung und Stand der Forschung

In der Ausgabe 3/2008 des Newsletters der Forschungsggemeinschaft Funk erschien eine umfangreiche Literaturanalyse zur Forschung möglicher
genotoxischer Wirkungen hochfrequenter elektromagnetischer Felder (HF-EMF, Frequenzen von 30 kHz bis 300 GHz), deren Schwerpunkt insbesondere auf die für Kommunikationszwecke und Radar genutzten Frequenzbereiche. Es werden dabei 139 experimentelle biomedizinische Fachpublikationen („peer reviewed“ Publikationen) aus den Jahren 1979 - 2008 betrachtet:

Genotoxische Effekte durch Funkwellen? - Analyse der vorhandenen wissenschaftlichen Belege in zeitlicher Entwicklung (254 KB)
 
Dazu als Zusatzbeiträge:

 

 

Übersicht über wesentliche Arbeiten nach 2000 und Bewertung

Hierzu ein Auszug aus dem Gutachten "Genotoxische Effekte durch hochfrequente elektromagnetische Felder" von Dr. R. Gminski, Dr. Dr. K. Schlatterer, Dr. R. G. Fitzner (alle Universität Berlin) und Priv. Doz. Dr. Myrtill Simkó (Universität Rostock), Mai 2005:

Gruppe 1: Studien zur Gentoxizität nach RF-EMF-Exposition an menschlichen Zellen unter der Kontrolle der Zellproliferation bzw. des apoptotischen Vorganges

Der Vergleich der vorliegenden Daten dieser Gruppe ist nicht trivial, da unterschiedliche Expositionssignale und SAR-Werte, sowie unterschiedliche Zellsysteme und Expositionszeiten verwendet wurden, so dass eine Gesamtbetrachtung der in der Gruppe 1 vorliegenden Studien schwierig ist. Betrachtet man die Ergebnisse im Allgemeinen, dann kann die Bewertung der vorliegenden Daten so zusammengefasst werden, dass von den 9 durchgeführten Studien in drei Studien genotoxische Veränderungen nachgewiesen wurden. Dabei ist anzumerken, dass von diesen Studien in zwei Studien Effekte nur unter besonderen Expositionsbedingungen (phasenmoduliertes Signal bzw. hohe SAR-Werte und lange Expositionszeiten) erzielt wurden.

D´Ambrosio et al. (2002) untersuchten mögliche zytogenetische Schäden nach Einwirkung von Mikrowellen auf humane Lymphozyten. Die Zellen wurden mit Mikrowellen, der Frequenz 1748 MHz, ohne Modulation oder mit Phasenmodulation (GSMK) befeldet. Neben einer Kontrolle ohne Feld wurden die Lymphozyten für 15 Min. einer maximalen SAR von 5 W/kg ausgesetzt. Die statistische Bewertung der Ergebnisse führte zu keiner Erhöhung der Mikrokern-Häufigkeit nach Exposition mit Mikrowellen ohne Modulation im Vergleich zur Kontrolle ohne Feld. Für die Exposition der humanen Lymphozyten mit GSMK-Mikrowellen (Amplitudenmodulation) resultiert dagegen eine statistisch signifikante Erhöhung in der Mikrokern-Häufigkeit (um 35%). Eine signifikante Veränderung der Teilungsrate der Lymphozyten konnte in keinem Fall beobachtet werden. Die Autoren leiten aus dem Ergebnis eine mögliche genotoxische Wirkung der GSMK-Felder ab. Neben dieser Arbeit mit positivem Befund gibt es eine weitere Arbeit, die ein positives Ergebnis zeigt.

Tice et al. (2002) untersuchten den Einfluss mehrerer Feldkonfigurationen bei den Frequenzen 837 MHz und 1909,8 MHz auf Vollblutkulturen. Dabei wurden die 837 MHz mit 12,5 kHz sinusförmig moduliert oder pulsförmig mit 217 Hz (TDMA und CDMA) und bei 1909,8 MHz 217 Hz pulsförmig GSM moduliert. Die Expositionsdauer betrug jeweils 3 und 24 h bei SAR-Werten von 1, 2,5, 5 und 10 W/kg. In der umfangreichen Studie wurden positive Befunde nur nach extremer Belastung (24 h Exposition, SAR 10 W/kg) und nur für den Parameter Mikrokernbildung gefunden. Bei dieser extremen Belastung kommt es zu einer durchschnittlich vierfachen Erhöhung der Anzahl der Mikrokerne im Vergleich zur Kontrolle. Bei einem SAR-Wert von 5 W/kg während 24 h konnte eine signifikante Erhöhung nur bei Feldern analoger und digitaler TDMA-Technologie gemessen werden. Als Ursache schließen die Autoren, trotz guter thermischer Kontrolle, lokale thermische Effekte nicht aus. Weiterhin konnten für den Replikationsindex (RI), als Marker der Beeinflussung von Zellteilung, keine Unterschiede zwischen RF-EMF-befeldeten Zellen und Sham-Kontrolle beobachtet werden.

Ein internationales Forscherteam hat in der so genannten Reflex-Studie 2004 (Risk evaluation of potential environmental hazards from low-energy electromagnetic field (EMF) exposure using sensitive in vitro methods, supported by EU, 5th Framework Programme) in Laborversuchen Hinweise dafür gefunden, dass RF-EMF das menschliche Erbgut schädigen können. Hochfrequente Felder zeigten genschädigende Einflüsse in Fibroblasten, HL-60 Zellen, Granulosazellen von Ratten und neuronalen Progenitorzellen, die aus embryonalen Stammzellen von Ratten gewonnen wurden. Die verschiedenen Zellen reagierten auf Hochfrequenzexpositionen von 1800 MHz mit DNA-Strangbrüchen (Einfach- und Doppelstrangbrüche) sowie einer Erhöhung der Mikrokernfrequenz im SAR-Bereich zwischen 0,3 - 2 W/kg auf unterschiedliche Weise. Auch chromosomale Abberationen in Fibroblasten wurden nach einer Hochfrequenz-Exposition beobachtet. In HL-60 Zellen konnte die Zunahme einer intrazellulären Erzeugung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) während einer Hochfrequenzexposition durchflußzytometrisch gezeigt werden. Die Autoren diskutieren, dass die DNA-Brüche durch die Bildung von freien Radikalen induziert werden (Fitzner et al. 2004). Dies wird auch durch den Nachweis der Blockierung des DNA- Schadens durch Vitamin C (Ascorbinsäure), einem bekannten Radikalfänger, erhärtet. Bei den untersuchten Zellsystemen konnten keine Einflüsse von Hochfrequenzexposition auf Zellzyklus, Zellproliferation und Zelltod gefunden werden. Allerdings wurden die Versuche der REFLEX-Forschergruppe bislang nicht von anderen Forschergruppen reproduziert und nur an Zelllinien durchgeführt. Den eben dargestellten Untersuchungen mit positiven Befunden steht eine überwiegende Anzahl von Publikationen gegenüber, die keinen Einfluss von RF-EMF auf zytogenetische Messgrößen bzw. Zellproliferation in Blutzellen oder anderen Zellen nachweisen konnten. In Gruppe 1 sind für den Zeitraum 2000 bis 2004 hierzu sechs Arbeiten aufzuführen.

In 4 Studien (Zeni et al. 2003; McNamee et al. 2003, Vijayalaxmi et al. 2001a, 2001b) wurden humane Blutzellen auf genotoxische Effekte untersucht, wobei der Mikrokerntest, der Nachweis von Chromosomenaberrationen und der alkalische COMET-Assay angewandt wurden. Die Autoren haben unterschiedliche HF-Signale für die Exposition der Zellen appliziert, wobei die SAR-Werte in einem Bereich von 0,2-10 W/kg lagen. Die vier Autoren konnten keine signifikanten Veränderungen in Bezug auf die Induktion von genotoxischen Effekten nachweisen.

Zeni et al. (2003) legten für ihre Untersuchungen Lymphozytenkulturen von 20 gesunden Probanden an, um diese in einer TEM-Zelle unter Bedingungen zu befelden, die denen während des Telefonierens mit einem Mobilfunk-Handgerät entspricht. Zum einen wurden die Zellen bei 900 MHz wechselweise 44 h lang alle 3 h für 6 Min. mit einem SAR-Wert von 1,6 W/kg befeldet (6 min/3 h Pause in 14 on/off Zyklen), in anderen Experimenten erfolgte die Befeldung mit einem SAR-Wert von nur 0,2 W/kg für 1 h pro Tag im Verlaufe von 3 Tagen. Außer unmodulierten Feldern wurden auch nach GSM gepulste 900 MHz-Felder verwendet. Bei der intensiveren Befeldung erfolgte ein rascher Temperaturanstieg der Proben um 0,6 °C, der in der Pause wieder abfiel. Es konnten keine signifikanten Unterschiede in der Anzahl der Mikrokerne oder anderer Parameter des Zellzyklus (Proliferations-Index) ermittelt werden.

McNamee et al. (2003) untersuchten DNA-Schäden und Mikrokerne in menschlichen Blutzellkulturen nach Exposition mit 1900 MHz Mikrowellen ohne Modulation (CW) und gepulst (PW). Die Exposition der Zellen mit SAR-Werten von 0 bis 10 W/kg bei 37.0 ±1.0 °C dauerte 24 h. DNA-Schäden wurden sofort nach der Befeldung mit dem alkalischen COMET-Assay untersucht. Es ließ sich kein Einfluss der Felder auf die DNA-Integrität nachweisen, ebenso wenig wie auf die Häufigkeit von Mikrokernen. Die applizierten Felder haben keine messbare Wirkung auf die menschlichen Blutzellen gezeigt.

In zwei Studien untersuchten Vijayalaxmi et al. (2001a, 2001b) den Einfluss von CDMA-und FDMA-modulierten Mikrowellen auf chromosomale Schäden und die Bildung von Mikrokernen in humanen Lymphozyten in vitro. Die SAR-Werte für das applizierte 847,74 MHz-Mobilfunkfeld (CDMA) liegen bei einer Leistungsdichte von 950 W/m² um 4,9 und 5,5 W/kg. Für das applizierte 835,62 MHz-Mobilfunkfeld (FDMA, CW) liegen die SAR-Werte bei einer Leistungsdichte von 860 W/m² um 4,4 und 5,0 W/kg. Neben den 24 h lang befeldeten Zellen und den Kontrollen werden als positive Kontrolle Blutzellen radioaktiv mit 1,5 Gy bestrahlt. Die Temperatur während der Exposition der Zellen betrug 37 ± 0,3 °C. Nach der Befeldung werden die scheinexponierten und befeldeten Lymphozyten bei 37°C weiterhin für 42 oder 72 h in einer Kulturlösung gehalten. Zytogenetische Schäden werden aus dem Auftreten von chromosomalen Aberrationen und der Anzahl der Mikrokerne bestimmt. Die Daten zeigen keine signifikanten Unterschiede zwischen exponierten Lymphozyten und der Kontrolle hinsichtlich Zellproliferation (Mitotischer Index), Häufigkeit der chromosomalen Aberrationen und Häufigkeit der Mikrokerne. Beide Studien lassen aus den Ergebnissen keinen Hinweis für eine genotoxische Wirkung der applizierten Mobilfunkfelder ableiten.

Humane lymphoblastoide Zellen (Molt-4) wurden in einer Studie (Hook et al. 2004) mit dem COMET-Assay untersucht. Als Expositionssignale werden vier verschiedene Frequenzen/Modulationen verwendet: 847.74 MHz (CDMA), 835,62 MHz (FDMA), 813,56 MHz (iDEN) und 835.62 MHz (TDMA). Expositionszeiten betrugen bis zu 24 h und es wurden SAR-Werte zwischen 0,24 mW/kg bis 3,2 W/kg verwendet. Die Autoren fanden bis zu einem SAR-Wert von 3,2 W/kg keinen Einfluss (gepulster) hochfrequenter Felder. Weiterhin konnte keine Apoptoseinduktion mit dem Annexin V-Test nachgewiesen werden.

Interessanterweise setzten Miyakoshi et al. 2002a in einer Studie humane Gliomazellen (MO54) für die Untersuchung zur Auswirkung von 2,4 GHz (CW) und 1,5 GHz (PDC) ein. Hierbei wurden SAR-Werte bis zu 200 W/kg für 48 h appliziert und in allen untersuchten biologischen Endpunkten (Mikrokerntest, Chromosomenaberrationen, Schwesterchromatidaustausch, alkalischer COMET-Assay, Mutationen) zeigten sich keine Einwirkungen durch die HF-Signale (siehe auch Miyakoshi et al. 2002b).

 

Gruppe 2: Studien zur Gentoxizität nach RF-EMF-Exposition an menschlichen Zellen ohne Berücksichtigung eines Effektes auf die Zellproliferation bzw. der Apoptose

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die hier zur Bewertung herangezogenen Studien höchst uneinheitliche Ergebnisse in Bezug auf Auslösung genotoxischer Effekte durch RF-EMF ergaben. In 11 durchgeführten Untersuchungen fanden sich bei 3 Studien Hinweise auf genotoxische Effekte. Wie bereits in Gruppe 1 ist ein Vergleich der Daten dadurch erschwert, dass unterschiedliche Expositionssignale und SAR-Werte, sowie unterschiedliche Zellsysteme und Expositionszeiten verwendet wurden.

In 7 Untersuchungen zeigten sich in humanen Lymphozyten bzw. Leukozyten weder mit dem Mikrokerntest, dem COMET-Assay, noch in den Untersuchungen auf Chromosomenaberrationen und Schwesterchromatidaustausch genotoxische Effekte (Vijayalaxmi et al. 2000, Miyakoshi et al. 2002b, McNamee et al. 2002 a und 2002b, Zhang et al. 2002, Maes et al. 2000, Maes et al. 2001). Die Studie von Zotti-Martelli et al. (2000) wies für humane Lymphozyten eine Erhöhung der Mikrokernfrequenzen sowohl bei hoher elektrischer Feldstärke als auch bei verlängerter Expositionsdauer (30 und 60 Min.) nach. In humanen peripheren Blutlymphozyten beschrieben Mashevich et al. (2003) in vitro Effekte von RF- EMF auf die chromosomale Instabilität. Diese wird in Form von Chromosomenreplikation und Aneuploidie (Verlust von Chromosomen an menschlichen Lymphozyten) gemessen. Die Zellen wurden in Kulturflaschen 72 h einem 830 MHz-Mikrowellenfeld ausgesetzt, der mittlere SAR-Wert lag je nach Versuch zwischen 1,6 und 8,8 W/kg. Die schein- und exponierten Proben wurden bei einer Temperatur zwischen 34 und 37,5 °C gehalten. Es zeigte sich dosisabhängig ein zunehmender Verlust des Chromosoms 17.

Weiterhin sind für humane Fibroblasten in unterschiedliche Interpretationsrichtungen weisende Ergebnisse beschrieben. Während Rüdiger et al. 2003 an kultivierten humanen Fibroblasten DNA-Schädigungen detektierten, wurden keine chromosomalen Aberrationen in humanen Fibroblasten (WI-38) von einer koreanischen Arbeitsgruppe (unknown, WHO-Meeting on EMF Biological Effects, Seoul, Korea, 2001) gefunden.

 

Gruppe 3: Genotoxische Wirkungen von HF-Feldern in tierischen Zellsystemen

Diese Gruppe ist als Ergänzung und nicht als Bestandteil des Gutachtens anzusehen. Von insgesamt 5 durchgeführten Studien zur genotoxischen Wirkung hochfrequenter elektromagnetischer Felder in den Jahren 2000-2004, wurden 4 Untersuchungen an Mausfibroblasten C3H 10T1/2 (Lagroye et al. 2004; Li et al. 2001; Bisht et al. 2002; Park and Kim 2002) und eine Studie an Eierstockzellen des chinesischen Hamsters CHO-K1 (Koyama et al. 2003) durchgeführt. In allen Studien konnten keine genotoxischen Veränderungen nachgewiesen werden. Die Autoren hatten den alkalischen COMET-Assay (in 2 Studien) und den Mikrokerntest (in 2 Studien) sowie den Chromosomenaberrationstest und Transformationstest (in einer Studie) verwendet. Weiterhin wurden Nachweismethoden für Protein-DNA- und DNA-DNA-Crosslinks angewandt. Die zur Exposition der Zellen applizierten RF-Signale, SAR-Werte und Expositionszeiten sind mit denen in der Gruppe 1 aufgeführten Werten vergleichbar. Leider wurde in diesen Studien die Kontrolle der Zellproliferation nicht erwähnt, in einigen wurden jedoch Positivkontrollen mitgeführt.

 

Zusammenfassende Bewertung

Ziel des Gutachtens ist zu klären, ob die Exposition von Zellen in in-vitro- Experimenten mit der simulierten Anwendung der in der modernen drahtlosen Kommunikation verwendeten Hochfrequenzstrahlung auf ,,nicht-thermische" Weise genetische und zytogenetische Anomalien induziert. Zur Bewertung wurden Studien aufgeführt, für die sowohl genotoxische Effekte als auch Auswirkungen auf die Zellvermehrung (Zellproliferation) beobachtet wurden. Als genotoxische Wirkungen wurden u.a. DNA-Strangbrüche, Schwesterchromatidaustausche, Mikrokernbildung und Chromosomen-Aberrationen untersucht. In den Ergebnissen der Gruppen 1 und 2 zeigten sich zum Teil kontroverse Daten. Ein Grund für die kontroverse Datenlage können Unterschiede in den verwendeten Zelltypen, der zytogenetischen Methoden sowie der Bedingungen und der Dauer der RF-EMF-Exposition (Frequenz, Modulation, SAR) sein. Weiterhin können auch mögliche methodische Artefakte von großer Bedeutung sein, die bei der Herstellung der mikroskopischen Präparate auftreten. Sie können zur Überschätzung oder Unterschätzung der durch RF-EMF induzierten, genetischen Effekte führen. Auf Grund der limitierten Anzahl der vorliegenden Untersuchungen, die in das Gutachten einbezogen werden konnten, ist eine endgültige Aussage über die genotoxische Wirkung hochfrequenter elektromagnetischer Felder kaum möglich. Es filtert sich jedoch heraus, dass wenn genotoxische Effekte durch HF-Felder induziert werden können, diese in spezifischen Zelltypen aufzuspüren sind und vermutlich nicht in Zellen des peripheren Blutsystems. Weiterhin ergibt sich die Frage zu den Wirkmechanismen der eventuell auftretenden DNA-Schädigungen. Hierzu scheint als Ausgangsbasis für weitere Untersuchungen die Entstehung freier Radikale als ein möglicher Mechanismus zu liegen.

Die "Freie Radikal-Hypothese" basiert darauf, dass die Exposition von Zellen mit EMF die Bildung freier Radikale induziert. Dies wurde bereits von mehreren Autoren vorgeschlagen (Grundler et al. 1992, Lai and Singh 2004, Simkó and Mattsson 2004, Simkó 2004).

Für die freie Radikaltheorie durch RF-EMF-Einwirkung können zwei plausible Mechanismen diskutiert werden: Zum einen die erhöhte Produktion freier Radikale und damit zusammenhängend die Erhöhung möglicher DNA-Schädigungen, und zum anderen durch die Verminderung der Wirkung von Radikalfängern wie z.B. der Superoxid-Dismutase (SOD) oder Melatonin (Reiter 1994, 1995), die dann durch die Erhöhung der Bildung freier Radikale die genetische Schadensbildung vergrößert.

Die Untersuchungen an HL-60-Zellen (Reflex 2004) ergeben Hinweise auf die erhöhte Bildung von ROS (Fitzner et al. 2004) und deren Blockierung durch Vitamin C (Ascorbinsäure). Anstieg bzw. Abnahme von ROS korrelieren mit dem Ausmaß des genetischen Schadens. Auch Lai und Singh (2004) berichten darüber, dass die Verabreichung von Melatonin, N-tert-butyl-Phenylnitron, Trolox (ein Vitamin E-Analogon) sowie 7-Nitroindazol vor einer EMF-Exposition die Ausbildung von DNA-Brüchen blockiert. Bei allen Substanzen wie auch beim Vitamin C handelt es sich um bekannte Radikalfänger, was einen weiteren Hinweis auf die Beteiligung von freien Radikalen bei der Wirkung von EMF unterstützt. Welche der oben aufgeführten Mechanismen für RF-EMF letztendlich in Frage kommen könnten, müsste in weiteren Studien untersucht werden.

Die Abschätzung einer möglichen Einwirkung von RF-EMF auf das genetische Material menschlicher Zellen ist außerordentlich wichtig. Als Folge eines genetischen Schadens in somatischen Zellen kann entweder die Entstehung eines Tumors ausgelöst oder der Zelltod induziert werden. Aus der Beobachtung genotoxischer Effekte, insbesondere wenn diese nur in in-vitro Untersuchungen festgestellt werden, kann jedoch nicht auf eine zwangsläufige Erhöhung des Krebsrisikos geschlossen werden. Lebende Organismen verfügen über eine Reihe von Reparaturmechanismen und Schutzfunktionen, mit denen Schäden an der DNA behoben oder ,,entartete" Zellen neutralisiert werden können. Weiterhin sei hier an die Empfehlungen von Regulierungsgremien erinnert, die eine Klassifizierung von Noxen als genotoxisch oder nicht-genotoxisch nicht allein auf der Basis einer einzigen Test-Methode treffen. Vielmehr ist eine Vielzahl von Tests durchzuführen, wie z.B. Mutationstests in Salmonellen und Drosophila, Mikrokerntests in Nagern, Chromosomenaberrationen und Mikrokerne in Lymphozyten aus menschlichem Blut, sowohl in vitro als auch in vivo. RF-EMF ist nur dann als genotoxisch einzustufen, wenn alle oder die Mehrheit der Tests signifikante Effekte aufweisen. Weiterhin ist es nicht zulässig Rückschlüsse aus in-vitro Ergebnissen auf die Bedingungen im Tier oder Menschen in vivo zu übertragen. Auch ist die Frage zu stellen, ob die Methoden der mikroskopischen Analyse sensibel genug sind, um auch schwache genetische Veränderungen aufzuzeigen. Die bisher veröffentlichten Ergebnisse reichen nicht aus, um eine mutagene Wirkung Gminski, Schlatterer, Fitzner, Simkó: Genotoxische Effekte durch hochfrequente elektromagnetische Felder von HF-Signalen zu belegen. Gründe für die widersprüchlichen Ergebnisse bezüglich RF-EMF-induzierter DNA- bzw. Chromosomenschäden könnten sein: methodische Schwächen, inadequate Dosimetrie, Schwierigkeiten beim Ausschluss potentieller thermischer Effekte (,,hot spots") oder unzureichende biologische Experimentalbedingungen. Generell sollte aus diesem Gutachten geschlossen werden, dass es aus den aufgeführten Studien zur Genotoxizität der Jahre 2000 bis 2004 zur Zeit keinen gesicherten wissenschaftlichen Nachweis für die Annahme gibt, wonach eine Exposition von Zellen mit RF-EMF zytogenetische Veränderungen induzieren, die eine biologische Bedeutung für die menschliche Gesundheit haben könnten.

Dieses hier auszugsweise wiedergebene Gutachten entstand als Teil eines von der T-Mobil beauftragten Forschungsvorhabens der Programmgruppe Mensch Umwelt Technik (MUT) des Forschungszentrums Jülich, welches 25 Spitzenforscher aus Deutschland und der Schweiz zu einem Risikodialog über die Bewertung neuerer Forschungsergebnisse zusammenbrachte.
Mehr Information und zum Download

 

Weitere neuere Studien und mehr Information:

Das REFLEX-Projekt
Aus den in vitro Untersuchungen des europäischen REFLEX-Projektes ergibt sich, dass sowohl nieder- als auch hochfrequente elektromagnetische Felder unterhalb der jeweils geltenden Grenzwerte fähig sind, in manchen Zellen bestimmte Genschädigungen zu verursachen.
Wird das Erbgut geschädigt - Replikationen ohne Ende?
In diesem Beitrag von Prof. Dr. Günter Obe wird ein Einblick in genetische Schädigungen im Allgemeinen und durch elektromagnetische Felder im Besonderen gegeben (33 KB).

 

Übersicht über wesentliche Arbeiten vor 2000

DNA-Brüche:

In zwei Experimenten untersuchen Lai und Singh (1995) DNA-Einzelstrangbrüche bei Spargue-Dawley-Ratten nach einer EMF-Exposition. Im ersten Experiment mit pulsmoduliertem 2450 MHz Feld betrug die gemittelte Leistungsdichte 1 bzw. 2 mW/cm² und die SAR 0.6 bzw. 1.2 W/kg. Untersucht wurden 27 Ratten (8 Ratten wurden mit einer SAR von 0.6 W/kg und 8 Ratten mit einer SAR von 1.2 W/kg jeweils zwei Stunden bestrahlt; 11 Ratten wurden scheinexponiert). Sofort bzw. vier Stunden nach der Exposition wurde die Anzahl der einzelnen DNA-Brüche im Hippocampus und im restlichen Gehirn bestimmt. Die benutzte Methode war der „Alkaline Comet-Assay“. Es wurde eine signifikante Erhöhung der Anzahl der Einzelstrangbrüche nach vier Stunden sowohl im Hippocampus als auch im Gehirn gefunden. Für die Zeit direkt nach der Exposition ergab sich keine Erhöhung. Im zweiten Experiment wurden die Ratten einem 2450 MHz Feld mit kontinuierlichen Wellen für zwei Stunden ausgesetzt. Die gemittelte Leistungsdichte war 2 W/cm² und die SAR 1.2 W/kg. Es konnte ein signifikanter Anstieg sowohl unmittelbar nach der Exposition als auch mit vier Stunden Verzögerung im gesamten Gehirn festgestellt werden.

Die Studie von Malyapa et al. (1998), die eine Replikation der Arbeit von Lai & Singh (1998) darstellt, zeigt zum einen, dass schon die Art der Tötung der Tiere allein DNA-Brüche bewirken kann. Zum anderen wurden in dieser Untersuchung keine vermehrten DNA-Brüche nach einer Befeldung gefunden, das heißt, die Befunde von Lai & Singh (1995) wurden nicht bestätigt.

In vitro Versuche von Malyapa et al (1997) an permanenten Glioblastomzellen bei 2450 Mhz hatten ebenfalls keine Wirkung. Dagegen zeigten ionisierende Strahlen sofort nach Exposition eine deutliche Induktion von DNA Strangbrüchen.

Vijayalaxmi et al. (2000) führten gut dokumentierte Untersuchungen an Humanlymphozyten durch. Die Exposition mit 2450 MHz (2 Std.) zeigte sofort und 4 Stunden nach Exposition keine Induktion von DNA Strangbrüchen. Ionisierende Strahlen bewirkten dagegen sofort nach Anwendung Strangbrüche, die nach 4 Stunden nicht mehr vorhanden waren.

Maes et al. (1997) fanden an Humanlymphozyten ebenfalls keine Induktion von Strangbrüchen (995 MHz, 0.3-0.4 W/kg, 2 Std.).

Phillips et al. (1998) exponierten Lymphoblastoid-Zellen mit 2 verschiedenen Methoden der Signalgeneration und unterschiedlichen pulsierenden Signalen im Telefonfrequenzbereich mit geringer SAR. Es wurde sowohl eine Abnahme wie auch eine Zunahme von Strangbrüchen beobachtet. Die Dokumentation ist ausführlich, die Ergebnisse sind allerdings schwierig zu interpretieren. Eine gefundene Abnahme der Intensität von Strangbrüchen gegenüber der Kontrolle ist nicht plausibel.

 

Mikrokernbildung:

Von der Arbeitsgruppe Garaj-Vrohovac et al. (1999) liegt eine Studie zur Mikrokerninduktion vor. Es handelt sich dabei um eine in vivo Untersuchung der Lymphozyten von12 exponierten Arbeitern von Radiostationen (10 µW/cm² – 20 mW/cm², Frequenzbereich 1250-1350 MHz), in der eine Zunahme der Mikronuklei festgestellt wurde.

Eine in vivo Studie an Mäusen von Vijayalaxmi et al. (1997) fand zwar ebenfalls eine statistisch signifikante Zunahme von Mikronuklei unter Exposition mit einem 2450 MHz Feld im Vergleich zur Scheinexposition. Allerdings muss nach Einschätzung der Autoren für die Beurteilung der biologischen Bedeutung dieses Befundes berücksichtigt werden, dass diese Zunahme bei einer großen Zahl von Tieren und in einem langen Befeldungszeitraum (18 Monate) nur sehr gering war (0.05 %). Darüber hinaus konnte kein Zusammenhang zwischen der Zunahme der Mikronuklei und der ebenfalls untersuchten Kanzerogenese bei den Mäusen festgestellt werden. Schließlich weisen die Autoren darauf hin, dass die Häufigkeiten der Mikrokerninduktion sowohl für die exponierten wie die scheinexponierten Tiere im Bereich der spontanen Auftretenshäufigkeiten von Mikronuklei liegen, die in der Literatur berichtet werden.

Balode (1996) bestimmte die Mikrokernrate im peripheren Blut von Rindern, die gegenüber einer Sendestation (?) lebten. In exponierter Gruppe und Kontrollgruppe wurde eine ungleichmässige Verteilung von Mikrokernen gefunden. Maximale Werte von 7/2000 Zellen bei einzelnen Tieren. Keine Angaben zu den Expositionsbedingungen, die gefundenen Werte liegen augenscheinlich im physiologischen Bereich. Ungenügende Beschreibung, Ergebnisse nicht verwertbar.

Scarfi et al. (1996) führten eine in vitro Exposition von Lymphozyten des Rindes mit 9 GHz, 70 mW/g durch. Bei Lymphozytenpräparationen von 12 Tieren zeigten 5 eine statistisch signifikante Erhöhung der Mikrokernrate. Die übrigen waren gering aber nicht signifikant erhöht. In den meisten Fällen wurden weniger als 1000 Zellen ausgezählt. Nicht relevanter Frequenzbereich. Stark streuende Ergebnisse.

Maes et al. (1993) zeigten in humanen Lymphozyten nach Exposition in vitro bei 2450 MHz unter athermischen Bedingungen eine Erhöhung der Mikrokernrate. Expositionszeitabhängige Steigerung der Anzahl von Mikrokernen in 4 Experimenten. Nachvollziehbare Methodenbeschreibung.

 

Chromosomenaberrationen, SCE:

Antonopoulos et al. (1997) fanden in menschlichen Lymphozyten in vitro keine Wirksamkeit von elektromagnetischen Feldern (380, 900, 1800 MHz) bezüglich vermehrter SCE‘s.

Maes et al. (1993) konnten einen Anstieg der Anzahl von Chromosomenaberrationen, einschliesslich dizentrischer Chromomen und azentrischer Fragmente, in humanen Lymphozyten nachweisen, die mit 2450 MHz sehr nahe der Antenne exponiert waren. Die SCE Rate war dagegen nicht verändert. Die Temperatur der Zellkulturen wurde konstant gehalten.

In einem weiteren Versuch mit humanen Lymphozyten in vitro fanden Maes et al. (1995) unter 8 exponierten Proben 3 dizentrische Chromosomen, die in der unbehandelten Kontrolle nicht auftraten. In der gleichen Veröffentlichung wurden Lymphozyten von 6 Arbeitern untersucht, die mit der Wartung von Mobilfunk Antennen beschäftigt waren (u.a. bei 450 und 900 MHz). Cytogenetische Schäden wurden nicht beobachtet.

Maes et al (1996, 1997) untersuchten die Wirkung elektromagnetischer Felder (935 bzw. 954 MHz) auf humane Lymphozyten in Kombination mit Mitomycin C. In beiden Fällen wurde kein cytogenetischer Effekt (SCE bzw. Chromosomenaberrationen) durch die Exposition von EMF allein gefunden, während in der ersten Arbeit ein synergistischer Effekt von EMF und Mitomycin gesehen wurde (SCE erhöht), der in der zweiten Untersuchung nicht nachweisbar war. Die Untersuchungen sind allerdings nicht vergleichbar, da unterschiedliche SAR Werte und unterschiedliche Techniken bei der Befeldung benutzt wurden. Der technische Aufbau der Signalerzeugung ist in beiden Fällen nur unzureichend beschrieben.

Ciaravino et al. (1991) befeldeten CHO Zellen in vitro mit 2450 MHz für 2 Stunden mit 33,8 W/kg („pulsed RFR wave“) bei konstanter Temperatur. Die Entfernung von der Antenne zu den Proben betrug 1,6 Meter. Es wurden keine cytogenetischen Effekte (SCE‘s) durch die EMF gesehen, auch wurde keine synergistische Wirksamkeit in Kombination mit Adriamycin gefunden.

Manikowska et al. (1978) berichten über einen Anstieg von Translokationen und Störungen der Meiose in Spermatozyten von Mäusen, die 1 Std. täglich 2 Wochen lang mit 9,4 GHz (0,1 - 10 mW /cm² ) befeldet wurden. Anzahl der Tiere war mit 4 / Gruppe zu klein, Temperaturmessungen wurden nicht durchgeführt, Frequenzbereich nicht relevant.

In einer weiteren Arbeit von Manikowska et al. (1985) wurde mit 2450 MHz gearbeitet (0,05 - 5 mW / g, 8 männliche Mäuse/Gruppe, 5 - 20 mW / g, 3 Mäuse/Gruppe). Die Befeldungsdauer war 30 Minuten täglich, 2 Wochen lang. Die Rektaltemperatur war nicht beeinflusst bis 10 mW/g und stieg um 0,2 - 0,5 °C bei 20 mW/g. In den Spermatozyten der behandelten Gruppen wurden vermehrt Translokationen gefunden. Die Autoren sind sich über den Mechanismus und die Bedeutung nicht im Klaren und sprechen etwas „nebulös“ von „Interferenz der EMF mit der Spermatogenese“.

 

Zellproliferation:

French et al. (1997) zeigten bei einer humanen Astrocytom Zellinie, die einem EMF von 835 MHz von 8 bzw 40 mW/cm 2 ausgesetzt war, eine Abnahme der Proliferation (gemessen als Thymidinaufnahme) und Änderungen der Zell-morphologie bei der niedrigen Dosis.

Kwee et al. (1998) exponierten humane epitheliale Amnionzellen in vitro 960 MHz EM Feldern mit verschiedenen SAR Dosen und Expositionszeiten. Besonders im niedrigen SAR Bereich zeigte sich eine Abnahme des Zellwachstums gegenüber der Kontrolle.

In einem folgenden Experiment konnten Velizarov et al. (1999) zeigen , dass die beobachteten Änderungen der Zellproliferation temperaturunabhängig sind.

Van Dorp et al (1998) fanden dagegen keinen Einfluss von 2450 MHz EM Feldern bei konstanter Temperatur auf die Zellproliferation von Maus-Myeloma Zellen.

Cleary et al. (1990) befeldeten humane Lymphozyten mit 2450 MHz und SAR‘s von 5 - 196 W/kg für 2 bis 27 Stunden. Bis zu einer SAR von 50 W/kg fanden sie einen dosisabhängigen Anstieg der Thymidinaufnahme, darüber dagegen eine reduzierte Thymidin Aufnahme gegenüber den nicht behandelten Kontrollen. Die Temperatur wurde in allen Versuchen konstant gehalten.

In einem methodisch gleichen Versuch mit Glioma Zellen in vitro wurden vergleichbare Ergebnisse gesehen wie in den humanen Lymphozyten (Cleary et al, 1990).

In einem Versuch mit synchronisierten CHO Zellen wurde der Einfluss auf den Zellzyklus nach Befeldung mit 2450 MHz (5-25 W/kg) bei isothermischen Bedingungen untersucht (Cleary et al., 1996). Es wurde eine temperaturunabhängige Verschiebung des Zellzyklus beobachtet.

Stagg et al. (1997) exponierten Ratten Gliomzellen in vitro 836 MHz mit Felddichten von 0,09, 0,9 und 9 mW/cm² . Gemessen wurde die DNA Synthese (Thymidin Einbau) und das Zellwachstum (Zellzahl Bestimmung) bei Expositionszeiten von 4 und 24 Stunden. Es wurde ein vermehrter Thymidin Einbau festgestellt. Ein Einfluss auf das Zellwachstum wurde nicht gesehen (Nachvollziehbare Beschreibung von Methode und Ergebnissen).

Gos et al.(1997) konnten bei Saccharomyces mit 41 GHz keinen Einfluss auf die Teilungsrate der Hefezellen feststellen. Der Frequenzbereich ist allerdings hier nicht relevant.

Die o. g. Zusammenfassungen sind Auszüge aus dem Endbericht und dessen Anhang zu den Gutachten im Auftrag der T-Mobil (2000), in welchen diese und weitere Arbeiten vorgestellt und diskutiert werden.

 

 

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Zuletzt geändert: 15.10.08