Stresshormone und Melatonin

 
Einführung

Hormone sind Substanzen, die von den endokrinen Drüsen (oder drüsenartigen Zellen) auf Befehl der höheren Zentren des zentralen Nervensystems freigesetzt werden und der Steuerung verschiedenster Körperfunktionen inklusive der Anpassung an Umweltfaktoren dienen. Sie werden in das Blut ausgeschüttet und erreichen somit alle Zellen und Organe des Körpers.
Eine Beeinflussung dieses endokrinen Systems hat schwerwiegende Folgen für den ganzen Organismus, weshalb dahingehende Untersuchungen von grosser Bedeutung sind.

Stresshormone

Stresshormone wie etwa Cortisol oder Adrenalin werden als Stressreaktion des Körpers freigesetzt, eine dauerhaft übermässige Ausschüttung kann zu einer Schwächung des Immunsystems beitragen.

Melatonin

Melatonin wird in der Zirbeldrüse (Epiphyse) produziert und steuert den Tagesrythmus von vielen Stoffwechselprozessen. Weiterhin wirkt es (hemmend) auf die Geschlechtshormone und hat eine stimulierende Wirkung auf das Immunsystem. Außerdem fängt es freie Radikale ein und wirkt daher als Schutzfaktor gegen Krebserkrankungen.
Seine Produktionsrate ist von dem Alter, der Einwirkung sichtbaren Lichts und der Jahreszeit abhängig, es wird vorwiegend nachts ausgestoßen.
Eine Verringerung der Melatoninproduktion kann als krebsauslösender oder krebsfördernder Faktor angesehen werden.

 

Einfluss elektromagnetischer Felder

Verschiedene Untersuchungen zeigen, dass elektromagnetische Felder die Hormonproduktion beeinflussen können, insbesonders die Unterdrückung der Synthese von Melatonin. Allerdings sind die die dafür notwenigen Expositionen und deren tatsächlichen gesundheitlichen Auswirkungen umstritten.


Übersicht über wesentliche Arbeiten am Menschen (mit Bewertung):

Die Schwarzenburg-Studie (ALTPETER et al. 1995) untersuchte die Melatoninsekretion bei Bewohnern in unterschiedlich belasteten Gebieten um einen Kurzwellenradiosender. Zone A umfasste das Gebiet um den Sender in einer Distanz von 400 bis 900 m. Messungen ergaben in dieser Zone 24-Stunden-Mittelwerte für die magnetische Feldstärke von 0.9 bis 15.5 mA/m bei einem Durchschnitt von 2.5 mA/m ( 0.9 V/m). Aufgrund der variablen Senderichtung waren die einzelnen Aufenthaltsorte innerhalb dieser Zone jeweils während weniger Stunden pro Tag deutlich stärker exponiert als im 24-Stunden Mittel. Diese maximalen magnetischen Feld- stärken lagen je nach Haushalt zwischen 5 und 50 mA/m (20 V/m). Zone B war 900 - 1500 m vom Sender entfernt. Die 24-Stunden-Mittelwerte lagen dort zwischen 0.3 und 1.4 mA/m bei einem Durchschnitt von 0.8 mA/m (0.3 V/m). Während der Zeit hoher Exposition lagen die Werte zwischen 1 und 8 mA/m (0.4 - 3 V/m). Zone C war rund 4 km entfernt und wies eine senderbedingte Hintergrundbelastung von rund 0.1 mA/m ( 0.04 V/m) auf. Es wurde kein Zusammenhang zwischen der Melatoninkonzentration im Morgenurin (gemessen als 6-Hydroxy-Melatonin-Sulfat [6-OHMS]) und der Stärke der Exposition beobachtet. Dabei wurden sowohl der Effekt eines 3-tägigen Betriebsunterbruches untersucht als auch Unterschiede, die auf eine langfristige Exposition zurückzuführen gewesen wären.

Unmittelbare und kurzfristige Wirkungen der Strahlung eines Mobiltelefons auf den Melatoninspiegel wurden von MANN et al. 1998, RADON et al. 2001 und DE SEZE et al. 1999 untersucht. Keine dieser Studien fand einen signifikanten Zusammenhang. Bei MANN et al. 1998 wurden unter Exposition tendenziell höhere Serum- Melatoninwerte im Blut beobachtet, was der gängigen Hypothese widersprechen würde. RADON et al. 2001 fanden abhängig davon, ob die Exposition in der Nacht oder am Tag stattfand, einen tendenziell positiven oder einen negativen Zusammenhang zwischen der Mobiltelefonexposition und der Speichel-Melatoninkonentration. DE SEZE et al. 1999 beobachteten eine Abnahme der Sekretion von Serum-Melatonin bei Exposition gegenüber einem GSM 900 Telefon und eine Zunahme bei Exposition gegenüber einem DCS 1800 Telefon. Die Unterschiede waren deutlich nicht signifikant.

Im Gegensatz dazu fanden BURCH et al. 2002 Hinweise für einen Zusammenhang zwischen dem Gebrauch von Mobiltelefonen und Melatonin, gemessen als 6-OHMS im Urin. In einer ersten Studie wurde die Melatoninkonzentration bei 149 Arbeitern untersucht, die gegenüber niederfrequenten magnetischen Feldern exponiert waren. Dabei wurde auch die Häufigkeit des Mobiltelefongebrauchs während der Arbeit erhoben. In dieser ersten Studie wurden zwar keine statistisch signifikanten Zusammenhänge, jedoch Hinweise auf eine Assoziation zwischen dem Mobiltelefongebrauch und der 6-OHMS Konzentration gefunden. Aus diesem Grund wurde eine zweite Studie an 77 Arbeitern mit einer verbesserten Erhebung des Telefongebrauchs durchgeführt. Die Probanden der zweiten Studie benützten das Mobiltelefon häufiger als diejenigen der ersten Studie. Es wurde während 3 Tagen der Urin gesammelt und auf 6-OHMS analysiert. Probanden, die das Mobiltelefon täglich während mehr als 25 Minuten benutzten, hatten nachts eine signifikant tiefere 6-OHMS Konzentration im Urin sowie eine signifikant geringere nächtliche Sekre tion. Zusätzlich wurde eine signifikante Dosis-Wirkungsbeziehung beobachtet, und es ergaben sich Hinweise für einen kombinierten Effekt von Mobiltelefongebrauch und Exposition gegenüber niederfrequenten Magnetfeldern. Bei der Analyse wurden das Alter der Probanden, der Zeitpunkt der Probenahme, die Lichtexposition und die Exposition gegenüber niederfrequenten Magnetfeldern berücksichtigt.

Für mehrere andere Hormone als Melatonin fanden DASDAG et al. 1999 bei exponierten Radio- und Fernsehtechnikern signifikant unterschiedliche Konzentrationen im Vergleich zu einem Kontrollkollektiv. Da jedoch in dieser Studie keine Angaben über die Kontrollgruppe gemacht wurden, ist eine wissenschaftliche Bewertung der Resultate nicht möglich.

Wichtiger sind die Resultate der übrigen Studien. Zwei Studien untersuchten den Einfluss der Hochfrequenzstrahlung auf das Follikel stimulierende Hormon (FSH) bei einem rein männlichen Untersuchungskollektiv (DE SEZE et al. 1998, GRAJEWS- KI et al. 2000). Beide Studien fanden einen statistisch signifikanten Zusammenhang. DE SEZE et al. 1998 fanden zudem eine negative, statistisch signifikante Assoziation zwischen der Exposition gegenüber Hochfrequenzstrahlung und Thyreotropin (TSH).

Kontrovers sind die Resultate zu den Stresshormonen. BRAUNE et al. 2002 fanden bei Blutentnahmen keine veränderten Kortisol-, Adrenalin und Noradrenalinkonzentrationen während und nach einer 30-minütigen Exposition gegenüber einem Mobiltelefon im Vergleich zu einer Kontrollsituation ohne Bestrahlung.

Bei der Studie von MANN et al. 1998 war in der ersten (23.00 - 0.00) und letzten (6.00 - 7.00) Beobachtungsphase der Kortisolspiegel bei nächtlicher Exposition gegenüber einem sendenden Mobiltelefon signifikant höher als bei Scheinexposition.

VANGELOVA et al. 2002 verglichen die Stresshormonkonzentration im Urin von 12 männlichen exponierten Schichtarbeitern einer Satellitenstation für TV-Kommunikation und Weltraumforschung mit 12 nicht exponierten Kontrollpersonen, die im gleichen Schichtmodell arbeiteten. Dabei ergab sich für die exponierten Arbeiter eine signifikant erhöhte Konzentration der 11-Oxykortikosteroide im Urin. Die Tagesverläufe waren bei den Exponierten häufiger atypisch als bei den Kontrollpersonen (9 vs. 3). Die Konzentrationen von Adrenalin und Noradrenalin im Blut waren in den beiden untersuchten Kollektiven nicht signifikant verschieden.

Das Wachstumshormon (STH), das luteinisierende Hormon (LH), Adrenokortikotropin (ACTH) und Prolaktin zeigten in keiner Studie einen statistisch signifikanten Zusammenhang mit der Exposition gegenüber Hochfrequenzstrahlung.

 
Bewertung
:

Im Gegensatz zur Forschung über niederfrequente elektromagnetische Felder und das endokrine System des Menschen gibt es bis jetzt nur wenige Studien, die dieser Frage bezüglich Hochfrequenzstrahlung nachgegangen sind. Diese wenigen Studien haben unterschiedliche Strahlungsquellen, Kollektive, Expositionsdauern und Intensitäten untersucht, was die Vergleichbarkeit heikel macht. Erschwerend kommt dazu, dass die Hormonkonzentrationen natürlicherweise in einem sehr grossen Konzentrationsbereich schwanken. Die Konzentrationen sind durch eine Vielzahl von Faktoren bzw. Rückkoppelungsprozessen beeinflusst. Einzelbefunde sind deshalb schwierig zu bewerten.
Die meisten bisherigen Studien geben kaum Hinweise, dass die Melatoninsekretion durch Hochfrequenzstrahlung bei lokalen SAR10- Werten <0.5 W/kg beeinflusst wird (ALTPETER et al. 1995, DE SEZE et al. 1999, MANN et al. 1998, RADON et al. 2001). Eine Studie fand hingegen Hinweise für eine erniedrigte Melatoninsekretion bei Probanden, die häufig Mobiltelefone (mehrheitlich analoge) benutzten (BURCH et al. 2002). Eine Beeinflussung von TSH und FSH durch Hochfrequenzstrahlung wurde in mehreren Studien beobachtet (DASDAG et al. 1999, GRAJEWSKI et al. 2000, DE SEZE 1998). Ob diese beobachtete Assoziation nur bei einer Strahlungsquelle in unmittelbarer Nähe des Körpers (Telefon, dielektrische Heizer) vorliegt, oder auch bei schwächeren Feldern in der Umgebung von Sendeanlagen zu erwarten ist, kann mit den vorliegenden Studien nicht abgeschätzt werden. >

Schwierig zu interpretieren sind die Befunde zu den Wirkungen auf die Stresshormone. Es ist weitgehend ungeklärt, inwiefern in den Studien von BRAUNE et al. 2002 und MANN et al. 1998 die stressenden Untersuchungsumstände (insbesondere Blutentnahme) die Resultate beeinflussten. Es ist denkbar, dass dieser viel grössere, unmittelbare Stressor das Resultat beeinflusst hat.
Diesbezüglich weniger problematisch sind Urinuntersuchungen, wie sie von VANGELOVA et al. 2002 durchgeführt wurden. Bei dieser Studie sind die Resultate jedoch davon abhängig, ob das exponierte und das Kontrollkollektiv vergleichbar waren. Der Einfluss von Alter, Geschlecht und Schichtmodell wurden zwar berücksichtigt, andere Faktoren, die das Resultat möglicherweise beeinflussen, können bei diesen relativ kleinen Kollektiven jedoch nicht ausgeschlossen werden.

Kein Einfluss auf die Konzentration anderer Hormone (STH, LH, ACTH und Prolaktin) konnte bisher in den wenigen Studien bei tiefen Intensitäten nachgewiesen werden. Insgesamt ist die Datenlage spärlich.

Auf dieser Basis ist nicht beurteilbar, ob Hochfrequenzstrahlung das Hormonsystem beeinflusst.

Diese Übersicht ist ein Auszug aus der Literaturstudie des Instituts für Sozial- und Präventivmedizin der Universität Basel: Hochfrequente Strahlung und Gesundheit

 
Übersicht über wesentliche Arbeiten am Tier:

In der Untersuchung von Toler et al. (1988) wurden Ratten über 6 Monate mit 435 MHz befeldet und die Auswirkungen auf die Sekretion von PRL, Kortikosteron, ACTH, und Katecholamine untersucht. Hierbei zeigten sich kein signifikanten Unterschiede zwischen Feldexposition und Placebo. Der Frequenzbereich entspricht nicht dem Frequenzbereich gebräuchlicher Mobiltelefone, die Studie ist allerdings adäquat durchgeführt.

In der Arbeit von Chou et al. (1992) wurden 100 Ratten über 25 Monate einem Feld von 2450 MHz ausgesetzt (Kontrolle N=100) und unter 155 Parametern unter anderem die Auswirkungen auf die Kortikosteronsekretion untersucht. Hierbei zeigten sich zunächst unter Befeldung, anschließend in der Placebogruppe höhere Werte, die allerdings in einer Folgeuntersuchung mit 20 feldexponierten Ratten nicht reproduzierbar waren. Die Frequenz entspricht nicht den Frequenzen gebräuchlicher Mobiltelefone.
Unter der Vorstellung, daß bei den kleineren Ratten höhere Frequenzen ähnliche Wirkungen wie normale Expositionsfrequenzen beim Menschen hervorrufen könnten, wurden hier höhere Untersuchungsfrequenzen gewählt, so daß sie durchaus relevant sein könnten. Das Studiendesign erscheint adäquat und ermöglicht, Langzeitauswirkungen von EMF zu untersuchen.

Imaida et al (1998a und b) untersuchten den Einfluß von Feldern mit 929,2 und 1439 MHz auf Ratten über sechs Wochen. Primärer Endpunkt war die Leberkarzinogenese, es wurden aber auch ACTH, Kortikosteron und Melatonin untersucht. Hierbei fand sich ein Anstieg von ACTH und Kortikosteron und ein Absinken von Melatonin. Der Frequenzbereich ist adäquat und die Studie valide.

Reiter et al. (1998) untersuchten in 15 Einzelexperimenten mit variierten Bedingungen die Auswirkungen von EMF auf die Melatoninproduktion, in manchen Experimenten eine Reduktion von Melatonin oder dem für die Melatoninproduktion bedeutsamen Enzym NAT. Diese Effekte schienen jedoch weder von der verwendeten Energie noch von der Befeldungsdauer abhängig. In dem vorliegenden Abstract werden die Frequenzbereiche nicht angegeben. Die Validität der Studie ist eingeschränkt, da die pro Experiment untersuchte Fallzahl sehr klein ist.

In der Arbeit von Heikkinen et al. (1999) wurden Ratten über 17 Monate einem Feld von 900 MHz (Modulationsfrequenz 217 Hz) ausgesetzt. Es fand sich kein Unterschied gegenüber Placebo hinsichtlich der Ausscheidung von 6-OH-Melatoninsulfat. Der Frequenzbereich ist relevant und die Methodik adäquat, es ist allerdings nicht klar, inwieweit die Ausscheidung des Melatoninmetaboliten 6- OHMS den Melatoninstoffwechsel widerspiegelt.

Vollrath et al. (1997) untersuchten die Auswirkungen einer Befeldung mit 900 MHz über einen Zeitraum von 15 min bis 6 Stunden auf die Melatoninsynthese in Ratten. Hierbei fanden sie keine signifikanten Effekte.

Rosen et al. (1998) befeldeten in vitro Epiphysenzellen mit 60 Hz. Hierbei fanden sie eine Reduktion der noradrenalininduzierten Melatoninproduktion um 46%. Der untersuchte Frequenzbereich ist nichtrelevant und die Übertragbarkeit eines Zellkulturexperiments fraglich, jedoch kann somit zumindest eine prinzipielle Beeinflußbarkeit der Melatoninproduktion durch EMF gezeigt werden.

Diese Zusammenfassung der Arbeiten stammt von Prof. Dr. Stalla (Max-Planck-Institut für Psychiatrie in München) als Beitrag zur Bewertung bzw. Diskussion der Studien im Auftrag der T-Mobil (Anhang des Endberichts) aus dem Jahr 2000. Darin sind noch weitergehende Informationen zu diesem Thema.


Glossar:

Adrenocorticotrope Hormone (ACTH)
Stellt ein Hormon des Hypophysenvorderlappens dar und steuert andere endokrine Drüsen. Ist in die Kortisolfreisetzung involviert.

Endokrines System / Endokrinologie
Die Endokrinologie ist die Lehre von der Funktion von endokrinen Drüsen und Hormone. Mit dem endokrinen System ist das Hormonsystem gemeint. Neben dem neuronalen System stellt das endokrine System die zweite Informationsleitung vom Gehirn dar. Endokrines und neuronales System sind eng miteinander verknüpft. Deshalb spricht man häufig auch vom Neuroendokrinem System. Wichtige Schnittstellen zwischen beiden Systemen sind z.B. Hypothalamus oder Hypophysenhinterlappen.

Endokrine Drüsen:
Drüsen sind Organe aus epithelialen Zellen, die Wirkstoffe (= Sekrete) bestimmter chemischer Zusammensetzung und physiologischer Bedeutung bilden und diese entweder nach aussen (Haut, Schleim-haut) absondern (= exokrine Drüsen mit äußerer Sekretion) oder als Hormone (= Inkrete) direkt an das Gefäßsystem abgeben (= endokrine Drüsen mit innerer Sekretion).

Follikelstimulierendes Hormon (FSH)
Wichtiges Hormon des Hypophysenvorderlappens, das andere Drüsen steuert.

Prolaktin (PRL)
Hormon des Hypophysenvorderlappens. Spielt eine Rolle beim Schlaf und bei Stresssituationen.

 

 

Mehr Information

Eine Einführung in die Melatonin-Hypothese (von Prof. Dr. rer. nat. A. Lerchl)
Eine ausführliche Beschreibung sowie der aktuellen Forschungsstand
Kurzfassung als 8-seitiger Auszug aus dem Newsletter 1/2002 der Forschungsgemeinschaft Funk (337 KB)
25-seitige Komplettfassung in der Edition Wissenschaft Nr. 16 der Forschungsgemeinschaft Funk vom Juni 2002 (623 KB)
Melatonin in der umweltmedizinischen Diagnostik im Zusammenhang mit elektromagnetischen Feldern
Eine Mitteilung der Kommission „Methoden und Qualitätssicherung in der Umweltmedizin“ (374 kB)
Licht, endokrine Systeme und Krebs
Dies ist der Bericht von einem Symposium in der Universität Köln vom Mai 2002, das sich insbesondere mit einem möglicherweise erhöhten Krebsrisiko durch nächtliche Lichteinwirkung beschäftigt, welches im Zusammenhang mit dem Hormon Melatonin steht (4 Seiten, 148 KB).
Untersuchungen zu Wirkungsmechanismen an Zellen unter Exposition mit hochfrequenten elektromagnetischen Feldern der Mobilfunktechnologie
B. Pinealdrüse

Dieses Projekt des Deutschen Mobilfunk-Forschungsprogramms befasste sich mit der Melatoninproduktion bei exponierten Mäusen.

 


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Zuletzt geändert: 27.09.07