umwelt-online: Wirkung hochfrequenter Felder auf das Genom: Genotoxizität und Genregulation (4)
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In einer weiteren Publikation, die aus dem REFLEX-Konsortium (Arbeitsgruppe Bersani) hervorgegangen ist, wurde die Apoptose und die Expression von hsp70 in Lymphozyten aus dem peripheren Blut junger (27 ± 5 Jahre) und alter (88 ± 1 Jahr) Spender untersucht [Capri et al., 2004a]. Die Exposition erfolgte in dem von Kuster und Mitarbeitern entwickelten Wellenleiter-Resonator [Schuderer et al., 2004b] bei 1.800 MHz für 44 h entsprechend einem Muster 10 min an und 20 min aus bei einer SAR von 2 W/kg GSM-217 Hz-Basic. 2 W/kg GSM-Talk und 1,4 W/kg GSM-DTX. Es wurden die Parameter Apoptose anhand der Annexin-Bindung an die Zelloberfläche und des mitochondrialen Membranpotenzials sowie die Expression von hsp70 mit Hilfe eines fluoreszenzmarkierten Antikörpers in der Durchflusszytometrie gemessen. Die Apoptose wurde zusätzlich durch 2-desoxy-D-Ribose ausgelöst, dies diente einerseits als Positivkontrolle, andererseits wurden auch die behandelten Zellen den Feldern ausgesetzt, um ihre Wirkung auf eine bereits eingeleitete Apoptose zu verfolgen. Bei keiner der Gruppen und keinem der untersuchten Parameter ließ sich ein Einfluss der HF-Felder nachweisen. Besonders hervorzuheben ist hier der negative Befund zu hsp70.
In der Original REFLEX-Studie hat die Arbeitsgruppe noch weitere Parameter an den peripheren Lymphozyten untersucht und zwar die Expression des Zytokins IL-1β und des Immunmarkers CD95. Die CD95-Expression war in Zellen aus den alten Spendern nach der Exposition im GSM-Talk-Modus geringfügig, aber signifikant reduziert, während die IL-1β-Expression ebenfalls in Zellen aus alten Spendern nur nach der DTX-Exposition in ähnlicher Weise reduziert war [European Union, 2004a]. Beide Befunde bedürfen nach Meinung der Autoren aber einer weiteren Untersuchung. Bezüglich der CD95-Expression hat die gleiche Arbeitsgruppe einen Vergleich der Expression von CD25, CD95 und CD28 in stimulierten und unstimulierten CD4+- und CD8+- positiven Zellen junger und alter Spender veröffentlicht [Capri et al., 2006]. Die Altersverteilung der Spender war ähnlich der in der Studie aus 2004 (Capri et al., 2004b]. Es wurde in derselben Apparatur wie in der REFLEX-Studie bei 1800 MHz, GSM-Talk, einer SAR von 2 W/kg für 44 h (10 min an, 20 min aus) exponiert. Die Expression der Oberflächenmarker CD4, CD8, CD25, CD28 und CD95 wurde mit fluoreszierenden Antikörpern in der Durchflusszytometrie vorgenommen. Es wurden bei dieser Studie hei zwei Altersgruppen zwei Zelltypen auf jeweils drei Antigene, sowohl exponiert als auch scheinexponiert, untersucht. Durch die Stimulation wurden, wie erwartet, die CD25-Moleküle auf CD4+- und CD8+-Zellen heraufreguliert, aber in dem Blut der alten Spender fanden sich signifikant weniger CD4+-Zellen als in dem der jungen Spender. Dies führt bei den alten Spendern zu einem Verhältnis CD4/CD8 <1, was als Zeichen für ein geschwächtes Immunsystem angesehen wird. In der Gruppe der alten Spender zeigte sich nach Exposition eine leicht verringerte CD95-Expression in CD4+-Zellen. Bei CD95 handelt es sich um einen Aktivator der Apoptose. Die Autoren schreiben, dass noch offen ist, ob dieser Befund, wenn er sich bestätigen sollte, positiv oder negativ ist.
In der REFLEX-Studie hat die Arbeitsgruppe Bersani außerdem an Thymuszellen neugeborener Kinder Untersuchungen vorgenommen. Thvmusabschnitte wurden einem 1.800 MHz GSM-DTX (1,4 W/kg) Feld von 10 min an, 20 min aus für 24 h ausgesetzt. 24 bzw. 48 h nach der Exposition wurde die Expression von CD4-, CD8-, CD16-, T-Zell- und Transferrinrezeptor untersucht. Der Transferrinrezeptor diente als Hinweis auf proliferierende Zellen, zusätzlich wurde der Proliferationsindex bestimmt. Keiner der Endpunkte wurde durch die Exposition beeinflusst.
In einer weiteren Studie hat wieder die Arbeitsgruppe um Bersani (Capri et a1., 2004b] Lymphozyten aus dem Blut junger Spender (27 ± 5 Jahre) untersucht. Im Unterschied zur vorhergehenden Studie wurde hier eine TEM-Zelle als Expositionsapparatur eingesetzt. In dieser Zelle wurden zwei Feldformen 900 MHz, CW, und 900 MHz, GSM, welches von einem Mobiltelefon erzeugt wurde, also nicht als synthetisches Signal wie in der REFLEX-Studie, angewendet. Die SAR-Werte waren im Vergleich zur REFLEX-Studie mit ca. 0,07 W/ kg niedrig. Die Lymphozyten wurden drei Tage für jeweils 1 h dem Feld ausgesetzt. Als Endpunkte dienten die Mitogeninduzierte Zellproliferation, die Apoptose und das Membranpotenzial der Mitochondrien. Die Methodik bei der Apoptose und dem Membranpotenzial der Mitochondrien war dieselbe wie bei Capri et al. (2004a). Das CW-Feld beeinflusste keinen der gemessenen Parameter, im Gegensatz dazu zeigte sich unter dem GSM-Feld bei der niedrigsten eingesetzten Konzentration von Mitogen eine geringe, aber signifikante Verzögerung der Zellproliferation und eine geringe Erhöhung der Annexin-Bindung als frühen Parameter der Apoptose. Die beiden anderen Endpunkte wurden auch durch das GSM-Feld nicht beeinflusst. Die Erhöhung der Annexin-Bindung als sehr früher Apoptose-Marker wird von den Autoren in ihrer Diskussion als nicht so aussagekräftig qualifiziert, da ein Nachweis eines weiteren Fortschreitens der Zellen in die Apoplose nicht gelungen ist. Die Verringerung der Zellvermehrung könnte nach Meinung der Autoren auf eine verminderte Bindung des Mitogens Phvtohämagglutinin an die Zellen unter dem Feld zurückzuführen sein, da sie nur bei der geringsten Konzentration auftrat.
Ein bisher in wissenschaftlichen Zeitschriften unveröffentlichtes Teilprojekt der PERFORM B-Studie (vgl. Kap. 1.2) beschäftigt sich mit der Frage, ob sich die Expression von Ornithindecarboxylase durch HF-Felder beeinflussen lässt [European Union, 2004b]. ODC gilt als Markerenzym für die Zellvermehrung, eine Heraufregulation wird als ein früher Indikator für eine Zellproliferation angesehen. Die Überexpression von ODC kann zur neoplastischen Transformation von Zellen führen [Auvinen et al., 1992]. In einer Arbeit an 1,929-Fibroblasten hat die Arbeitsgruppe um Litovitz einen Anstieg der ODC-Aktivität nach Exposition in HF-Feldern von amerikanischen Mobiltelefonen (Digital Advanced Mobile Phone System, DAMPS-835 MHz), nicht jedoch in CW-Feldern der gleichen Frequenz festgestellt [Penafiel et al., 1997]. In der Studie von Penafiel et al. (1997) wurde die Aktivität der ODC gemessen, wobei eine Steigerung der Aktivität auf einer erhöhten Expression beruhen kann. Daher wurde das Projekt in die vorliegende Auswertung aufgenommen. Zur Reproduktion der Penafiel-Experimente wurde die Original-TEM-Zelle nachgebaut, optimiert und neu vermessen [Nikoloski et al., 2005]. Dabei stellte sich heraus, dass die Effizienz des Aufbaus deutlich höher war als ursprünglich bei Penafiel, angegeben war ein SAR von 2,5 W/kg bei 0,96 W Eingangsleistung. Bei der Reevaluation zeigte sich ein SAR 5,8 W/ kg bei 0,96 W Eingangsleistung, außerdem wurde eine "Temperaturerhöhung von ca. 0,8 °C gemessen. Entsprechend sind die bei Penafiel et al. (1997) angegebenen SAR-Werte vermutlich um den Faktor 2,3 zu niedrig. Um dieses Problem zu umgehen, wurden die Reproduktionsversuche sowohl mit 2,5 als auch mit 6 W/kg durchgeführt. Die Versuche wurden, wie die in Kapitel 5.2.2 beschriebenen aus der PERFORM B-Studie, von zwei Institutionen parallel vorgenommen: Laboratoire de Physique des Interactions Ondes-Matiöre, PIOM, Frankreich und University of Kuopio, Department of Enviromental Sciences, UKU, Finnland. Es wurden drei verschiedene Unterlinien der L929-Fibroblasten eingesetzt, da die Originallinie aus der Arbeitsgruppe von Litovitz nicht mehr verfügbar war. Die Zellen wurden für 2, 8 und 24 h den Feldern ausgesetzt. Unter keiner der unterschiedlichen Bedingungen kam es zu einer Erhöhung der ODC-Aktivität. Damit war die eigentliche Reproduktion gescheitert.
Über den eigentlichen Reproduktionsversuch hinaus haben die Untersucher noch weitere Experimente vorgenommen. Sie haben den auch in vielen anderen Untersuchungen eingesetzten Wellenleiter-Resonator nach Schuderer et al. (2004a) verwendet und darin die DAMPS-835 MHz-Signale zur Exposition der L929-Fibroblasten für 8 h bei 0,5, 1 und 2,5 W/kg vorgenommen. Zusätzlich wurde ein wassergekühlter Hohlraumresonator zur Exposition der Fibroblasten für 8 h bei 2,5 W/kg eingesetzt. Auch in diesen Versuchen ließ sich keine Aktivierung der ODC erzielen. In einer weiteren Versuchsserie wurden HF-Felder mit GSM-Modulationen getestet, also mit 217 Hz-Pulsung, und alternativ CW. Dabei verblieben die Fibroblasten für zwischen 2 und 24 h in den HF-Feldern von 872, 900 und 1.800 MHz bei SAR-Werten bis 5 W/kg. In keinem der Versuche ließ sich eine erhöhte ODC-Aktivität feststellen. Insgesamt wurden in allen Versuchen 5 verschiedene Expositionssysteme und Trägerfrequenzen von 835, 872. 900 und 1.800 MHz mit zahlreichen Pulsungsmustern eingesetzt. Neben den L929-Zellen wurden menschliche Neuroblastornzellen der Linie SH-SY5Y und C6-Ratten-Glioblastomzellen für 8 h bei einer SAR von 2 W/kg in GSM- und in DAMPS-Feldern exponiert. Auch hier zeigte sich kein Einfluss auf die ODC-Aktivität. Dieses ist eine sehr umfangreiche Studie, die die früheren Befunde von Penafiel et al. (1997) nicht bestätigen und auch bei erweiterten Experimenten keinen signifikanten Einfluss von HF-Feldern auf die ODC zeigen konnte. Eine weitere Arbeit zu ODC findet sich in Kap. 6.2 [Heikkinen et al., 2003].
Weitere bisher unveröffentlichte Untersuchungen zur Genexpression im Rahmen der REFLEX-Studie [European Union, 2004a] wurden von der Arbeitsgruppe Trillo durchgeführt. Menschliche Neurobiastoma-Zellen der Linie NB69 und neuronale Stammzellen der Ratte wurden in dem Wellenleiter-Resonator [Schuderer et al., 2004b] bei 1.800 MHz einer SAR von 1-2 W/kg im CW-, "Talk-, Basic- oder DTX-Modus in "5 Minuten an"-, "10 Minuten aus"-Zyklen exponiert. Die NB69-Zellen verblieben 24 h, die neuronalen Stammzellen 21 h im Feld. Die NB69-Zellen wurden nach der Exposition für 24 h weiter kultiviert, dann wurde die Lebensfähigkeit ("viability") und Vermehrung der Zellen bestimmt. Die neuronalen Stammzellen wurden nach der Feldanwendung 48 h kultiviert und wie die NB69-Zellen untersucht. Das HF-Feld nahm keinen Einfluss auf die Lebensfähigkeit und Zeltvermehrung. Zur Bestimmung ihrer Differenzierungsfähigkeit auf Retinol wurden die Zellen sechs Tage nach der Exposition kultiviert, anschließend wurde immuncytochemisch die Differenzierung in Oligodendrozyten. Astrozyten und Neurone anhand von spezifisch exprimierten Proteinen nachgewiesen. Die Differenzierung der NB69-Zellen blieb vom Feld unbeeinflusst, die neuronalen Stammzellen dagegen differenzierten sich nach Exposition bevorzugt zu Oligodendrozyten und Astrozyten. Als Positivkontrolle diente bFGF (basic fibroblast growth factor), welches die Differenzierung zu Neuronen bewirkt. Zusätzlich zu den Differenzierungsmarkern wurde auch die Expression der drei verschiedenen FGF-Rezeptoren immuncytochemisch überprüft. In Anwesenheit von FGF wird die Expression der FGF-Rezeptoren herunterreguliert. Eine Herunterregulation des FGF-Rezeptors 1 in NB69-Zellen ergab sich auch unter dem GSM-Basic und CW-Signal, nicht jedoch unter GSM-Talk oder -DTX. Die Veränderung des FGF-Rezeptors war jedoch nicht von einem Einfluss auf das Differenzierungsverhalten zu Neuronen begleitet, eigentlich ein Widerspruch zu dem Ergebnis der FGF-Rezeptorexpression. Eine Unterdrückung der FGF1-Rezeptorexpression zeigte sich in den neuronalen Stammzellen nicht. Die Ergebnisse bedürfen nach der Meinung der Autoren weiterer Überprüfung.
Der Transkriptionsfaktor NF-KB wird durch zellulären Stress aktiviert und ist daher im Zusammenhang mit der Wirkung von gepulsten HF-Feldern untersucht worden [Natarajan et al., 2002]. Bei der Arbeit kam es darauf an, möglichst intensive Pulse zu erzeugen, da die Wirkung der Pulsung getestet werden sollte. Als Expositionsapparatur diente eine Hornantenne in einer Absorberkammer. Die Trägerfrequenz von 8,2 GHz wurde ausgewählt, da hier eine Strahlungsquelle verfügbar war, die eine entsprechende Pulsung zuließ. Die Pulsdauer war 2,2 µs bei einer Wiederholungsfrequenz von 1.000 Hz ("duty cycle" 1:455). Es wurden menschliche Monozyten dem Feld für 90 min ausgesetzt, wobei der SAR-Wert am Boden der Kulturflasche 10,8 ± 7,1 W/kg betrug. Über der Höhe der Kulturflasche zeigte sich eine große Inhomogenität des Feldes (52 dB), zudem ergaben sich an vielen Stellen der Kulturflasche SAR-Werte deutlich im thermischen Bereich. Immerhin 10% der Zellen waren mindestens 22,05 W/kg ausgesetzt. Insofern könnte die beobachtete Steigerung der NF-KB-Bindung an die DNA (3,6fach) auf Erwärmung zurückzuführen sein.
In einer weiteren Studie wurde der Einfluss von HF-Feldern auf NF-KB und Interleukin 6 in Primärkulturen von Gliazellen aus dem Rattengehirn untersucht [Thorlin et al., 2006]. Die Exposition der Kulturen erfolgte in einem Wellenleiterresonator mit Wasserkühlung bei 900 MHz-GSM (Mobiltelefon) bei einer SAR von 3 W/kg für 4, 8, 24 h oder bei 900 MHz-CW bei 27 oder 54 W/kg für 4 oder 24 h. Die Wasserkühlung hielt die Temperatur in engem Rahmen ± 0,2 °C konstant. NF-KB und Interleukin 6-Protein wurden mit der ELISA-Technik gemessen. Die Exposition bewirkte bei keiner der Proben eine Veränderung der gemessenen Parameter.
Whitehead et al. (2005) exponierten Maus-Fibroblasten (C3H 10T1/2) mit einer SAR von 5 - 10 W/kg bei etwa 840 MHz und drei verschiedenen Modulationsformen in einer radialen Wellenleitung. In je drei unabhängigen Replikaten wurde die c-fos mRNA mittels quantitativer RT-PCR untersucht. Im Vergleich zu scheinexponierten Zellen wiesen die exponierten Zellen keinen statistisch signifikanten Unterschied auf. Dagegen konnte gezeigt werden, dass Serum-Stimulation, wie erwartet, zu einer transienten Erhöhung der c-fos mRNA führte. Die Autoren beobachteten, dass die c-fos-Expression bei exponierten und scheinexponierten Zellen bei zunehmender Zelldichte in vergleichbarer Weise zunahm, dagegen hatten während der Exposition beobachtete Temperatur-Schwankungen von bis zu ± 1 °C offensichtlich keinen Einfluss.
6.1.2 Genomweite Untersuchungen
Lee et al. (2005a) exponierten humane HL-60-Zellen mit einem gepulsten 2,45 GHz-Signal (Puls-Pausen-Verhältnis 1:13,3) bei einer SAR von 10 W/kg und für 2 oder 6 h in einem Rechteckhohlleiter und führten eine genomweite mRNA-Analyse mittels "Serial Analysis of Gene Expression" (SAGE) durch. Im Vergleich zu einer scheinexponierten Probe identifizierten die Autoren nach zwei- und sechsstündiger Exposition 221 und 759 Transkripte, die eine mehr als 4fache Expressionsänderung zeigten. Die regulierten Gene konnten diversen funktionellen Kategorien, wie Apoptose, Metabolismus, Transport, RNA-Prozessierung, Zellzyklus, Translation zugeordnet werden; es bleibt aber unklar, ob irgendeine der erwähnten funktionellen Kategorien statistisch signifikant überrepräsentiert ist. Da nur je ein Replikat untersucht wurde und auch keinerlei Validierung an zusätzlichen Proben mit einer alternativen Methode durchgeführt wurde, ist die Zuverlässigkeit der Daten fraglich.
In einer von Leszczynski et al. (2004) publizierten Studie wurden erstmals Ergebnisse von vergleichenden Mikroarray-Analysen mit schein- und EMF-exponierten EA.hy929-Zellen berichtet. Unter einer nicht näher spezifizierten Anzahl von Genen, deren mRNAs reguliert wurden, gehören nach dieser Publikation zahlreiche regulierte Gene zu einem Apoptose-Signalweg. Die Mikroarray-Daten werden allerdings nicht im Detail gezeigt, und die Anzahl der untersuchten Replikate bleibt unklar. Da auch zusätzliche Validierungsexperimente mit alternativen Methoden, z.B. quantitativer RT-PCR, gänzlich fehlen, sind die dargestellten Mikroarray-Daten nur mit großem Vorbehalt zu betrachten. Ergänzend muss bemerkt werden, dass Leszczynski auf der in Kap. 1.2 erwähnten Tagung vergleichbare Befunde zu hsp27 und der Beeinflussung des Zytoskeletts gezeigt hat, die durch Felder von 1.800 MHz unter ansonsten gleichen Bedingungen wie bei 900 MHz hervorgerufen wurden. Für diese Experimente wurde der häufig verwendete Wellenleiter-Resonator nach Schuderer et al. (2004b) eingesetzt.
In einer weiteren Versuchsserie aus dem gleichen Labor [Nylund und Leszczynski, 2006] wurde der Einfluss von 900 MHz GSM auf die Genexpression der humanen Endothel-Zelllinie EA.hy926 sowie in einer nah verwandten Zelllinie EA.hy926v1, die durch Subklonierung in einem anderen Labor erzeugt worden war, untersucht. Die Zellen wurden bei einer SAR von 2,8 W/kg für eine Stunde exponiert, dabei traten nur minimale Temperaturschwankungen von ± 0,2 °C auf. Unmittelbar nach Beendigung der Exposition wurde die RNA aus exponierten und scheinexponierten Zellen (je drei Replikate) isoliert und zur Analyse auf einem Array eingesetzt, der Sonden für 1167 Gene enthielt. Nur die Gene, deren Signale einen vom Array-Hersteller vorgegebenen Schwellenwert überschritten, wurden ausgewertet. In der EA.hy926-Zelllinie wurden nach der einstündigen Exposition fünf von 109 ausgewerteten Genen im Mittel mehr als zweifach induziert, während 89 mehr als zweifach reduziert wurden. Bedingt durch die erhebliche Streuung der individuellen Messungen wies allerdings nur ein einziges Gen im T-Test einen signifikanten p-Wert auf. In dem EA.hy926vs-Subklon wurden von 80 ausgewerteten Genen 61 im Mittel mehr als zweifach induziert und zwei mehr als zweifach reprimiert. Im T-Test wiesen aber nur 12 dieser Kandidatengene einen p-Wert ≤ 0,05 auf, da erneut in vielen Fällen sehr hohe Standardabweichungen zu verzeichnen waren. Die angesichts der beobachteten starken Streuung der Messwerte und der geringen Fallzahl unbedingt erforderliche unabhängige Validierung der regulierten Gene mittels einer robusteren Methode, wie z.B. der quantitativen PCR, erfolgte nicht. Ebenso wurde bei der Auswertung der Arraydaten eine angemessene Fehler-Korrektur oder Abschätzung der "Falle Discovery Rate" unterlassen, sodass keineswegs ausgeschlossen werden kann, dass es sich bei den wenigen "signifikanten" Genen um "falsch Positive" handelt.
In der Publikation von Remondini et al. (2006) wurde eine Auswertung aller Arrayexperimente vorgestellt, die im Rahmen der REFLEX-Studie mit Arrays durchgeführt wurden, die insgesamt etwa 75.000 cDNS-Sonden enthielten. Laut Übersichtstabelle wurden insgesamt 6 verschiedenen Zelltypen, darunter primäre T-Lymphozyten, HL-60-Zellen, U937 (humane Monozyten) und die von der Leszcynski-Gruppe vielfach untersuchte humane Endothelzelllinie EA.hy926, bei zwei verschiedenen Frequenzen (900 bzw. 1800 MHz), fünf verschiedenen SARs zwischen 1,0 - 2,5 W/kg, 5 verschiedenen Modulationsformen in zwei verschiedenen Expositionsgeräten ausgesetzt, was eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten ergibt. Nach welchen Kriterien oder Überlegungen Zelltyp, Frequenz, SAR, Modulation und Gerät in den publizierten 10 verschiedenen Ansätzen ausgewählt wurden, bleibt allerdings weitgehend unklar. Die Anzahl der unabhängigen Expositionsexperimente variierte zwischen 2 und 5, wobei offenbar je zwei Wiederholungshybridisierungen - also technische Replikate - durchgeführt und als unabhängige Beobachtungen in die Auswertung einbezogen wurden. Allerdings finden sich in der Übersicht der experimentellen Ansätze, die insgesamt 33 unabhängige Expositionsexperimente ausweist, und im Ergebnisteil (nur 22 durchgeführte Arrayhybridisierungen) höchst widersprüchliche Angaben. Welche der beiden im Methodenteil beschriebenen statistischen Verfahren in den einzelnen Experimenten zur Anwendung kamen, ist nicht zweifelsfrei nachvollziehbar. Die Autoren berichten, dass in drei der zehn verschiedenen Ansätze nach Exposition regulierte Kandidatengene gefunden werden konnten: 12 in HL-60-Zellen (3 Replikate), 32 in EA.hy926-Zellen (2 Replikate) und 34 in U937 (5 Replikate). Zwei signifikante Zielgene, die in einer unabhängigen Array-Analyse von Nylund und Leszczynski (2006) mit einem wesentlich weniger umfangreichen Array an identisch exponierten EA.hy926-Zellen gefunden wurden, werden durch die Studie von Remondini et al. (2006) nicht bestätigt. Eine Validierung einzelner Kandidatengene mittels einer unabhängigen Methode, wie z. B der quantitativen RT-PCR (3.2.1), erfolgte nicht. Angesichts der vielen Unklarheiten bei Durchführung, Auswertung und Beschreibung der Daten kann diese Studie eine Regulation der Genexpression durch EMF daher keinesfalls überzeugend belegen.
In einer weiteren Mikroarray-Studie untersuchten Qutob et al. (2006) den Einfluss von pulsmodulierten 1,9 GHz-HF-Feldern (50 Hz, 1/3 duty cycle) auf die Transkription an einer humanen Glioblastom-Zelllinie (U87MG). Die Zellen wurden für 4 h einer SAR von 0,1, 1 oder 10,0 W/kg in einem Wellenleiter ausgesetzt und nach einer weiteren 6-stündigen Inkubation analysiert. Neben den HF-exponierten Zellen wurden Negativ-Kontrollen untersucht sowie Zellen, die für eine Stunde einem Hitzeschock bei 43 °C ausgesetzt wurden (Positiv-Kontrollen). Die Temperaturüberwachung zeigte, dass die Temperatur während der HF-Expositon innerhalb von 37,0±0,5 °C gehalten werden konnte. Für alle experimentellen Ansätze wurden je 5 unabhängige Replikate an verschiedenen Tagen durchgeführt und auf einem Array mit Sonden für über 18.000 Gene analysiert. Die Auswertung der Daten mittels zweier verschiedener statistischer Methoden für die Analyse von Mikroarray-Daten (MAANOVA und SAM) zeigte übereinstimmend, dass HF-Exposition zwischen 0,1 und 10 W/kg im Vergleich zu den scheinexponierten Kontrollen keine signifikanten Genexpressionsunterschiede bewirkte. Dagegen wiesen die Hitzeschockbehandelten Proben 66 induzierte und 33 reprimierte Gene auf, darunter wie erwartet eine Reihe von "Heat Shock"-Genen. Mittels quantitativer RT-PCR bestätigten die Autoren, dass die Expression von hsp27, hsp40, hsp70A, hsp70B, hsp86 und hsp105 durch Hitzeschock induziert wurde, während bei den gewählten HF-Expositionen keine signifikanten Änderungen auftraten.
Whitehead et al. (2006) untersuchten den Einfluss von CDMA (847,74 MHz)- und FDMA (835,62 MHz)-Feldern für 24 h bei einer SAR von jeweils ca. 5 W/kg auf die Genexpression in C3H 10T1/2-Zellen mit Hilfe einer Arraytechnologie, die die parallele Analyse von ca. 9.200 Genen ermöglichte. In dieser Studie wurden für beide Modulationsformen je drei schein- bzw. EMF-exponierte Replikatanalysen durchgeführt und mittels t-Test ausgewertet. Wegen des "Type I error"-Problems (3.2.2) bestimmten die Autoren an den insgesamt sechs scheinexponierten Kontrollen des CDMA- und FDMA-Experimentes, die ja prinzipiell alle identisch sein sollten, in insgesamt 20 Permutationsdatensätzen die bei diesem experimentellen Ansatz zu erwartende Anzahl an falsch Positiven. Die Autoren berücksichtigten bei ihrer Analyse nur die Transkripte, die entweder in allen Kontrollen, exponierten Proben oder beiden Gruppen als verlässlich gemessen eingeschätzt wurden, was zu einer Verminderung des experimentelles Rauschens führen sollte. Es zeigte sich, dass die Anzahl der Transkripte mit mehr als 1,3-fachen Genexpressionsänderungen bei CDMA- und FDMA-Exposition etwa gleich groß oder sogar geringfügig kleiner als die zu erwartende Anzahl der falsch Positiven war. Konsequenterweise folgern die Autoren, dass ihre Array-Analysen keine Hinweise auf signifikante Genexpressionsänderungen liefern. In einem ganz analog durchgeführten Kontrollexperiment an mit Röntgenstrahlen (0,68 Cy) behandelten Zellen wurden dagegen deutlich mehr regulierte Kandidatengene gefunden als falsch Positive, darunter war etwa ein Drittel bereits in der Literatur als regulierbar durch Röntgenstrahlen berichtet worden.
6.2 In-vivo-Exposition
Belyaev et al. (2006) untersuchten mit Hilfe eine Arrays, der Sonden für ca. 8.800 Gene enthielt, Cerebellumgewebe aus Ratten, die mit 915 MHz-GSM-Basic-HF-Feldern in einer TEM-Zelle einmalig für 2 h bei einer SAR von 0,4 W/kg exponiert wurden. Jeweils drei unabhängige Replikatproben von exponierten und scheinexponierten Tieren konnten erfolgreich analysiert werden. Zur Auswertung wurden die Array-Analysen der exponierten Proben kreuzweise mit den Kontrollen verglichen. Für insgesamt elf Gene zeigte sich in allen neun Kreuzvergleichen übereinstimmend eine Erhöhung der Expression in den exponierten Geweben, während für ein Gen konsistent eine Erniedrigung gemessen wurde. Nur bei zwei Kandidaten war die aus den neun Vergleichen gemittelte Expressionsänderung größer als zweifach. Ob die Zahl der mit dieser Auswertestrategie ermittelten Kandidatengene deutlich über der zu erwartenden Anzahl von falsch Positiven liegt, die man bei Kreuzvergleichen von drei und drei Kontrollproben finden würde, wurde nicht ermittelt. Auch in dieser Studie wurde kein Versuch unternommen, die Regulation der Kandidatengene mit Hilfe der quantitativen PCR an weiteren Proben oder auf der Proteinebene zu validieren, so dass sich auch aus dieser Studie keine verlässlichen Hinweise auf GSM-induzierte Genexpressionsänderungen ableiten lassen.
Die erste Arbeit aus dieser Serie wurde mit Hilfe des in Kap. 3.2.7 beschriebenen Reporter-Gen-Nachweises an Caenorhabditis elegans durchgeführt [de Pomerai et al., 2000]. Als Expositionseinrichtung diente eine TEM-Zelle, in der der Einfluss eines unmodulierten 750 MHz-Feldes mit einer SAR von 0,001 W/kg bei verschiedenen Temperaturen auf die Expression des hsp16 getestet wurde. Ohne Anwesenheit des Feldes zeigte sich ein deutlicher Anstieg des hsp16 ab 25 °C, wobei ein drastischer Anstieg erst ab 27 °C eintrat. Nach 18 Stunden Exposition im 750 MHz-Feld zeigte sich schon bei 24,5 °C ein drastischer Anstieg des hsp16, der sich bei 25 °C und 25,5 °C noch weiter steigerte. Nach Exposition im Feld stieg die hsp16-Expression so stark an, dass sie bei 25,5 °C deutlich höhere Werte erreichte als bei 28 °C ohne Feld. Mittels Temperaturmessungen wurde eine Erwärmung der Proben durch das Feld ausgeschlossen. Die Autoren interpretieren den Anstieg der hsp16-Expression als einen athermischen Einfluss des HF-Feldes.
In einer Nachfolgestudie hat die gleiche Arbeitsgruppe versucht, eine Erklärung für die Beobachtung einer Temperatur-unabhängigen Induktion von hsp16 zu finden [de Pomerai et al., 2003]. Sie sind dabei von der Hypothese ausgegangen, dass HF-Felder die Aggregation von Proteinen begünstigen. Dabei haben sie die Aggregation von Rinder-Serum Albumin (BSA) nach bis zu 48 h Exposition in einem 1 GHz-Feld von 0,5 W (SAR nicht angegeben) bei 37 °C untersucht. Sie haben dieselbe Versuchsapparatur eingesetzt wie bei den Versuchen mit den Nematoden. Sie beschreiben eine erhöhte Aggregation, hervorgerufen durch die Exposition. Diese erhöhte Proteinaggregation könnte die verstärkte Expression von hsp16 auslösen. In einer weiteren Studie hat die Arbeitsgruppe ihre TEM-Zelle genau überprüfen lassen [Dawe et al., 2006], dabei wurde festgestellt, dass unter den Versuchsbedingungen, die bei den Caenorhabditis elegans-Experimenten zugrunde lagen [de Pomerai et al., 2000], während der Exposition eine Temperaturerhöhung von 0,2 °C eintritt. Durch konstruktive Veränderungen an der TEM-Zelle konnte die Temperaturerhöhung während der Exposition auf 0,1 °C reduziert werden. Unter diesen Bedingungen war weder eine Beeinflussung der hsp16-Expression in den Nematoden noch eine veränderte Proteinaggregation von BSA zu beobachten. Die Autoren folgern, dass die ursprüngliche Interpretation eines "nicht-thermischen" Einflusses der HF-Felder nicht aufrechterhalten werden kann. Man sieht an diesem Beispiel, wie viel Sorgfalt besonders beim Design der Versuchsapparaturen notwendig ist, um abgesicherte Ergebnisse zu erhalten.
Die Arbeitsgruppe um Litovitz hat an Hühnerembryonen eine Arbeit zur Wirkung von 915 MHz-Feldern auf hsp70 publiziert [Shallom et al., 2002]. Die Embryonen wurden in einer TEM-Zelle bei 37,8 °C in 915 MHz-CW-Feldern für 30 min bei einer geschätzten SAR von 1,75 oder 2,5 W/kg exponiert. Bei der höheren SAR ergab sich eine Erwärmung von ca. 1,5 °C. Eine Steigerung der Expression von hsp70 trat nach zwei Stunden im Feld ein. Nach der Exposition im Feld waren die Embryonen resistenter gegen Hitzestress (nachgewiesen durch höhere Überlebensraten). Ein bemerkenswertes Ergebnis, da es eine Schutzwirkung des Mobiltelefonierens zeigen könnte.
Lee et al. (2005b) untersuchten, wie sich HF-Felder auf Wildtyp- und hsp70-defiziente Mäuse (hsp70.1-/-) auswirken. Die Idee zu dieser Studie beruht auf der Hypothese, dass die Induktion von hsp70 protektiv wirkt, entsprechend sollten in seiner Abwesenheit HF-Felder stärker schädigend wirken. Die Tiere wurden in einer Modenverwirbelungskammer 4, 8 und 10 Wochen lang 5 Tage in der Woche für jeweils 2x45 min einem Feld von 849 oder 1763 MHz bei einer SAR von 0,4 W/kg ausgesetzt. Die HF-Felder wurden nach der CDMA-Norm moduliert. Im Anschluss wurden Gehirn, Leber, Nebenniere, Niere, Milz, Magen, Blase, Lunge, Thymus, Hoden oder Ovarien histologisch untersucht. Außerdem wurden an den Schnitten die Zeltvermehrung und die Apoptose (mit TUNEL-Test) untersucht. Im Western -Blot wurden hsp90, hsp70 und hsp25 und Mitogen-aktivierte Kinasen ERK, JNK, und p38 nachgewiesen. Zusätzlich wurden zahlreiche Positivkontrollen durchgeführt. In keiner der Gruppen ließ sich weder histopathologisch noch bei der Zellproliferation oder im TUNEL-Test ein Einfluss des HF-Feldes nachweisen. Auch der Nachweis der "Heat Shock"-Proteine hsp90, hsp70 und hsp25 ließ keinen Einfluss des HF-Feldes erkennen. Die "hsp70.1-/-"-Tiere zeigten weder eine kompensatorische Hochregulation der anderen hsps noch eine Veränderung unter der Einwirkung des Feldes. Zusätzlich zu den chronisch exponierten Gruppen wurden im Fall der hsps auch akut exponierte Tiere 2 h, 12 h und 24 h nach der Exposition untersucht. Auch hier zeigte sich kein Einfluss des Feldes. Die MAPK wurden in keiner der Gruppen durch Exposition verändert. In dieser umfangreichen Studie zeigte sich also in keiner Gruppe eine Empfindlichkeit gegenüber HF-Feldern.
In einer zweiten Studie hat die gleiche Arbeitsgruppe wieder eine Langzeitstudie (19 Wochen) an Mäusen vorgenommen [Huang et al., 2005]. Hier stand die Frage im Vordergrund, ob HF-Felder Tumorpromovierend wirken können. Die Expositionseinrichtung und auch das Muster und die SAR-Werte sind dieselben wie im vorstehenden Absatz. Untersucht wurde in 80 Mäusen die Entwicklung von Hauttumoren, die in allen Tieren mit 7,12-Dimethybenz[a]anthracene (DMBA) initiiert wurden. Die Tiere wurden in vier Gruppen zu je 20 eingeteilt. Eine Gruppe diente als Positivkontrolle, bei der zusätzlich ein Tumor promovierender Phorbolester (TPA) verabreicht wurde, der die Expression des Protoonkogens c-Fos induziert. Zwei Gruppen wurden exponiert bei 845,5 oder 1.763 MHz jeweils mit CDMA-Modulation. Eine Gruppe diente als Kontrolle. Während des Beobachtungszeitraumes entwickelten 95% der Tiere in der Positivkontrollgruppe Hauttumore, in den anderen drei Gruppen traten keine Tumore auf. Die Tiere blieben noch bis ein Jahr nach dem Versuch unter Beobachtung und auch in diesem Zeitraum entwickelten die Tiere keine Tumore.
In einer ähnlichen Langzeitstudie zur Entwicklung von Hautkrebs wurde der Einfluss von UV-Strahlung und HF-Feldern nach der amerikanischen Norm DAMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) sowie der GSM-Norm in Wildtyp-Mäusen und solchen, die Ornithindecaboxylase (ODC) überexprimieren, getestet [Heikkinen et al., 2003]. Die Tiere wurden drei Mal wöchentlich 52 Wochen lang einer UV-Bestrahlung (240 J/m2, 1,2 x der menschlichen Erythemschwelle) ausgesetzt. 12% der Wildtyp-Tiere und 37% der ODC-überexprimierenden Tiere entwickelten Tumore der Haut. Zusätzlich wurden Tiere entsprechend lange in den HF-Feldern exponiert, täglich 1,5 h bei einer SAR von 0,5 W/kg. Bei gemeinsamer Applikation mit der UV-Strahlung hatten die HF-Felder keinen cokarzinogenen Einfluss auf die Tumorentwicklung. Zwischen den Käfigkontrollen und den nur mit HF-Feldern behandelten Tieren ergaben sich quantitativ kleine, aber signifikante Unterschiede in der Tumorentwicklung. Bei den Wildtyp-Tieren kam es zu einer geringfügigen Steigerung in der Tumorentwicklung durch die HF-Felder. Die später durchgeführte Studie von Huang et al. (2005) ergab keinen derartigen Hinweis.
In einer weiteren Tierstudie wurde wieder die promovierende Wirkung von HF-Feldern getestet [Yu et al., 2006]. Zur Initiation von Mammatumoren wurden Ratten mit DMBA behandelt. Anschließend wurden fünf Gruppen zu je 100 Tieren gebildet, eine Käfigkontrolle, eine scheinexponierte und drei exponierte Gruppen (SAR 0,44; 1,33; 4,0 W/kg). Die Ratten wurden fünf Mal wöchentlich 4 h 26 Wochen lang in GSM 900-Feldern exponiert. Es wurde eine Apparatur verwendet, bei der die Tiere kreisförmig um eine Antenne in Röhren angeordnet waren. In allen Gruppen entwickelten sich Tumore, wobei die Tiere der Käfigkontrollgruppe eine signifikant höhere Tumorinzidenz zeigten als die scheinexponierten und die exponierten Tiere. Allerdings zeigte sich kein Unterschied zwischen den scheinexponierten und den exponierten Tieren unabhängig von den eingesetzten SAR-Werten. Somit ergibt sich kein Hinweis für eine promovierende Wirkung der HF-Felder.
Zur promovierenden Wirkung von HF-Feldern wurde eine weitere Studie von einer anderen Arbeitsgruppe durchgeführt [Sommer et al., 2004]. Es wurden Mäuse des Stammes AKR/J, die einen AK-Virus tragen und daher spontan im Thymus ein lymphoblastisches Lymphom entwickeln, untersucht. Es wurden zwei Gruppen à 160 Tiere gebildet, die beide in Käfigen in einer radialen Wellenleitung untergebracht waren. Im Zentrum der Wellenleitung befand sich eine Antenne, über die das Feld eingekoppelt wurde. Die exponierten Tiere waren 24 h täglich, sieben Tage in der Woche, für 46 Wochen einem 900 MHz-Feld bei einer Ganzkörper-SAR von 0,4 W/kg ausgesetzt. Bemerkenswert ist die sehr ausführliche Dokumentation der SAR innerhalb des Körpers der Tiere. Die exponierten Tiere zeigten während der Dauer des Experimentes eine signifikant höhere Gewichtszunahme als die scheinexponierten. Weitere Unterschiede in den untersuchten biologischen Endpunkten wie Überlebensrate oder Lymphominzidenz wurden nicht detektiert. Obwohl diese Studie keine genaue Replikalion der Studie von Repacholi et al. (1997) ist, beschäftigt sie sich doch mit derselben Frage und unterstützt die dort dokumentierten Ergebnisse bezüglich einer Tumorpromovierenden Wirkung von HF-Feldern auf Lymphome nicht.
In einer Untersuchung von La Regina et al. (2003) wurden je 80 männliche und weibliche Ratten FDMA-Signalen bei 835,62 MHz oder CDMA-Signaler. bei 847,74 MHz ausgesetzt. Die nominale zeitgemittelte SAR im Gehirn der Tiere wird mit 1,3 W/kg angegeben. Die Ratten wurden an 5 Tagen pro Woche 4 h über einen Zeitraum von 2 Jahren exponiert. Es ergaben sich in Bezug auf das Körpergewicht und die Überlebenszeit keine Unterschiede zwischen den exponierten und scheinexponierten Gruppen. Histologische Untersuchungen in einer Vielzahl von Organen ergaben in Bezug auf das Auftreten von Tumoren keine Unterschiede zwischen den Gruppen. Aus dieser Studie ergibt sich kein Hinweis auf eine initiierende oder promovierende Wirkung der HF-Felder.
Pyrpasopoulou et al. (2004) exponierten trächtige Ratten in 9,4 GHz GSM-ähnlich modulierten Feldern in einer Fernfeldexpositionseinrichtung (Parabolreflektorantenne in 5 m Abstand vor den Käfigen), wobei die entsprechende Wellenlänge in etwa im gleichen Verhältnis zur Körpergröße der Ratte steht wie die Wellenlänge eines GSM 900-Signals zur Körpergröße eines Menschen. Eine thermische Belastung schließen die Autoren bei der maximal verwendeten SAR von 0,5 mW/kg aus. Es wurden drei Gruppen von Tieren gebildet: 1. Scheinexponierte, 2. Exposition 1 - 3 Tage nach der Paarung (Prä-Implantationsphase), 3. 4 - 7 Tage nach der Paarung (Organogenese). Aus jeder Gruppe wurden jeweils mindestens 20 Neugeborenen die Nieren entnommen, die mit immunhistochemischen Methoden oder semiquantitativer RT-PCR untersucht wurden. Die Autoren erfassten Gene, die eine wichtige Rolle in der Nierenentwicklung spielen. Es konnte gezeigt werden, dass die mRNAs für "Bone Morphogenetic Protein 4" (BMP4) und eine der Untereinheiten des Rezeptors für BMP (BMPR-IA) in beiden bestrahlten Gruppen signifikant erhöht waren. BMPR-II war nur in den an Tag 1 - 3 bestrahlten Tieren signifikant erniedrigt. BMP-7 sowie BMPR-IB zeigten in keiner Gruppe Veränderungen. Immunhistochemische Untersuchungen und der in-situ-Nachweis der RNAs bestätigten den Einfluss der Exposition auf BMP4. Diese Daten, die bislang nicht von unabhängigen Arbeitsgruppen bestätigt wurden, zeigen, dass Exposition mit HF-Feldern während der frühen Embryonalentwicklung zu einer veränderten Expression von BMP4 und seinem Rezeptor bei Neugeborenen führen kann. Da die Nieren von exponierten Nachkommen keine makroskopischen oder histologischen Veränderungen aufwiesen, könnten diese Befunde nach Ansicht der Autoren möglicherweise eine Verzögerung in der Organogenese der Niere widerspiegeln. Diese Interpretation wurde aber bislang nicht durch weitergehende Untersuchungen an verschiedenen Entwicklungsstadien bestätigt. Außerdem gibt es hier einige Kritikpunkte bezüglich der Exposition; beispielsweise wurden keine Vorkehrungen gegen Feldinhomogenitäten durch stehende Wellen getroffen.
Finnie (2005) exponierte in einer weiteren in-vivo-Studie Mäuse für eine Stunde bei 900 MHz und einer Pulswiederholungsfrequenz von 217 Hz bei einer SAR von 4 W/kg in einer radialen Wellenleitung. Da schein- und HF-exponierte Mäuse während der Exposition immobilisiert und dadurch möglicherweise gestresst wurden, wurde noch eine weitere Kontroll-Gruppe von Mäusen untersucht, die sich frei im Käfig bewegen konnte. Die c-fos-Proteinexpression wurde in verschiedenen Hirnregionen immunhistochemisch untersucht. Zwischen schein- und HF-exponierten Mäusen ergab sich kein signifikanter Unterschied in der cfos-Expression. Im Vergleich zu der Kontrollgruppe, die sich frei im Käfig bewegen konnte, wiesen beide immobilisierte Gruppen einen signifikant erhöhten Anteil cfos positiver Zellen auf. Daher stellt dieser Effekt offensichtlich eine Stressantwort dar, die durch die Immobilisierung hervorgerufen wurde. Diese Untersuchung von Finnie (2005) zeigt, dass die starke Fokussierung auf "immediate early" oder "stress response" Gene, die man bei der Untersuchung der Effekte von HF-Feldern häufig findet, die Gefahr in sich birgt, dass ungewollte und unentdeckt gebliebene Stressbelastungen zu falsch positiven Studienergebnissen führen können.
6.3 Zusammenfassung und Diskussion
Als ein möglicher Endpunkt einer durch HF-Felder veränderten Genregulation sind seit einigen Jahren die "Heat Shock"-Proteine in der Diskussion. Die verstärkte Expression von "Heat Shock"-Proteinen stellt eine biologische Antwort auf verschiedene Belastungen wie Erwärmung oder oxidativen Stress dar [Cotgreave, 2005]. Eine Reihe von Arbeiten und Arbeitsgruppen haben sich mit dieser Thematik beschäftigt, und zunächst sah es so aus, als ob die Ergebnisse der unterschiedlichen Arbeitsgruppen einander unterstützten, denn sowohl die Arbeitsgruppe um Leszczynski als auch die um de Pomerai haben im Zeitraum zwischen 2000 und 2004 von einer Induktion von hsps durch HF-Felder berichtet [Leszczynski et al., 2002; de Pomerai et al., 2000]. Dies wurde auch noch durch die Ergebnisse von Shallom im gleichen Zeitraum unterstützt [Shallom et al., 2002]. Allerdings sind dann in weiteren Untersuchungen ganz andere Ergebnisse erzielt worden. So hat die Arbeitsgruppe um de Pomerai ihre eigenen in "Nature" publizierten Ergebnisse als Artefaktüberlagert zurückgezogen [Dawe et al., 2006]. Die von Leszczynski et al. in mehreren Publikationen berichtete Induktion von hsp70 konnten im Rahmen der REFLEX-Studie von der Arbeitsgruppe Lagroye nicht reproduziert werden; allerdings wurde eine andere Expositionseinrichttmg verwendet [European Union, 2004a]. Eine weitere Studie von Miyakoshi et al. (2005) an einer Glia-Zelllinie zeigte einen Einfluss von HF-Feldern auf hsp27 erst bei 10 W/kg, also weit oberhalb des Grenzwertes. Ganz ähnliche Ergebnisse erzielte diese Arbeitsgruppe auch für hsp70. Besonders erwähnt werden muss die Studie von Lee et al. (2005b), in der sowohl akute als auch Langzeiteffekte von HF-Feldern verfolgt wurden. Weder in den Wildtyp-Mäusen noch in hsp70-defizienten Tieren ließ sich eine Induktion der "Heat Shock"-Proteine nachweisen. Insgesamt ergibt sich im Bereich der Induktion von "Hegt Shock"-Proteinen weder ein Bild von sich gegenseitig unterstützenden Studien noch wurden die Ergebnisse durch unabhängige Reproduktionen bestätigt. Daher ergibt sich aus der vorliegenden Literatur kein wissenschaftlich begründeter Verdacht für eine Induktion der Expression von "Heat Shock"-Proteinen durch HF-Felder. Diese Bewertung wird in einem Übersichtsartikel von Cotgreave (2005), der sich ausschließlich mit der Interaktion zwischen HF-Feldern und "Hegt Shock"-Proteinen auseinandersetzt, unterstützt.
Die Arbeitsgruppe Wobus aus dem REFLEX-Konsortium hat in p53-defizienten ES-Zellen nach 48-stündiger GSM-217 Hz-Exposition zu allen untersuchten Zeitpunkten eine signifikante, bis zu 2,5fache Erhöhung der hsp70 mRNA gefunden, GSM-Basic und GSM-DTX hatten diese Wirkung nicht. Viele andere Gruppen haben hsp70 ebenfalls untersucht, jedoch nie an Stammzellen, sondern an MO54-Gliazellen [Tian et al., 2002; Miyakoshi et al., 2005], an Glioblastoma-Zellen und SH-SY5Y Neuroblastomazellen [European Union, 2004a, Arbeitsgruppe Lagroye], an Mono Mac 6 Monozyten [Lantow et al., 2006; Simko et al., 2006] und an peripheren Lymphozyten [European Union, 2004a, Arbeitsgruppe Bersani]. In all diesen Studien zeigte sich kein Einfluss der HF-Felder auf die hsp70-Expression. Offenbar zeigen hsps keine generelle Empfindlichkeit für HF-Felder, nur in einzelnen Arbeiten, die nicht reproduziert werden konnten oder wurden, ist eine solche Empfindlichkeit berichtet worden. Es besteht nach heutigem Wissen kein Nachweis für eine Beeinflussbarkeit von "Heat Shock"-Proteinen durch HF-Felder.
Neben den "Heat Shock"-Proteinen ist auch die Frage einer veränderten Apoptose (vgl. Kap. 3.1.4) in den letzten Jahren in den Fokus der Experimentatoren gekommen. Eine verminderte Apoptose könnte das Überleben von entarteten Zellen begünstigen, wohingegen eine verstärkte Apoptose möglicherweise das Immunsystem schwächen könnte. Obwohl zahlreiche Arbeiten sich in den letzten Jahren mit der Frage einer Interaktion von HF-Feldern mit der Apoptose beschäftigt haben, sind bisher keine überzeugenden Daten für einen Einfluss von HF-Feldern auf die Apoptose vorgelegt worden. Bisher ist die bei weitem überwiegende Mehrheit negativ. Es hat sich kein Trend in Richtung einer Interaktion von HF-Feldern mit den Signalwegen der Apoptose gezeigt.
Eine andere Frage, die in den letzten Jahren behandelt wurde, ist der Einfluss von HF-Feldern auf die ODC. Diese Frage ist in der Gruppe von Litovitz behandelt worden. Im Rahmen der PERFORM B-Studie ist diese Frage abschließend beantwortet worden. Die sehr sorgfältigen und umfangreichen Versuche konnten die Ergebnisse nicht nachvollziehen, darüber hinaus zeigten sich Fehler in der Berechnung der SAR-Werte in der ursprünglichen Studie. Daher ist nicht von einer Interaktion zwischen HF-Feldern unterhalb der Grenzwerte mit der ODC auszugehen.
Besonders erwähnenswert sind einige Arbeiten, die sich der Arraytechnik zum Nachweis der Genexpression bedienen. Vom Prinzip her ist die Arraytechnik eigentlich ideal geeignet in einem Arbeitsgebiet, in dem keine Wirkungshypothesen bestehen, Interaktionen nachzuweisen; denn es werden tausende von Genen in einem Experiment überprüft. Die bisher vorliegenden wenigen Studien sind jedoch entweder negativ [Whitehead et al., 2006] oder noch methodisch unsicher [Nylund und Leszczynski, 2004; Remondini et al., 2006]. Trotzdem liegt hier eine Möglichkeit, in Zukunft die Frage nach dem Einfluss von HF-Feldern auf die Genexpression ohne eine überzeugende Wirkhypothese erfolgreich zu bearbeiten.
Bei den Studien zur Genregulation wurden meist die etablierten Standardtechniken benutzt, die nur die Untersuchung einzelner Gene erlauben. Die moderneren Methoden zur Untersuchung der RNA wie Mikroarrays oder zur Untersuchung des Proteoms wurden nur selten verwendet. Die Technik ist noch neu und die Durchführung sowie die statistische Analyse zum Teil mit methodischen Mängeln behaftet, so dass die Ergebnisse noch keine klaren Aussagen zulassen und daher bei der weiteren Bewertung nur eine untergeordnete Rolle spielen. Obwohl in der Anwendung dieser Verfahren ein großes Potenzial liegt, den Einfluss von HF-Feldern auf die Genexpression zu untersuchen, muss darauf hingewiesen werden, dass die Möglichkeit von falsch positiven Ergebnissen hier aufgrund der großen Zahl von Variablen besonders hoch ist und daher zusätzlicher Aufwand zur Bestätigung mit anderen Methoden erforderlich ist.
7 Zusammenfassende Schlussfolgerungen
Seit der letzten Empfehlung der Strahlenschutzkommission von 2001 [SSK, 2001] ist eine Vielzahl von Publikationen bezüglich der Wechselwirkung von HF-Feldern mit dem Genom erschienen. Im Hinblick auf genotoxische Wirkungen haben die neueren Arbeiten eine gesundheitsschädigende Wirkung nicht wahrscheinlicher gemacht. Die wenigen positiven Befunde 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 daher kaum noch gerechtfertigt. Für weitere Untersuchungen sind vielmehr Multicenter-Studien mit einem gemeinsamen Studiendesign unbedingt erforderlich.
Ein Einfluss von HF-Feldern auf die Apoptose ist aufgrund der Bewertung der bisherigen Arbeiten nicht zu erwarten.
Die Untersuchung der Expression und Aktivierung von "Heat Shock"-Proteinen durch HF-Felder hat unter Berücksichtigung der aktuellen Arbeiten deutlich an Bedeutung verloren. Auch wenn noch einige Fragen offen sind, muss man darauf hinweisen, dass bisher die überwiegende Mehrheit der Untersuchungen negativ war und dass Reproduktionen positiver Befunde gescheitert sind. Insgesamt hat sich in den Experimenten zur Expression einzelner Gene kein Trend gezeigt, der direkt weiterverfolgt werden müsste. Genomweite Methoden zur Expressionsanalyse, wie Mikroarrays, wurden nur in wenigen Arbeiten angewendet. Die dabei erzielten Ergebnisse lassen jedoch ebenfalls keine klaren Aussagen zu.
Bezüglich der Dosimetrie und des Designs von Expositionseinrichtungen wurden deutliche Verbesserungen erzielt, die u. a. eine kontinuierliche Überwachung der experimentellen Parameter sowie Blindversuche erlauben. Es ist zu hoffen, dass in Zukunft die Zahl der Studien, die die HF-Exposition unter unkontrollierten Bedingungen durchführen, deutlich kleiner wird. Damit wäre eine bedeutende Quelle für experimentelle Unsicherheiten beseitigt.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Bewertung der vorliegenden Studien insgesamt keinen Anlass gibt, von einer gesundheitsgefährdenden Wirkung hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf das Genom auszugehen und die geltenden Grenzwerte in Frage zu stellen.
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