Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie, Review/Survey)

Cellular effects of electromagnetic fields med./bio.

[Zelluläre Wirkungen elektromagnetischer Felder]

Von: Naarala J, Höytö A, Markkanen A

Veröffentlicht in: Altern Lab Anim 2004; 32 (4): 355-360

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollten die Wirkungen von extrem niederfrequenten 50 Hz Magnetfeldern (verursacht durch Hochspannungsfreileitungen und elektrische Geräte) und von 872 MHz und 900 MHz Hochfrequenz-Feldern (ausgesendet durch Handys und ihre Basisstationen) auf die zelluläre Ornithindecarboxylase-Aktivität, die Zellzyklus-Kinetik, die Zellproliferation sowie den nekrotischen und apoptotischen Zelltod untersucht werden.

Hintergrund/weitere Details

UV-Strahlung, Serum-Mangel oder Zusatz von frischem Medium wurden als Co-Expositionen genutzt.
Die Studie fasst frühere veröffentlichte (siehe Publikation 10487 und Publikation 6742) und nicht veröffentlichte Ergebnisse von Arbeiten der Autoren zu verschiedenen Zellkultur-Systemen zusammen und vergleicht die Daten mit solchen aus anderen ähnlichen Studien.

Endpunkt

Zellfunktionen: Ornithindecarboxylase-Aktivität
Zelllebensfähigkeit/Zellteilung/Zellproliferation: Zellzyklus-Kinetik, Zellproliferation, Apoptose

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

- 50/60 Hz

Exposition	Parameter
Exposition 1: 900 MHz Modulationsart: gepulst Expositionsdauer: kontinuierlich für 1 bis 24 h	SAR: 6 W/kg Maximum (0,2-6 W/kg)
Exposition 2: 900 MHz Modulationsart: CW Expositionsdauer: kontinuierlich für 1 bis 24 h	SAR: 6 W/kg Maximum (0,2-6 W/kg)
Exposition 3: 872 MHz Modulationsart: gepulst Expositionsdauer: kontinuierlich für 1 bis 24 h	SAR: 6 W/kg Maximum (0,2-6 W/kg)
Exposition 4: 872 MHz Modulationsart: CW Expositionsdauer: kontinuierlich für 1 bis 24 h	SAR: 6 W/kg Maximum (0,2-6 W/kg)
Exposition 5: 50 Hz Expositionsdauer: kontinuierlich für 7 h	magnetische Flussdichte: 120 µT (± 5 µT)

Allgemeine Informationen

UV radiation, serum deprivation, or fresh medium addition were used as co-exposures.

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	900 MHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Charakteristik	gerichtetes Feld
Polarisation	nicht spezifiziert
Expositionsdauer	kontinuierlich für 1 bis 24 h

Modulation

Modulationsart	gepulst
Folgefrequenz	217 Hz
Zusatzinfo	GSM modulator

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Monopolantenne Hohlraumresonator RF generator
Kammer	The exposure chamber was an aluminium RF resonator with a plastic culture chamber and a water circulation heat exchanger positioned under a glass surface on which the cell culture dishes were placed. RF power was fed into the exposure chamber with a monopole post. Two identical chambers were used, one for EMF and one for sham exposure. Warm air (37°C) and CO₂ (5%) were fed into the chambers from an incubator.
Aufbau	Glass instead of plastic Petri dishes were used for better thermal contact.
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo	A temperature adjustment curve was used to keep the measured temperature of the cell culture medium constant (± 0.3°C) at SAR values up to 6 W/kg.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	6 W/kg	Maximum	berechnet und gemessen	-	0,2-6 W/kg

Mess- und Berechnungsdetails

The EF inside the chamber, below the heat exchanger, was monitored from another monopole post with an RF power meter. SAR estimation based on FDTD calculations was compared with the measured EF profile. The agreement between the field values was excellent (better than 5%). The calculated SAR within a Petri dish was 2.5 W/kg ± 30% for 1 W of dissipated power.

Exposition 2

Hauptcharakteristika

Frequenz	900 MHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Charakteristik	gerichtetes Feld
Polarisation	nicht spezifiziert
Expositionsdauer	kontinuierlich für 1 bis 24 h

Modulation

Modulationsart	CW

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	gleicher Aufbau wie Exposition 1

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	6 W/kg	Maximum	berechnet und gemessen	-	0,2-6 W/kg

Exposition 3

Hauptcharakteristika

Frequenz	872 MHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Charakteristik	gerichtetes Feld
Polarisation	nicht spezifiziert
Expositionsdauer	kontinuierlich für 1 bis 24 h

Modulation

Modulationsart	gepulst
Folgefrequenz	217 Hz
Zusatzinfo	GSM modulator

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	gleicher Aufbau wie Exposition 1

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	6 W/kg	Maximum	berechnet und gemessen	-	0,2-6 W/kg

Exposition 4

Hauptcharakteristika

Frequenz	872 MHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Charakteristik	gerichtetes Feld
Polarisation	nicht spezifiziert
Expositionsdauer	kontinuierlich für 1 bis 24 h

Modulation

Modulationsart	CW

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	gleicher Aufbau wie Exposition 1

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	6 W/kg	Maximum	berechnet und gemessen	-	0,2-6 W/kg

Exposition 5

Hauptcharakteristika

Frequenz	50 Hz
Typ	Magnetfeld
Signalform	sinusoidal
Expositionsdauer	kontinuierlich für 7 h

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	nicht spezifiziert
Kammer	wooden exposure system [Markkanen et al., 2001]
Zusatzinfo	Cells were irradiated by UVB for 10 min at a dose of 175 J/m² and a dose rate of 0.292 J/m² per second during the MF exposure which continued to the end of the experiment. This exposure setup was also used to expose cells to UV radiation in UV + RF experiments.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
magnetische Flussdichte	120 µT	-	-	-	± 5 µT

Referenzartikel

Markkanen A et al. (2001): Effects of 50 Hz magnetic field on cell cycle kinetics and the colony forming ability of budding yeast exposed to ultraviolet radiation

Exponiertes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
Hefe-Zellen-Stämme (Saccharomyces cerevisiae)
Säuger-Zelllinien (L929, SH-SY5Y, C6, primäre Ratten-Astrozyten)

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Zellfunktionen: Ornithindecarboxylase-Aktivität (Freisetzung von ¹⁴C-markiertem CO₂ aus ¹⁴C-markiertem L-Ornithin)
Zelllebensfähigkeit/Zellteilung/Zellproliferation: Zellzyklus-Kinetik (Propidiumiodid-Färbung); Zellproliferation (Almar Blue-Assay (für Säuger-Zellen) und CFU (für Hefe)); nekrotischer und apoptotischer Zelltod (Caspase-3-Aktivität & Annexin/Propidiumiodid-Färbung; Durchflusszytometrie)

Untersuchtes System:

isolierte biol./chemische Substanz (in vitro)
intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)

Untersuchungszeitpunkt:

nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Ergebnisse zur Zellzyklus-Kinetik deuten auf verschiedene Verzögerungs-Zeiten bei den "UV + Magnetfeld"-exponierten Hefe-Zellen (im Vergleich zu den nur UV-exponierten Hefe-Zellen) hin. Die Magnetfeld-Exposition könnte die Erholung der Hefe-Zellen von einer Wachstumsverzögerung, die durch den UV-Schaden verursacht wird, verlangsamen.
Es gab keine klaren Wirkungen von alleiniger Hochfrequenz-Befeldung auf die Ornithindecarboxylase-Aktivitäten, obwohl es eine Zelltyp-Spezifität zu geben scheint.
Die Zellproliferation, die durch einen Medium-Wechsel induziert wurde, war durch die Hochfrequenz-Befeldung leicht erhöht. Zusätzlich erhöhte die GSM-modulierte Hochfrequenz die UV-induzierte Apoptose in den Hefe-Zellen (diese Wirkung schien Modulations-spezifisch zu sein).
Insgesamt scheinen Magnetfelder und Hochfrequenz-Felder auf das Zellwachstum und auf Zelltod-Mechanismen zu wirken. Diese Wirkungen werden nur klar aufgedeckt, wenn die Zelle mit einer bekannten schädlichen Mittel co-exponiert werden.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Review/Survey
Voll-/Hauptstudie

Studie gefördert durch

Finnish Graduate School of Environmental Health (SYTYKE)
Finnish mobile phone manufacturers and operators
GSM Association, UK/Ireland
Imatran Voima Foundation, Finland
Ministry of Agriculture and Forestry, Finland
Mobile Manufacturers Forum (MMF), Belgium
Tekes (National Technology Agency), Finland

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