Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

High frequency electromagnetic fields (GSM signals) affect gene expression levels in tumor suppressor p53-deficient embryonic stem cells med./bio.

[Hochfrequente elektromagnetische Felder (GSM-Signale) beeinflussen die Genexpressions-Werte in Tumor-Suppressor p53-defizienten embryonalen Stammzellen]

Von: Czyz J, Guan K, Zeng Q, Nikolova T, Meister A, Schönborn F, Schuderer J, Kuster N, Wobus AM

Veröffentlicht in: Bioelectromagnetics 2004; 25 (4): 296-307

Ziel der Studie (lt. Autor)

Die Wirkungen einer elektromagnetischen Feld-Exposition wurden vergleichend in pluripotenten Stammzellen und embryonalen Karzinom-Zellen untersucht. Um die zelluläre Empfindlichkeit zu bestimmen, spontane Tumoren zu entwickeln, wurden auch embryonale Stammzellen mit eingeschlossen, die defizient für p53 sind, ein Tumorsuppressor-Protein.

Hintergrund/weitere Details

Es wurden zwei GSM-Modulations-Schemata (GSM 217 und GSM-Talk), die zeitliche Wechsel zwischen GSM-Basic (aktiv während der Sprech-Phasen) und GSM-DTX (aktiv während der Hör-Phasen,- folglich eine typische Konversation simulierend) erzeugen, bei den Zellen angewendet.

Endpunkt

molekulare Biosynthese: Genexpression
Zelllebensfähigkeit/Zellteilung/Zellproliferation: Zelldifferenzierung, Zellzyklus-Phasen und Proliferation

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

- Mobilfunk
- GSM

Exposition	Parameter
Exposition 1: 1,71 GHz Modulationsart: gepulst Expositionsdauer: intermittierend, 5/30 min An/Aus-Zyklen für 6 oder 48 Stunden	SAR: 1,5 W/kg Mittelwert über Zeit SAR: 12 W/kg s. Bemerkungen (slot SAR)
Exposition 2: 1,71 GHz Modulationsart: gepulst Expositionsdauer: intermittierend, 5/30 min An/Aus-Zyklen für 72 Stunden	SAR: 2 W/kg Mittelwert über Zeit SAR: 16 W/kg s. Bemerkungen (slot SAR)
Exposition 3: 1,71 GHz Modulationsart: gepulst Expositionsdauer: intermittierend, 5/30 min An/Aus-Zyklen für 22 oder 40 Stunden	SAR: 2 W/kg Mittelwert über Zeit SAR: 16 W/kg s. Bemerkungen (slot SAR)
Exposition 4: 1,71 GHz Modulationsart: gepulst Expositionsdauer: intermittierend, 5/30 min An/Aus-Zyklen für 6 oder 48 Stunden	SAR: 0,4 W/kg Mittelwert über Zeit SAR: 8 W/kg s. Bemerkungen (slot SAR)

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	1,71 GHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Charakteristik	gerichtetes Feld
Expositionsdauer	intermittierend, 5/30 min An/Aus-Zyklen für 6 oder 48 Stunden

Modulation

Modulationsart	gepulst
Pulsbreite	0,576 ms
Tastgrad	12,5 %
Folgefrequenz	217 Hz
Pulsart	rechteckig
Zusatzinfo	GSM-217 signals

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Wellenleiter
Kammer	Four R14 waveguides (two for EMF exposure and two for sham exposure) enclosed in an incubator (5% CO₂, 37 °C) were used.
Aufbau	Petri dishes (60 mm) were positioned in the H field maximum of a standing wave and exposed in E polarization.
Zusatzinfo	Cells were EMF or sham exposed during differentiation in hanging drops.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	1,5 W/kg	Mittelwert über Zeit	berechnet und gemessen	-	-
SAR	12 W/kg	s. Bemerkungen	berechnet und gemessen	-	slot SAR

Zusätzliche Parameterdetails

SAR values have been determined with simulations and measurements and represent voxel average values over the area of the cells. The uncertainty for the average values was assessed to be ±50% for hanging drops and ±20% for suspension cultivation.

Mess- und Berechnungsdetails

The entire setup was computer controlled, enabling the automated setting of the modulation scheme as well as the exposure strength for the different media and culture applications.

Exposition 2

Hauptcharakteristika

Frequenz	1,71 GHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Charakteristik	gerichtetes Feld
Expositionsdauer	intermittierend, 5/30 min An/Aus-Zyklen für 72 Stunden

Modulation

Modulationsart	gepulst
Pulsbreite	0,576 ms
Tastgrad	12,5 %
Folgefrequenz	217 Hz
Pulsart	rechteckig
Zusatzinfo	GSM-217 signals

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	gleicher Aufbau wie Exposition 1
Zusatzinfo	Cells were EMF or sham exposed during cultivation in suspension.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	2 W/kg	Mittelwert über Zeit	berechnet und gemessen	-	-
SAR	16 W/kg	s. Bemerkungen	berechnet und gemessen	-	slot SAR

Exposition 3

Hauptcharakteristika

Frequenz	1,71 GHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Charakteristik	gerichtetes Feld
Expositionsdauer	intermittierend, 5/30 min An/Aus-Zyklen für 22 oder 40 Stunden

Modulation

Modulationsart	gepulst
Pulsbreite	0,576 ms
Tastgrad	12,5 %
Folgefrequenz	217 Hz
Pulsart	rechteckig
Zusatzinfo	GSM-217 signals

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	gleicher Aufbau wie Exposition 1
Zusatzinfo	Cells were EMF or sham exposed during cultivation in monolayer.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	2 W/kg	Mittelwert über Zeit	berechnet und gemessen	-	-
SAR	16 W/kg	s. Bemerkungen	berechnet und gemessen	-	slot SAR

Exposition 4

Hauptcharakteristika

Frequenz	1,71 GHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Charakteristik	gerichtetes Feld
Expositionsdauer	intermittierend, 5/30 min An/Aus-Zyklen für 6 oder 48 Stunden

Modulation

Modulationsart	gepulst
Pulsbreite	0,576 ms
Tastgrad	12,5 %
Folgefrequenz	217 Hz
Pulsart	rechteckig
Zusatzinfo	GSM-Talk signals were applied consisting of 33% GSM-Basic and 67% GSM-DTX (discontinuous transmission mode). GSM-Basic is similar to GSM-217 signal , except that every 26th frame is idle. The frame structure of the DTX signal results in 2, 8 and 217 Hz components.

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	gleicher Aufbau wie Exposition 1
Zusatzinfo	Cells were EMF or sham exposed during differentiation in hanging drops.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	0,4 W/kg	Mittelwert über Zeit	berechnet und gemessen	-	-
SAR	8 W/kg	s. Bemerkungen	berechnet und gemessen	-	slot SAR

Referenzartikel

Schönborn F et al. (2000): Design, optimization, realization, and analysis of an in vitro system for the exposure of embryonic stem cells at 1.71 GHz

Exponiertes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
pluripotente embryonale R1 Stammzellen, Wildtyp D3 und p53-defiziente Stammzellen; embryonale Karzinom-Zellen der Linie P19

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

molekulare Biosynthese: Expression der "Early response"-Gene und der wachstumsregulierenden Gene (c-fos, c-jun, c-myc, early growth response-1(egr-1), hsp70, p21, p53, bcl-2, alpha-myosin heavy chain (alpha-MHC, als Grad der Herz-Differenzierung), beta-tubulin) (RT-PCR)
Zelllebensfähigkeit/Zellteilung/Zellproliferation: Zelldifferenzierung (Herz-Differenzierung/Anzahl embryoider Körper-Auswüchse, die spontan schlagende Herzmuskelzellen enthalten); Zellzyklus-Phasen, Proliferation (Anzahl der Zellen) (Durchflusszytometrie)
morphologische/histopathologische Veränderungen: Morphologie der Zellen

Untersuchtes System:

DNA/RNA (in vitro)
intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)

Untersuchungszeitpunkt:

nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Elektromagnetische GSM 217-Felder riefen eine signifikante Hochregulierung der mRNA-Level des Hitzeschock-Proteins, hsp70 bei p53-defizienten embryonalen Stammzellen, die sich in vitro differenzierten, hervor. Parallel gab es eine schwache und vorübergehende Erhöhung der c-jun, c-myc und p21-Konzentrationen bei p53-defizienten, aber nicht bei Wildtyp-Zellen. Nach elektromagnetischer Feld-Exposition bei GSM-Talk, verabreicht bei ähnlichen durchschnittlichen Schlitz-SAR-Werten, aber bei geringeren Zeit-gemittelten SAR-Werten, wurden keine Antworten in den Zell-Typen aufgedeckt. Herz-Differenzierung und Zellzyklus-Eigenschaften wurden bei embryonalen Stammzellen und embryonalen Karzinom-Zellen nach Befeldung mit elektromagnetischen Feld-Signalen (GSM 217) nicht beeinflusst. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der genetische Hintergund die zellulären Antworten auf GSM-modulierte elektromagnetische Felder bestimmt.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie

Studie gefördert durch

Fonds der chemischen Industrie (FCI; Foundation of the Chemical Industry), Germany
VERUM Foundation (Stiftung für Verhalten und Umwelt), Germany

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