Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Effects of 2.45 GHz electromagnetic fields with a wide range of SARs on bacterial and HPRT gene mutations med./bio.

[Wirkungen von elektromagnetischen 2,45 GHz-Feldern mit einer großen Bandbreite an SARs auf Mutationen in Bakterien sowie HPRT-Genmutationen]

Von: Koyama S, Takashima Y, Sakurai T, Suzuki Y, Taki M, Miyakoshi J

Veröffentlicht in: J Radiat Res 2007; 48 (1): 69-75

Ziel der Studie (lt. Autor)

Diese in vitro-Studie wurde durchgeführt, um die Auswirkungen eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes auf Mutationen bei Bakterien und Genmutationen der Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (HPRT) in Säugetier-Zellen zu untersuchen.

Hintergrund/weitere Details

Die Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (HPRT) ist ein Enzym des Purin (zum Beispiel Guanin)-Synthese-Wegs. HPRT-negative Zellen sind nicht in der Lage, Guanin zum Aufbau von GTP zu verwenden und müssen die Base neu synthetisieren. Verwendet man das Guanin-Analogon 6-Thioguanin, benutzen HPRT-positive Zellen diese Verbindung zum Aufbau von Nukleotiden. Der Einbau von 6-Thioguanin führt jedoch zu Störungen der DNA- und RNA-Struktur und ist für die Zellen letal. HPRT-negative Zellen hingegen können 6-Thioguanin nicht verwerten und überleben.
Der HPRT-Genmutations-Assay ist ein gut etablierter Mutagenitäts-Assay, der auf der Selektion von Klonen basiert, die resistent gegenüber dem Purin-Analogon 6-Thioguanin sind. Das heißt, zur Bestimmung der Induktion von 6-Thioguanin-resistenten Mutationen im HPRT-Gen werden die exponierten Zellen in einem Medium ausplattiert, das 6-Thioguanin enthält.
Die Experimente wurden mit verschiedenen spezifischen Absorptionsraten durchgeführt.
Die Häufigkeit der HPRT-Genmutationen wurde bestimmt bei: 1.) schein-exponierten Zellen, 2.) Zellen unter hochfrequenter elektromagnetischer Feld-Exposition, 3.) ko-exponierten Zellen (hochfrequente elektromagnetische Feld-Exposition plus Bleomycin) und 4.) Wärme-behandelten Zellen (39°, 41°, 44° mit oder ohne Bleomycin).

Endpunkt

Genotoxizität/Mutation: Mutations-Häufigkeit

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

- 2,45 GHz
- Mikrowellen

Exposition	Parameter
Exposition 1: 2,45 GHz Expositionsdauer: kontinuierlich für 30 min bakterielle Zellen	SAR: 200 W/kg (5, 50, 100, 200 W/kg)
Exposition 2: 2,45 GHz Expositionsdauer: kontinuierlich für 2 h CHO-K1 Zellen	SAR: 200 W/kg (5, 10, 20, 50, 100, 200 W/kg)

Exposition 1

Hauptcharakteristika

Frequenz	2,45 GHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Expositionsdauer	kontinuierlich für 30 min
Zusatzinfo	bakterielle Zellen
Zusatzinfo	Ames, B. N., McCann, J., and Yamazaki, E. (1975) Methods for detecting carcinogens and mutagens with the Salmonella/mammalian-microsome mutagenicity test. Mutat. Res. 31: 347-363.

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	Wellenleiter rectangular, TE₁₀ mode
Kammer	Details of the exposure system have been described previously [Koyama et al., 2004]. To generate standing waves, one end of the waveguide was terminated with a short-circuiting plate. Exposure was performed in an acrylic incubator with an atmosphere of humidified 95% air and 5% CO₂ that was "installed into inner space of the core".
Aufbau	Aliquots of 20.1 ml of the cell suspensions were seeded into a specially designed culture dish that was placed on two slits bored on the waveguide through which cells were exposed.
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo	Bacterial cells were exposed according to the protocol of the pre-incubation method of the Ames test [Ames et al., 1975]. Three chemical mutagens were used as positive control.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	200 W/kg	-	gemessen	-	5, 50, 100, 200 W/kg

Mess- und Berechnungsdetails

SAR distribution of the exposure setup was measured.

Exposition 2

Hauptcharakteristika

Frequenz	2,45 GHz
Typ	elektromagnetisches Feld
Expositionsdauer	kontinuierlich für 2 h
Zusatzinfo	CHO-K1 Zellen

Expositionsaufbau

Expositionsquelle	gleicher Aufbau wie Exposition 1
Schein-Exposition	Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo	As a positive control or co-mutagenic treatment, CHO-K1 cells were exposed to bleomycin for 1 h before EMF exposure. During heat treatment, cells were incubated for 2 h at 39, 41, and 44°C corresponding to the heat induction of about 50, 100, and 200 W/kg. Co-mutagenic treatment with bleomycin was also performed.

Parameter

Messgröße	Wert	Typ	Methode	Masse	Bemerkungen
SAR	200 W/kg	-	gemessen	-	5, 10, 20, 50, 100, 200 W/kg

Referenzartikel

Koyama S et al. (2004): Effects of 2.45-GHz electromagnetic fields with a wide range of SARs on micronucleus formation in CHO-K1 cells

Exponiertes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
Bakterien (in vitro)
Salmonella typhimurium (TA98, TA100, TA1535, TA1537), Escherichia coli (WP2 uvrA) und CHO-Zellen K1 (chinese hamster ovary K1)

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Genotoxizität/Mutation: Mutationen bei Bakterien (Anzahl der revertanten Kolonien, Ames-Test), Häufigkeit von Genmutationen der Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (Anzahl der 6-Thioguanin-resistenten Kolonien)

Untersuchtes System:

intakte Zelle/Zellkultur (in vitro)
Bakterien (in vitro)

Untersuchungszeitpunkt:

nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Zwischen den schein-exponierten und hochfrequenten elektromagnetischen Feld-exponierten Bakterien-Stämmen wurden keine signifikanten Unterschiede in der Anzahl revertanter Bakterien-Kolonien festgestellt.
Zwischen den schein-exponierten und elektromagnetischen Feld-exponierten Zellen wurde bei der höchsten spezifischen Absorptionsrate von 200 W/kg ein signifikanter Unterschied in der Häufigkeit von HPRT-Genmutationen beobachtet. Dies wurde aber nicht bei geringeren spezifischen Absorptionsraten festgestellt.
Die Mutations-Häufigkeit der ko-exponierten Zellen bei 5, 10 und 20 W/kg glich der Mutations-Häufigkeit der nur mit Bleomycin behandelten Kontrollen. Die Ko-Exposition bei 50, 100 und 200 W/kg zeigte einen Dosis-abhängigen Anstieg der Mutations-Häufigkeiten.
Bei der Wärme-Exposition mit 44° (entspricht einer hochfrequenten elektromagnetischen Feld-Exposition von 200 W/kg) zeigte sich ein signifikanter Anstieg in den HPRT-Genmutationen. Bleomycin und Wärme (41° und 44°) zusammen, verglichen mit der alleinigen Behandlung mit Bleomycin, bewirkten einen signifikanten Unterschied in den Genmutationen. Deswegen könnte der Anstieg in der Mutations-Häufigkeit eine Folge der thermischen Wirkung sein.

Studienmerkmale:

medizinische/biologische Studie
experimentelle Studie
Voll-/Hauptstudie

Studie gefördert durch

Ministry of Internal Affairs and Communications, Japan

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