Zellmembranen und elektromagnetische Felder

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1 Zellmembranen und elektromagnetische Felder Fiorenzo Marinelli Ist. di Citomorfologia C.N.R., Via di Barbiano 1/10, I Bologna, Italien, Elektromagnetische Felder können durch Beeinflussung unterschiedlicher Zielstrukturen auf das biologische System einwirken. Auf Zellniveau ist einer der möglichen Wege, durch die biologische Effekte auftreten können, durch die Plasmamembranen vermittelt. Dabei spielen die Intramembranproteine (IMP) eine wichtige Rolle. Diese repräsentieren eine Klasse von Proteinen, die in die Lipiddoppelschicht der Zellmembran eingelagert sind und als Ionenkanäle, Enzyme oder Rezeptoren fungieren. Zellkulturen wurden gepulsten Magnetfeldern exponiert, die durch eine Paar von rechteckigen, horizontalen Spulen erzeugt wurden, die durch einen Pulsgenerator (Igea, Italien) angesteuert wurden. Die Charakteristik des Feldes ist durch die Wellenform gegeben, die in diesem Fall angenähert dreiekkig war, mit einer Anstiegszeit von 1,2 ms, einer Frequenz von 50 Hz und einer Spitzenamplitude des Magnetfelds von 1,8 mt, die einem maximalen Strom von 50 ma entspricht. Das induzierte elektrische Feld hängt von der Position innerhalb des Kolben ab. Berücksichtigt man dessen Größe und Form, dann kann die maximale Feldstärke in der Nähe der inneren Wand mit etwa 0,05 mv/cm abgeschätzt werden. Das elektromagnetische Feld kann die normale Verteilung der IMP in der Plasmamembran von Swiss NIH 3T3 Fibroblasten beeinflussen, indem die Anordnung zu Clustern verändert wird. Die Auswertung beruht auf der Berechnung eines Verteilungsfaktors, der zwischen zufälliger, regulärer und geclusterter Anordnung der IMP auf elektronenmikroskopischen Aufnahmen der Gefrierschnitte von Kontroll- und feldexponierten Zellen differenziert. Es zeigte sich als Ergebnis eine signifikante Clusterbildung der IMP Verteilung bei Zellen, die länger als zwei Stunden exponiert wurden. Zellen die nach der Exposition 24 Stunden lang in Kultur ohne Feld gehalten wurden, erreichten wieder das reguläre Muster der Verteilung. Das zeigt, dass die Zellen in der Lage sind, die normale Verteilung wieder herzustellen. Diese Methode könnte geeignet sein, die Schlüsselstellen zu identifizieren, in denen Zellen gegenüber elektromagnetischen Feldern sensitiv sind und als Basis für die Ableitung von Hypothesen über die Rückbildung von Symptomen, wenn Menschen dem Feld nicht mehr ausgesetzt sind, dienen. ) Übersetzung: M. Kundi, H-P. Hutter, H. Moshammer, Wien, Österreich 84

2 TARGETS AFFECTED BY EMR IN THE CELL CELL MEMBRANE SIGNALING CALCIUM EFFLUX DNA BREAKS MICRONUCLEI METABOLIC CHANGES INTRAMEMBRANE PROTEINS (IMP) PHOSPHOLIPID BILAYER DIFFERENT KIND OF PROTEINS INTRAMEMBRANE PROTEINS (IMP) REPRESENT A CLASS OF PROTEINS WHICH ARE LOCATED IN THE LIPID BILAYER OF CELL MEMBRANE THEY SHOW A REGULAR PATTERN KIND OF CELLS EXPOSED SWISS NIH 3T3 (DOUBLE BLIND) SAOS CELLS HOS (OSTEOSARCOMA) FRIEND CELLS 5 DIFFERENT EXPERIMENTS FIELD CHARACTERISTICS Triangular shape Rise time 1.2 ms Frequency 50 Hz peak amplitude of magnetic field 1.8 mt peak current 30 mamp electric field 0.05 mv/cm THEY FUNCTION AS : ION CHANNELS ENZYMES RECEPTORS OF CHEMICAL SIGNAL FUNCTIONS EMF EXPOSURE CELLS EXPOSED TO A 50 Hz 1.8 mt PULSED MAGNETIC FIELD GENERATED BY A PAIR OF HELMHOLTZ COILS POWERED BY A PULSE GENERATOR CONTROL CELLS SHOW REGULAR IMP EMF AFFECTS THE NATIVE REGULAR OF THE IMP IN THE CELL MEMBRANE 85

3 EMR EXPOSED CELLS SHOW CLUSTERS OF IMP RESULTS PATTERN ANALYSIS FACTOR FV LEFT : CONTROLS RIGHT :EXPOSED CELLS G=1 h, H=2 h, I=24 h, J=48 h, K=72 h F= SHAM A-E=CONTROLS THE FV FACTOR WAS CALCULATED BY IMP COUNTING INSIDE THE MESHES OF A GRID VARIANCE OF N. OF IMP FV=1 RANDOM (POISSON) FV = FV>1 CLUSTER FV< 1 NON RANDOM REGULAR PATTERN MEAN OF N. OF IMP CLUSTERIZATION REVERTS WITHOUT FIELD MAINTAINING THE CELLS IN CULTURE AFTER EXPOSURE, (48 h EXPOSURE AND 24 h WITHOUT FIELD) THE IMP CLUSTERIZATION REVERTS TO A REGULAR PATTERN FV= 1.8(AFTER FIRST 48 h EXPOSURE) FV= 0.9(+ 24 h WITHOUT FIELD) (STATISTICALLY SIGNIFICANT PROLIFERATION RESULTS 24 h EMR EXPOSURE LYMPHOBLASTOID HUMAN TLEUKEMIA CELLS cell n /ml EXPOSED 24 h TO THE ABOVE REPORTED FIELD SHOW AN HIGHER PROLIFERATION RATE (SEE DIAGRAM) Co ntr ol 24 he xp os ed PROLIFERATION TESTS

4 ELECTROMAGNETIC FIELD CAN AFFECT THE PROTEIN PATTERN AND THE PROLIFERATION RATE OF DIFFERENT KIND OF CELLS. PROTEIN CLUSTERIZATION MAY INDUCE A CHANGEMENT IN CELL PERMEABILITY CONTROL RESTORATION OF NORMAL IMP AFTER EXPOSURE CAN BETTER EXPLAIN THE KEY POINTS IN WHICH CELLS SHOW SENSITIVITY TO THE EMF AND... THE HIGHER PROLIFERATION RATE CAN CORROBORATE THE HYPOTHESIS ABOUT THE ACCELERATION ACTIVITY OF EMR ON CANCER DEVELOPMENT THE EXPOSURE TO THE 50 Hz EMR CAN CAUSE THE FORMATION OF ION CHANNELS WITHOUT CELL CONTROL AND CAN INDUCE BY THIS WAY IMPORTANT METABOLIC MODIFICATIONS. CAN BE A SUITABLE HYPOTHESIS TO EXPLAIN THE REVERTING OF SYMPTOMS WHEN PEOPLE COME OUT OF THE FIELDS MULTIGENERATIONAL EXPOSURE TO RF/MW (Magras Xenos 1997) MICE BECAME INFERTILE AT: V th generation At mw/cm2. III rd generation At mw/cm2. SUTRA TOWER S.FRANCISCO LEUKEMIA CLUSTERS CORRESPOND TO EMISSION PEAKS (SELVIN 1992) SUTRA TOWER DOUBLE RISK WITHIN 4.5 Km DOSE-RESPONSE RELATIONSHIP LOAEL mw/cm2 (SAME VALUE FOR INTRACELL CALCIUM EFFLUX - Schwartz 1990 at 0.08 mw/cm2 ) 87

5 MORBIDITY RATE OF NEOPLASM IN EXPOSED AND UNEXPOSED PEOPLE TO RF/MW LEFT : EXPOSED PEOPLE RIGHT : UNEXPOSED PEOPLE EXPOSURE TO ELECTROMAGNETIC RADIATION (LOW AND HIGH, ALSO OF NON- THERMAL INTENSITY) CAN CAUSE HEALTH ADVERSE EFFECTS THE DISCLAIMER HEALTH HAZARDS SHOULD BE WRITTEN ON TELEPHONS THE EVIDENCE OF BIOLOGICAL EFFECTS ARE SO STRONG THAT : THE ICNIRP GUIDELINES ARE TO BE MODIFIED TO LOWER EPIDEMIOLOGICAL LIMITS MOBIL TELEPHON DURING A CONVERSATION CAN REACH 6 TO 60 V/m IN ITALY 30 MILLIONS OF MOBIL TELEPHONS ARE IN USE MANY BY YOUNG PEOPLE PUBLIC EXPOSURE LIMIT TO AVOID THE DEMONSTRATED HEALTH EFFECTS THE PUBLIC EXPOSURE LIMIT SHOULD BE : 0.02 mw/cm mw/m V/m 88