5. Egysejtûek transzportfolyamatai
Vizsgáltuk, hogyan hat az elektromágneses sugárzás egyes egysejtû élõlényekre. Ehhez élesztõgombákat (Saccharomyces cerevisiae) sugároztunk be kompakt fénycsövek segítségével, a közvetlen hõ és fényhatás kizárásával. Az élesztõgombákat 5 órás expozíciónak tettük ki, miközben folyamatosan mintát vettünk belõlük. A mintákat vitális festést kaptak metilénkékkel.
A vitális festés lényege az élõ és holt sejtek megkülönböztetése, illetve az arányuk megállapítása. A híg festékoldatokból a holt sejtekbe lényegesen több jut, mint az élõ sejtekbe. Az élõ sejtekbe bejutott festékek pedig a különbözõ dehidrogenáz-enzimrendszerek hatására lebomlanak, elszíntelenednek, tehát a holt sejtek megfestõdnek, az élõ sejtek pedig színtelenek maradnak. Az így megfestett mintákban mikroszkóp alatt, Bürker kamrában számláltuk meg az elpusztult sejtek számát és arányt számoltunk azokból.
A Saccharomices sp. besugárzása drasztikus sejtszám csökkenést eredményezett.
EMF terhelés alatt az idõ függvényében jelentõsen csökken az élõ sejtek száma
Az ötórás EMF expozíció egy a hétköznapi használatban elterjedt energiatakarékos fénycsõvel, 20 cm távolságból, elpusztítja az élesztõ sejtek mintegy 68%-át!
Mértük, hogy a sugárzás hatására milyen mértékben változik a sejtek membrántranszportja és detoxifikációs (méregtelenítési) képessége az extracelluláris (sejten kívüli) térbe juttatott citotoxikus ágensre nézve. CDNB – t adagoltunk a mintákhoz 5mM koncentrációban. Vizsgáltuk, hogy az élesztõgombák milyen mértékben veszik fel és eliminálják a CDNB-t a körülöttük lévõ folyadéktérbõl. A korábbi elrendezést követve, az EMF forrástól különbözõ távolságra, tehát eltérõ sugárterhelés alatt expontáltuk a sejteket, majd egy órán keresztül 10 perecenként mintát vettünk belõlük. A mintákból elhalt sejtszámlálást végeztünk, valamint leválasztottuk a sejtmentes mátrixot 5 perc 9000 rpm centrifugálással. A sejtmentes mátrixból fotometriás úton (340nm) határoztuk meg a CDNB relatív koncentrációját. Az adatokat a sejtszám alapján kompenzáltuk.
Az extracelluláris tér CDNB koncentrációja különbözõ EMF hatás következtében
Az extracelluláris térbe juttatott sejtidegen vegyület koncentrációja magasabb szinten marad az EMF hatására. A sejtek tehát csökkent mértékben veszik fel azt, vagyis feltehetõleg zavart szenved a membrán befelé irányuló transzportja. Ez kihathat más vegyületek mint például a tápanyagok és anyagcseretermékek transzportjára is, tehát befolyásolja a sejtek alapvetõ életfolyamatit.
Megközelítõleg 50 perc után a kisebb EM terhelésû sejtek környezetében markánsan megjelenik ismét a CDNB. Ennek oka, hogy a detoxifikációs mechanizmus révén a sejtek felismerik a toxikus vegyületet és eliminálják a sejtbõl. A nagyobb besugárzású mintákban a kifelé irányuló transzportfolyamat szignifikáns defektusát figyelhetjük meg. Az EMF terhelés alatt tehát csökken a membrán transzport mindkét irányú teljesítménye és a detoxifikációs mechanizmus hatásfoka.
6. Hímivarsejtek vizsgálata
A szakirodalom áttekintése során számos alkalommal találkoztunk az EMF hímivarsejtekre gyakorolt hatásának vizsgálatával. Legtöbbjüket a mobiltelefonok sugárzásának modellezésével végezték el, ezért a fenti eredmények fényében fontosnak éreztük, hogy a kompakt izzók által kibocsájtott sugárzás hatásait is tanulmányozzuk a hímivarsejteken.
Az EMF hatására elpusztult sejtek kékre
festõdnek a vitális festés során
A sejteket fiziológiás sóoldatba hígítottuk, majd 3 órás expozíciónak tettük ki a mintákat. A már korábban alkalmazott vitális festés segítségével megfestettük, majd glicerin oldattal lassítottuk le mozgásukat a Bürkerkamrás számláláshoz.
A 20 dBm értékû 3 órás EMF terhelés következtében az életképtelen hímivarsejtek száma 22,5 % -ra emelkedett. Az életben maradt sejtek mozgása pedig számottevõen lassult.
7. A biológiai hatás okai
Számos tanulmány vizsgálta az elektromágneses mezõk potenciális genotoxicitását, amely mutációkhoz és rákhoz vezethet (BioInitiative 2007; Phillips 2009). Bár a bizonyítékok nem egyértelmûek, a témában megjelent publikációk egynegyede számol be az EMF genotoxikus hatásairól (Vijayalaxmi 2008). Az EMF emeli a reaktív oxigénfajták sejten belüli koncentrációját (Irmak 2002; Zmyslony 2004). Az úgynevezett szabadgyökök rendkívül reakcióképesek és a sejt számos molekulájához képesek erõsen kötõdni. Ezáltal ronthatják a membrán funkciókat, a transzportfolyamatokat és a másodlagos hírvivõrendszer mûködését is. Ez gyulladásos folyamatokhoz, szívbetegségekhez, rákos elváltozásokhoz vezethet (Skaper 2007; Boutros 2008; Muslin 2008).
A reaktív oxigénszint sejten belüli növekedése a DNS károsodását is elõidézheti, amely a rákos elváltozások elõfutára (Phillips 2009) valamint lehetséges magyarázatot adhat a sperimiogenezis, vagyis a spermiumsejtek osztódásának zavarára (De Iuliis 2009).
Leírták, a fehérvérsejtek aktivitásának változását is EMF hatására (Aly 2008). Valamint a sejten belüli jelátviteli mechanizmus zavarát és a sejthalál felgyorsulását (Lee 2008). Egy élõ sejtben sok fontos, jól szervezett élettani folyamatot szabályoz az elektrontranszport. Az ionszelektív csatornák összehangolt mûködését, az egymásra épülõ és kaszkádszerûen egymást aktiváló és kikapcsoló membránfehérjéket, receptorokat, a sejtek elektrokémiai potenciáljainak egyensúlyát. Ezek mind elválaszthatatlanok a jól szabályozott elektrontranszport folyamatoktól. Ezeket az elektronikus folyamatokat valószínûleg befolyásolják az elektromágneses mezõk, ami a megváltozott sejtmûködésben, a növekedés és differenciálódás zavarában a szervezet mûködési összhangjának megbomlásában mutatkozik meg (Karinen 2008; Moisescu 2008; Zareen 2009).
8. Összefoglalás
Kétségtelen, hogy az elektromágneses sugárzásnak kitett élõ szervezetben mélyreható élettani változások következhetnek be. A tudományos publikációk számos esetben rámutatnak, hogy az EMF károsan hat mind az emberre, mind a környezetre, változó mértékben, a sugárzás jellegétõl függõen. Vizsgálataink során a kompakt fénycsõ, mint igen intenzív EMF sugárforrás néhány élettani hatását tanulmányoztuk. Ezek az eszközök az EU energiapolitikájának köszönhetõen (EU 244/2009) a háztartásokban egyre nagyobb jelentõséggel bírnak, ezáltal a humán expozíció nagymértékû emelkedésével kell számolnunk.
Vizsgálataink rámutattak arra, hogy a kompakt fénycsõ által gerjesztett EMF károsan hatott, az általunk vizsgált élõlényekre. Az EM sugárzás jelentõsen csökkenti a növények stressz toleranciáját. Az EMF nélkül jól tolerált stresszfaktorok jelentõs fejlõdési visszamaradást és a csírázó képesség romlását okozták EMF terhelés alatt. A magasabb EM terhelés következtében romlott a transzportfolyamat és a detoxifikációs mechanizmus hatásfoka az egysejtûeknél, valamint jelentõs sejtpusztulást idézett elõ. Hasonló, bár kisebb mértékû sejtpusztulást és a motilitás csökkenését tapasztaltunk a humán spermiumsejtek besugárzása során is.
Irodalomjegyzék
Agarwal A, Desai NR, Makker K, Varghese A, Mouradi R, Sabanegh E, et al. 2009. Effects of radiofrequency electromagnetic waves (RF-EMW) from cellular phones on human ejaculated semen: an in vitro pilot study. Fertil Steril: in press.
Aly AA, Cheema MI, Tambawala M, Laterza R, Zhou E, Rathnabharathi K, et al. 2008. Effects of 900-MHz Radio Frequencies on the Chemotaxis of Human Neutrophils in Vitro. IEEE Transactions on Biomedical Engineering 55(2): 795-97.
BioInitiative. 2007. BioInitiative Report: A Rationale for a Biologically-based Public Exposure Standard for Electromagnetic Fields (ELF and RF). Available: http://www.bioinitiative.org/report/index.htm [accessed January 27, 2009].
Boutros T, Chevet E, Metrakos P. 2008. Mitogen-activated protein (MAP) kinase/MAP kinase phosphatase regulation: roles in cell growth, death, and cancer. Pharmacol Rev 60(3): 261-310.
De Iuliis GN, Newey RJ, King BV, Aitken RJ. 2009. Mobile phone radiation induces reactive oxygen species production and DNA damage in human spermatozoa in vitro. PLoS One 4(7): e6446.
Divan HA, Kheifets L, Obel C, Olsen J. 2008. Prenatal and postnatal exposure to cell phone use and behavioral problems in children. Epidemiology 19(4): 523-9.
Erogul O, Oztas E, Yildirim I, Kir T, Aydur E, Komesli G, et al. 2006. Effects of electromagnetic radiation from a cellular phone on human sperm motility: an in vitro study. Arch Med Res 37(7): 840-3.
Európai Unió (2009) 244/2009-es, az izzólámpák kivonásáról szóló irányelve
Fejes I, Zavaczki Z, Szollosi J, Koloszar S, Daru J, Kovacs L, et al. 2005. Is there a relationship between cell phone use and semen quality? Arch Androl 51(5): 385-93.
Godó Z A, Berecz G, Révész Cs (2009): The examination of the single effects of an electromagnetic exposure. Hungarian Neuroscience Society XII. Conference (HNS, MITT) Bp., Hungary, p. 56.
Godó Z A, Dorka G, Berecz G, Kocsis D (2010): Stress tolerance and change of detoxification nearby trivial EM ray source. XXXX. Membrane Transport Conference, Sümeg, Hungary, p. 71.
Hardell L, Carlberg M, Hansson Mild K. 2006. Pooled analysis of two case-control studies on use of cellular and cordless telephones and the risk for malignant brain tumours diagnosed in 1997-2003. Int Arch Occup Environ Health 79(8): 630-9.
Heynick LN, Merritt JH. 2003. Radiofrequency fields and teratogenesis. Bioelectromagnetics Suppl 6: S174-86.
Hours M, Bernard M, Montestrucq L, Arslan M, Bergeret A, Deltour I, et al. 2007. [Cell Phones and Risk of brain and acoustic nerve tumours: the French INTERPHONE case-control study]. Rev Epidemiol Sante Publique 55(5): 321-32.
Huss A, Egger M, Hug K, Huwiler-Muntener K, Roosli M, Gomes D, et al. 2008. Source of funding and results of studies of health effects of mobile phone use: systematic review of experimental studies. Cien Saude Colet 13(3): 1005-12.
Huss A, Egger M, Hug K, Huwiler-Muntener K, Roosli M. 2007. Source of funding and results of studies of health effects of mobile phone use: systematic review of experimental studies. Environ Health Perspect 115(1): 1-4.
Huss A, Spoerri A, Egger M, Roosli M. 2009. Residence near power lines and mortality from neurodegenerative diseases: longitudinal study of the Swiss population. Am J Epidemiol 169(2): 167-75.
Irmak MK, Fadillioglu E, Gulec M, Erdogan H, Yagmurca M, Akyol O. 2002. Effects of electromagnetic radiation from a cellular telephone on the oxidant and antioxidant levels in rabbits. Cell Biochem Funct 20(4): 279-83.
Kallen B, Malmquist G, Moritz U. 1982. Delivery outcome among physiotherapists in Sweden: is non-ionizing radiation a fetal hazard? Arch Environ Health 37(2): 81-5.
Karinen A, Heinavaara S, Nylund R, Leszczynski D. 2008. Mobile phone radiation might alter protein expression in human skin. BMC Genomics 9: 77.
Lahkola A, Auvinen A, Raitanen J, Schoemaker MJ, Christensen HC, Feychting M, et al. 2007. Mobile phone use and risk of glioma in 5 North European countries. Int J Cancer 120(8): 1769-75.
Lee KS, Choi JS, Hong SY, Son TH, Yu K. 2008. Mobile phone electromagnetic radiation activates MAPK signaling and regulates viability in Drosophila. Bioelectromagnetics 29(5): 371-9.
Lerman Y, Jacubovich R, Green MS. 2001. Pregnancy outcome following exposure to shortwaves among female physiotherapists in Israel. Am J Ind Med 39(5): 499-504.
Lonn S, Ahlbom A, Christensen HC, Johansen C, Schuz J, Edstrom S, et al. 2006. Mobile phone use and risk of parotid gland tumor. Am J Epidemiol 164(7): 637-43.
Lonn S, Ahlbom A, Hall P, Feychting M. 2005. Long-term mobile phone use and brain tumor risk. Am J Epidemiol 161(6): 526-35.
Moisescu MG, Leveque P, Bertrand JR, Kovacs E, Mir LM. 2008. Microscopic observation of living cells during their exposure to modulated electromagnetic fields. Bioelectrochemistry 74(1): 9-15.
Muslin AJ. 2008. MAPK signalling in cardiovascular health and disease: molecular mechanisms and therapeutic targets. Clin Sci (Lond) 115(7): 203-18.
Phillips JL, Singh NP, Lai H. 2009. Electromagnetic fields and DNA damage. Pathophysiology 16(2-3): 79-88.
Sadetzki S, Chetrit A, Jarus-Hakak A, Cardis E, Deutch Y, Duvdevani S, et al. 2008. Cellular phone use and risk of benign and malignant parotid gland tumors--a nationwide case-control study. Am J Epidemiol 167(4): 457-67.
Salama N, Kishimoto T, Kanayama HO. 2009. Effects of exposure to a mobile phone on testicular function and structure in adult rabbit. Int J Androl: in press.
Schoemaker MJ, Swerdlow AJ, Ahlbom A, Auvinen A, Blaasaas KG, Cardis E, et al. 2005. Mobile phone use and risk of acoustic neuroma: results of the Interphone case-control study in five North European countries. Br J Cancer 93(7): 842-8.
Schuz J, Bohler E, Schlehofer B, Berg G, Schlaefer K, Hettinger I, et al. 2006. Radiofrequency electromagnetic fields emitted from base stations of DECT cordless phones and the risk of glioma and meningioma (Interphone Study Group, Germany). Radiat Res 166(1 Pt 1): 116-9.
Schuz J, Waldemar G, Olsen JH, Johansen C. 2009. Risks for central nervous system diseases among mobile phone subscribers: a Danish retrospective cohort study. PLoS ONE 4(2): e4389.
Skaper SD. 2007. The brain as a target for inflammatory processes and neuroprotective strategies. Ann N Y Acad Sci 1122: 23-34.
Takebayashi T, Varsier N, Kikuchi Y, Wake K, Taki M, Watanabe S, et al. 2008. Mobile phone use, exposure to radiofrequency electromagnetic field, and brain tumour: a case-control study. Br J Cancer 98(3): 652-9.
Taskinen H, Kyyronen P, Hemminki K. 1990. Effects of ultrasound, shortwaves, and physical exertion on pregnancy outcome in physiotherapists. J Epidemiol Community Health 44(3): 196-201.
Vijayalaxmi, Prihoda TJ. 2008. Genetic damage in mammalian somatic cells exposed to radiofrequency radiation: a meta-analysis of data from 63 publications (1990-2005). Radiat Res 169(5): 561-74.
Yan JG, Agresti M, Bruce T, Yan YH, Granlund A, Matloub HS. 2007. Effects of cellular phone emissions on sperm motility in rats. Fertil Steril 88(4): 957-64.
Zareen N, Khan MY, Minhas LA. 2009. Derangement of chick embryo retinal differentiation caused by radiofrequency electromagnetic fields. Congenit Anom (Kyoto) 49(1): 15-9.
Zmyslony M, Politanski P, Rajkowska E, Szymczak W, Jajte J. 2004. Acute exposure to 930 MHz CW electromagnetic radiation in vitro affects reactive oxygen species level in rat lymphocytes treated by iron ions. Bioelectromagnetics 25(5): 324-8.
