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Titelaufnahme

Titel
Genotoxic effects of mobile phone specific electromagnetic fields in different human brain-derived cell lines / submitted by Halh Al-Serori
Weitere Titel
Die genotoxischen Effekte von mobiltelefonspezifischen elektromagnetischen Felder in verschiedene humanen Gehirn-abgeleiteten Zelllinien
Verfasser / VerfasserinAl-Serori, Halh
GutachterKnasmüller, Siegfried
Erschienen2017
Umfang155 Seiten : Illustrationen
HochschulschriftMedizinische Universität Wien, Diss., 2017
Datum der AbgabeSeptember 2017
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)UMTS / Genotoxizität / DNA damage / Comet Assay / CBMN Assay
Schlagwörter (EN)UMTS / Genotoxizität / DNA damage / Comet Assay / CBMN Assay
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-12728 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Genotoxic effects of mobile phone specific electromagnetic fields in different human brain-derived cell lines [16.14 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

6.8 Milliarden Menschen verwenden derzeit weltweit Mobiltelefone. Die möglichen negativen gesundheitlichen Auswirkungen durch die Exposition mit Mobiltelefon-Spezifischen Elektromagnetischen Feldern (EMF) werden seit der Entstehung dieser neuen Technologie kontroversell diskutiert. Eines der Hauptbedenken ist die Entstehung von Krebserkrankungen; in diesem Zusammenhang ist erwähnenswert, dass die IARC handyspezifische Felder als Kategorie 2B („möglicherweise karzinogen für Menschen“) klassifizierte, da die Ergebnisse epidemiologischer Studien darauf hindeuten, dass diese Form der Strahlung Glioblastome verursacht. Dieser Effekt wurde auch in einer aktuellen Studie mit Ratten bestätigt. Ziel dieser Doktorarbeit war die Klärung der Frage, ob das „Universal Mobile Telecommunications System“ (UMTS) Signal, welches derzeit in „Smart Phones“ verwendet wird, genetische Schäden in humanen Zellen unter Bedingungen auslöst, die für Handynutzer relevant sind. ^Zehn humane Zelllinien (primäre Astrozytenkultur, vier Glioblastomalinien, eine neuronale Zelllinie, eine Hepatomalinie, eine bukkale Schleimhautzellen abgeleitete Linie, sowie eine primäre Fibroblasten Zelllinie und humane Lymphozyten) wurden mit einer spezifischen Absorptionsrate (SAR) von 1.0 W/kg bestrahlt. Das Ausmaß der DNA Schädigung wurde in Einzelzellgelelektophorese (SCGE) Tests untersucht, die auf der Messung der DNA Wanderung in einem elektrischen Feld basiert und die Bildung von Einzel- und Doppelstrangbrüchen sowie von apurinischen Stellen detektiert, welche zur Bildung sogenannter „Kometen“ führen. Die empfindlichsten Zelllinien, d.h. die Linie U87 mit intaktem p53 Gen und U251, die p53 defizient ist, wurden in weiteren Experimenten untersucht. Wir fanden in SCGE Experimenten eindeutig positive Ergebnisse in der Linie U87, wenn die Zellen in Medium ohne Zusatz von Serum kultiviert wurden. ^Diese Bedingungen führen zu einer Arretierung des Zellzyklus und entsprechen der Situation im Gehirn des Menschen, da die Teilungsaktivität der Zellen sehr niedrig ist. Nachfolgende Experimente zeigten, dass die Kometen, die in Folge von UMTS Exposition entstehen, verschwinden, wenn die bestrahlten Zellen in Serum supplementiertem Medium rekultiviert werden. Diese Beobachtung kann durch Induktion der Nukleotid Exzisions Reparatur (NER) erklärt werden. Dies wurde in exponierten U87 Zellen beobachtet während kein derartiger Effekt in der Linie U251 nachgewiesen werden konnte. Die Induktion von NER wird auch durch die Ergebnisse der Proteom Analyse untermauert, in denen die Expression von 3955 zytosolischen und nuklearen Proteinen vor und nach Bestrahlung von U87 Zellen untersucht wurde. Es wurde eine signifikante Induktion von 5 Proteinen gefunden, die in NER eine wichtige Rolle spielen. ^Um herauszufinden, ob UMTS Exposition zu Dauerschäden der DNA auf der chromosomalen Ebene führt, wurden -H2AX und Kleinkern Experimente mit den beiden Glioblastom Linien unter identen Bedingungen wie in den SCGE Experimenten durchgeführt. In diesen Untersuchungen wurde kein Anstieg der Phosphorylierung der H2AX Histone, die die Bildung von Doppelstrangbrüchen reflektiert, gefunden. Auch in den Kleinkern Experimenten wurden negative Befunde erhalten. Es wurden auch die Frequenzen nuklearer Knospen und nuklearer Brücken, die auf Genamplifikationen und auf Bildung dizentrischer Chromosomen zurückzuführen sind, analysiert. Erwähnenswert ist jedoch die signifikante Induktion von Apoptose, die nach UMTS Exposition in der Zelllinie U251 detektiert wurde. Wir fanden in dieser p53 defizienten Zelllinie keine Induktion von NER und es ist anzunehmen, dass beschädigte Zellen in diesem Fall durch programmierten Zelltod eliminiert wurden. ^Zusammenfassend deuten unsere Befunde darauf hin, dass das UMTS Signal DNA Schädigungen in Glioblastomzellen verursacht, die durch NER repariert wurden und es nicht zu dauerhaften Mutationen auf chromosomaler Ebene kommt.

Zusammenfassung (Englisch)

6.8 billion people are currently using mobile phones worldwide. The potential adverse health effects of mobile phone specific electromagnetic fields (EMF) are controversially discussed since the development of this new technology. One of the major concerns is the induction of cancer; in this context, it is notable that the IARC classified mobile phone specific EMF as category 2B (“possibly carcinogenic for humans”) in 2013 since the results of epidemiological studies indicated that this form of radiation causes glioblastoma in users. Recently, this effect was also confirmed in a large study with rats. Aim of this thesis was the clarification of the question if the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) signal, which is currently used in “smart phones”, causes genotoxic damage in human cells under conditions which are relevant for phone users. ^Ten different cell types (one primary astrocyte cell line, four glioblastoma, one neuroblastoma, one hepatoma and one buccal mucosa derived line and a primary fibroblast cell line and lymphocytes) were exposed to a specific absorption rate (SAR) of 1.0 W/kg, which is the maximal permitted chronic exposure dose for humans. The extent of DNA migration was monitored in single cell gel electrophoresis (SCGE) assays, which are based on the measurement of DNA migration in an electric field and detect the formation of single and double strand breaks and apurinic sites leading to formation of “comets”. The most sensitive cells, i.e. the glioblastoma line U87 (which is p53+) and U251 (which is p53 deficient), were used in further experiments. We found in SCGE experiments clearly positive effects in U87 after cultivation in medium without serum which causes a cell cycle arrest but not under “normal” growth condtions (in presence of serum). ^This cultivation condition reflects the situation in phone users, as the mitotic activity of cells in the brain is very low. Subsequent experiments showed that the comets, which are formed as a consequence of UMTS exposure, disappear when the cells are recultivated in serum supplemented medium. These latter effects could be explained by pronounced induction of nucleotide excision repair (NER) which was observed in the exposed U87 cells while no such effect was detected in the U251 line. Base excision repair (BER) was only moderately activated in exposed cells. The assumption of NER induction is supported by results of a proteome analysis in which the expression of 3955 cytosolic and nuclear proteins was monitored before and after radiation of U87 cells. ^Significant induction of 5 proteins, which play a key role in NER, was detected.To find out if UMTS exposure leads to persisting damage on the chromosomal level, micronucleus (MN) cytome experiments were performed with both glioblastoma lines under identical conditions as the SCGE experiments. No increased levels of phosphorylation of the H2AX protein, which reflect formation of double strand breaks, were observed in these experiments. Also in MN-cytome experiments consistently negative results were obtained, i.e. no induction of MN, which are formed as a consequence of structural and numerical chromosomal aberrations, was observed. Furthermore, also increased the rates of nuclear buds and nuclear bridges, which reflect gene amplifications and dicentric chromosomes, were not detected. Notably, significant induction of apoptosis (“programmed cell death”) was observed after UMTS exposure in U251 cells. ^We found no evidence for induction of NER in this p53 defective line and it is conceivable that damaged cells are eliminated via programmed cell death. Taken together, our findings indicate that the UMTS signal causes DNA damage in glioblastoma cells which is repaired via NER and does not lead to persisting mutations at the chromosomal level.

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