Elektrosensitivität

Ein Nocebo-Effekt oder ernst zu nehmende Auswirkungen der elektromagnetischen Strahlung auf Mensch und Natur?


re:look Aufriss

Januar 2022

Eine re:look climate Literaturdurchschau und Einordnung von Dr. Caterina Tommaseo

Gegengelesen von Nadine Oppenberg, BSc und Dr. Philipp Lengsfeld



Beschreibung und Abgrenzung des Problemfeldes:


Ausbau von Infrastruktur für Abdeckung für Mobilfunk und Internet, insbesondere die 5G Sendetechnik. Aber auch zunehmende Ausstattung mit abstrahlenden Elektrogeräten im Privathaushalten und dienstlichen Umfeldern.


Eine Abschätzung der möglichen Risiken der Exposition von elektromagnetischer Strahlung durch Nutzung von Elektrogeräten im Haushalt, Mobiltelefonen inklusive zukünftiger 5G-Netze basieren auf komplexen und nicht immer eindeutig nachweisbaren Zusammenhängen. Hierbei stehen vielfältige Mess- und Untersuchungsmethoden, epidemiologische Studien, Tier- und Pflanzenversuche zur Verfügung. Es werden einige interessante Studien detaillierter vorgestellt. Die Ergebnisse und mögliche Schlussfolgerungen werden angerissen.



Nieder- und hochfrequente Strahlung (EMF): Grenzwerte, Regelungen


Einordung der Strahlung im elektromagnetischen Spektrum


Bei dieser Strahlung handelt es sich um nicht-ionisierende Strahlung (NIR – Non Ionisating Radiation): im Vergleich zur ionisierenden Strahlung reicht auch bei großer Feldstärke die Energie nicht aus, um Moleküle zu ionisieren. Hingegen werden die Moleküle zum Schwingen angeregt und dabei entsteht Reibung und Wärme (z.B. Aufwärmen oder Garen von Speisen im Mikrowellenherd). Erwärmung ist eine der Hauptwirkungen nicht ionisierender Strahlung, die genauso wie die ionisierende Strahlung, frequenzabhängig ist.


Sehr niedrige Frequenzen (ELF): Elektrische und magnetische Felder entstehen hauptsächlich im Umfeld von Elektrogeräten und Elektroleitungen im Haushalt und am Arbeitsplatz, im Nahbereich von Hochspannungsleitungen und Transformatorstationen. Im Niederfrequenzbereich können das elektrische und das magnetische Feld getrennt betrachtet werden. Im Niederfrequenzbereich ist vor allem das Magnetfeld von Bedeutung, denn im Gegensatz zu den elektrischen Feldern sind Magnetfelder schwer abzuschirmen. Die Hauptwirkung der niederfrequenten Felder ist die Erzeugung (Induktion) von Strömen in unserem Körper, die sich den körpereigenen Strömen überlagern können.


Die hochfrequenten Felder (HF) werden in der Nachrichtentechnik, also z.B. bei den Sendeanlagen, den Funktelefonen oder im Haushalt beim Mikrowellenherd verwendet. Im Hochfrequenzbereich verhalten sich das elektrische und magnetische Feld wie eine Einheit der elektromagnetischen Welle. Sie ist relativ leicht abzuschirmen (z.B. Hausmauern, Blechdach, elektrisch leitende Tapeten). Im Hochfrequenzbereich dominieren bei höheren Feldstärken die thermischen Effekte, das heißt durch Absorption der Strahlung wird das betroffene Körpergewebe erwärmt. Da der Einfluss der elektromagnetischen Felder stark von der Frequenz abhängt, gelten für die verschiedenen Frequenzbereiche auch unterschiedliche Grenzwerte.


Grenzwerte, Regelungen

Nach den Empfehlungen der ICNIRP-Kommission (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) liegen die Grenzwerte für Mobilfunkfrequenzen in Deutschland bei ca. 41 V/m bzw. 4,5 W/m² bei 900 MHz, ca. 58 V/m bzw. 9 W/m² bei 1800 MHz und 61 V/m bzw. 10 W/m² bei UMTS. Diese Empfehlungswerte wurden im Rat der Europäischen Union übernommen (1999/519/EG) und werden von den meisten EU-Mitgliedern als Richtwerte gesehen. In andere Länder wie Belgien, Luxemburg, Liechtenstein, Schweiz, Italien, Russland und Polen stützt man sich auf weitaus niedrigere Grenzwerte (siehe Tabelle 1), wie beispielsweise in Italien durch das Legislativ Dekret 381/1998 festgelegte Vorsorgewerte.


Bei der spezifischen Absorptionsrate (SAR = W/kg), die mit der biologischen Wirkung in Verbindung gebracht wird, herrscht bei der Exposition des Kopfes weltweit Einigkeit mit dem Grenzwert 2 W/kg (bezieht sich auf 10 g Gewebemenge), das sowohl von der ICNIRP als auch vom IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) unterstützt wird, wobei bis 1991 die IEEE-Empfehlung bei 1,6 W/kg lag und sich auf eine Gewebemenge von 1g bezog.

Wechselwirkung: thermische (akute) und athermische (Langzeit-) Effekte


Thermische und athermische Effekte, die in Verbindung mit Energieabsorption durch das Gewebe und die damit verbundene Temperaturerhöhung stehen, sind wissenschaftlich anerkannt. Sie sind ein wesentlicher Ansatzpunkt zur Festlegung der Versuchsbedingungen und Erläuterung der Ergebnisse.


Bei den thermischen Effekten handelt es sich um kurzzeitige Expositionen mit höheren Leistungen wie sie bei Tierexperimenten eingesetzt wurden. Unter einer Ganzkörper-Temperaturerhöhung von 1°C (entspricht einem gemittelten SAR-Wert von ca. 2 W/kg) traten Effekte, wie z.B. Störungen des Stoffwechsels, des Nervensystems und des Verhaltens auf. Über 4 W/kg sind Schädigungen möglich und bei 10 W/kg sind die entstandenen Schäden irreversibel. (Bundesamt für Strahlenschutz, 2021)


Bei den athermischen Effekten handelt es sich um biologische Effekte, die bei SAR-Werten <0,01 W/kg während einer Langzeitexposition auftreten. Für genauere Aussagen bzgl. gesundheitlichen Auswirkungen bedarf es weiterer Forschungen. Wichtige rein experimentelle Hinweise hat man In vitro und bei Versuchstieren erhalten können, die unterschiedlich starke Auswirkungen auf biochemische Prozesse zeigen, wie z.B. Veränderung der enzymatischen Aktivität von Ornithin-Decarboxylase (eine Aktivität dieses Enzyms wird mit Tumoren assoziiert), Veränderung der Zellmembranproteine und des Ionentransportes durch die Zellmembran am Beispiel von Gehirnzellen und viele andere.



Beispielstudien


Die umfassende Studie des Ramazzini Instituts (Falcioni et al, 2018) ist gemessen an der Anzahl der beteiligten Tiere die größte jemals durchgeführte Tierstudie zur Ermittlung möglicher Krebserkrankungen von Ratten durch Ganzkörperexposition gegenüber schwacher Mobilstrahlung von Basisstationen. Hierbei wurden bei den Ratten des Stammes Sprague-Dawley die ROS-Produktion, aber auch die relevanten Schutzmechanismen (entsprechende Enzyme), nach kurzer oder langer EMF-Exposition untersucht. Ein zentrales Ergebnis ist, dass die Inzidenz von Schwann-Zell-Tumoren im Herzen exponierter männlicher Ratten im Vergleich zu nicht exponierten Kontrolltieren statistisch signifikant erhöht war und im Einklang mit anderen epidemiologischen Studien steht (Kuhne et al., 2020). Aus diesem Grund fordern sie eine Neubewertung der IARC (International Agency for Research on Cancer)-Klassifizierung im Hinblick auf das krebserzeugende Potenzial hochfrequenter elektromagnetischer Felder beim Menschen.


Bei den Ratten des Stammes Sprague-Dawley wurde eine erhöhte ROS (Sauerstoffspezies) Aktivität bzw. Bildung des Markers (MDA, 8-OHdG, Serum Nitrit) nach sechsmonatiger HF-EMF-Exposition für 2 Stunden pro Tag bei verschiedenen Frequenzen (900, 1800 und 2100 MHz) festgestellt [Alkis, 2019]. Dabei lagen die maximalen punktuellen spezifischen Absorptionsraten (SAR) für den ganzen Körper mit 0.174- 0.638 W/kg oberhalb der bestehenden Immissionsgrenzwerte. Parallel dazu wurde eine vermehrte DNS-Schädigung im Gehirn gefunden, die mit steigenden SAR-Werten zunahm, aber im Vergleich zu den Scheinkontrollen nur bei 2100 MHz signifikant unterschiedlich war. Gleichzeitig war die Kapazität des antioxidativen Schutzsystems erschöpft und die gemessenen antioxidativen Marker waren signifikant tiefer im Vergleich zu scheinexponierten Tieren [Alkis, 2019]. Diese Ergebnisse zeigen, dass durch RF-EMF ausgelöster oxidativer Stress bei langer Exposition der Tiere zu DNS-Schädigungen in Nervenzellen führen kann. Praktisch identische Ergebnisse wurden auch in verschiedenen anderen Studien gefunden [Sharma, 2020]. In der Studie von Megha et al. wurden Ratten des Inzuchtstammes Fischer344 HF-EMF mit nahezu identischen Frequenzen (900, 1800 und 2450 MHz) für 60 Tage (2 Stunden/Tag und fünf Tage/Woche) exponiert [Megha, 2016]. Die Ganzkörper-SAR-Werte waren sehr niedrig und lagen bei allen drei Frequenzen nah beieinander (0.59, 0.58, 0.66 mW/kg), sie lagen damit sogar im Bereich des Anlagegrenzwertes beziehungsweise leicht darunter . Die Biomarker für oxidativen Stress (u.a. auch MDA) sowie diverse Entzündungsmarker nahmen mit zunehmender Frequenz zu, während die Gegenspieler für die antioxidative Wirkung (SOD, GSH) abnahmen [Megha, 2016].


Gesundheits- und Umweltrisiken: aktuelle Herausforderungen


Eine wesentliche Folge der Strahlenbelastung ist der entstehende oxidative Stress im Organismus, der durch übermäßige Bildung der reaktiven Sauerstoff- und Stickstoffspezies (ROS/RNS) entsteht, und in Verbindung mit verschiedenen Krankheitsgeschehen wie z.B. Krebs-, Herz-/Kreislauf-, neurodegenerativen Erkrankungen, sowie Diabetes mellitus, altersbedingte Makuladegeneration der Netzhaut assoziiert werden konnte (Empfehlung des Robert Koch Instituts). Zahlreiche neuere Forschungen beschäftigen sich intensiv mit der Erforschung der molekularen Mechanismen, die der Bildung von ROS/RNS im Verlauf der genannten Erkrankungen zugrunde liegen und der damit verbundenen Ursachenermittlung (Schürmann et al., 2021). Auf diesem Gebiet ist es in den letzten Jahrzehnten gelungen zahlreiche Marker und Methoden zur Diagnostik des Zustandes „Oxidativer Stress“ festzulegen. Studien der letzten 10 Jahre u.a. auf dem Gebiet der Medizin, Umweltmedizin und Molekularbiologie zeigen Veränderungen des oxidativen Gleichgewichtes durch EMF-Exposition, sogar im niedrigen Dosisbereich, auf. (u.a. Lai et al., 2019; Santini et al., 2018)


Vorübergehende Veränderungen der Biomarker für oxidativen Stress und Adaption wurden vor allem in Zellstudien analysiert und gefunden, wobei am häufigsten Nervenzellen oder nervenähnliche Zellen verwendet wurden. Im Vergleich zu Tierexperimenten wurden in Zellstudien generell kürzere Expositionszeiten aber höhere Dosen angewendet, die in etwa der Hälfte der Fälle Hinweise auf Veränderungen des oxidativen Gleichgewichts lieferten (Santini et al., 2018). Ein Ungleichgewicht beeinflusst viele wichtige physiologische Prozesse und Funktionen, wie Entzündung, Zellproliferation und Differenzierung, Wundheilung, neuronale Aktivität, Reproduktion und Verhaltensweisen, indem es biochemische Prozesse verändert oder gar zu DNS-Schäden oder der Peroxidation von Fetten führt. Insbesondere Änderungen in der Zellproliferation und Differenzierung stehen in engem Zusammenhang mit Krebsentstehung.


Bei weiteren Studien wurde der Einfluss von EMF-Expositionen im Zusammenhang mit Vorschädigungen, wie Erkrankungen (Diabetes, neurodegenerative Erkrankungen) untersucht. Vorschädigungen erschweren antioxidative Schutzmechanismen, wobei oxidativer Stress hervorgerufen wird. Weiterhin liefern einige Studien Hinweise, dass sehr junge oder auch alte Menschen weniger effizient auf EMF-bedingten oxidativen Stress reagieren können und somit Veränderungen der Biomarker beobachtet werden.


Ein weiteres aktuelles Feld bzgl. Zellstudien auf das hier nicht näher eingegangen wird und dessen Notwendigkeit und weitreichende Anwendung aufzeigen soll, eröffnet sich bei der Erforschung des SARS-CoV2 (Afaghi et al. 2021). Hierbei zeigt sich, dass durch eine 2 minütige Bestrahlung des Proteins von SARS CoV2 (EMF von 700 W, 2.45 GHz), welches den Eintritt des Virus in der Wirtszelle ermöglicht, das Protein zu 95% denaturiert werden konnte.


Zum jetzigen Zeitpunkt kann abschließend gesagt werden, dass die Zahl neuer Marker und Methoden zur Erfassung des oxidativen Stresses beim Menschen wächst und weiterer Forschungen bedarf, um definitive Aussagen treffen zu können.


Schlussfolgerung: Einbeziehung grundsätzlicher Betrachtungen für Vorsorgemaßnahmen zum Schutze des Menschen


Der Mensch steht als bioelektrischer Organismus über das um die Membranen lebender Zellen angelegte elektrochemische Potential, mit den elektromagnetischen Umwelteinflüssen, inklusive dem Erdmagnetfeld in Verbindung. Insofern sind Hinweise von betroffenen Menschen als Primärobjekt der in Rede stehenden Risikoabwägungen auch besonders ernst zu nehmen, selbst wenn eine direkte Erklärung nicht immer sofort möglich ist oder gar unwahrscheinlich scheint und Nocebo-Effekte natürlich nicht ausgeschlossen werden können.


Mensch, Bioelektrizität, Erdmagnetfeld


Erstere Studien bereits Mitte des 19. Jahrhunderts beschäftigten sich mit dem Einfluss der Atmosphärenstrahlung bzw. Vibration der Erdoberfläche auf den Menschen, der in diesem Zusammenhang als bioelektrischer Organismus definiert wurde. Die Erdoberfläche vibriert mechanisch mit einer Frequenz von ca. 10 Hz wie auch die Atmosphärenstrahlung. Wever (1968) konnte nachweisen, dass die natürlichen elektromagnetischen Felder wie auch ein künstliches elektrisches 10-Hz-Feld die gleiche Wirkung auf den circadianen Rhythmus des Menschen haben. Seine Studien wurden durch Adey und Bawin (1977) bestätigt und durch zusätzliche Studien in Zusammenhang mit der Hirnfunktion, die eine hohe Empfindlichkeit gegenüber den schwachen natürlichen und künstlichen EMF-Feldern zeigt, ergänzt. Die Bioelektrizität des Menschen macht man sich noch heute für diagnostische Verfahren zunutze, etwa EEG (Hirnströme), EKG (Herzströme), EMG (Muskelströme), EDA (Hautströme). Weiterhin ist es möglich, die Magnetfelder des Gehirns (MEG) und des Herzens (MKG) zu messen.


Aus diesen anfänglichen Studien, die bis zum Anfang des 19. Jahrhunderts zurückreichen (Berger, 1929) kann geschlussfolgert werden, dass die circadiane Periodik auch durch nicht wahrnehmbare physikalische Faktoren beeinflusst werden kann und andererseits, dass bisher nicht berücksichtigte Faktoren unserer natürlichen Umwelt durchaus einen messbaren Einfluss auf den Menschen, besonders auf seine Hirnfunktion, ausüben können.


Bis in die heutige Zeit hinein stellen die bereits genannten Tier- und Zellstudien als auch epidemiologische Studien eine Herausforderung dar, neuere Erkenntnisse zu den unterschiedlich beobachteten körperlichen Beschwerden, angefangen bei Schlaflosigkeit, Kopfschmerzen bis hin zu schwerwiegenderen Krankheitsbildern, zu erzielen. Die Einwirkung von nieder- oder hochfrequenter Strahlung auch unter Berücksichtigung des Zeitfaktors (u.a. Einwirkzeit) spielen eine wichtige Rolle. Es gilt jetzt andere Faktoren/Zusammenhänge/Korrelationen herauszufinden, basierend auf bereits existierenden Erkenntnissen, die noch nicht definitiv erschlossen sind und noch als spekulativ betrachtet werden. Bei Blutbilduntersuchungen mit Hilfe der Dunkelfelddiagnostik (mikroskopische Auswertung) und Laser Refraktometrie beispielsweise können Veränderungen in der Retikulozytenzahl oder die Geldrollenagglutination von Erythrozyten für die Schädlichkeit von Mobilfunkfeldern gezeigt werden. Dennoch gibt es bereits in der Untersuchungsmethoden Vor- und Nachteile, die u.a. von der Strahlenschutzkommission (SSK) als nicht validen diagnostischen Ansatz erachtet werden. Die Dunkelfelddiagnostik hat den Vorteil, dass die Ergebnisse direkt sichtbar sind, und den Nachteil, dass sie im Vergleich zu neuen Methoden wie der Laser-Refraktometrie weniger objektiv ist. Da die Geldrollenbildung an frischem Blut durch Temperatur, das Inkubationsmedium, mechanische Einflüsse und andere Faktoren beeinflusst wird, muss in jedem Fall ein hoher Grad an qualitätssichernden Maßnahmen und Standardisierung eingehalten werden. Gerade Untersuchungen, bei denen geringfügige Veränderungen noch erfasst werden sollen, bedürfen stringenter Standardisierung, um Artefakte und Fehlinterpretationen zu vermeiden (Löffler, 2004)


Bis dahin sollte die Devise gelten: Vorsorge ist besser als Nachsorge und hierfür die bereits festgelegten Grenzwerte, unter Berücksichtigung neuerer Erkenntnisse, nachgeprüft und überdacht werden. Die bereits unterschiedlich festgelegten Grenzwerte innerhalb von Europa und das Auseinanderdriften der Meinungen zu den gesundheitlichen Bedenken läuft einher mit den weitreichend eingebundenen Forschungsfeldern, mit den komplex aufgestellten Hypothesen wissenschaftlich erzielter Ergebnisse unter sich ändernden Prämissen und nicht zuletzt mit dem unterschiedlichen „Empfinden“ des einzelnen Menschen.

EMF Richtwerte, die Reduktion der EMF‐Exposition und wie man Belastungen sowohl durch hochfrequente elektromagnetische Strahlung (HF) als auch durch niederfrequente elektrische und magnetische Felder vermeiden kann, können aus der EUROPAEM EMF‐Leitlinie 2016 zur „Prävention, Diagnostik und Therapie EMF‐bedingter Beschwerden und Krankheiten“ entnommen werden.



 

Literatur


Elektrische und Magnetische Felder der Stromversorgung (Bundesamt für Strahlenschutz – Presse und Öffentlichkeitsarbeit) Juni 2021


Alkis, M. E., Bilgin, H. M., Akpolat, V., et al. Effect of 900-, 1800-, and 2100-MHz radiofrequency radiation on DNA and oxidative stress in brain. Electromagnetic Biology and Medicine, 2019. 38(1): p. 32-47.


Sharma, S. and Shukla, S. Effect of electromagnetic radiation on redox status, acetylcholine esterase activity and cellular damage contributing to the diminution of the brain working memory in rats. Journal of Chemical Neuroanatomy, 2020. 106: p. 101784.


Megha, K., Deshmukh, P. S., Banerjee, B. D., et al. Low intensity microwave radiation induced oxidative stress, inflammatory response and DNA damage in rat brain. Neurotoxicology, 2015. 51: p. 158-65.


Falcioni, L., et al, „Report of final results regarding brain and heart tumors in Sprague-Dawley rats exposed from prenatal life until natural death to mobile phone radiofrequency field representative of a 1.8 GHz GSM base station environmental emission.” Environmental research 165 (2018): 496-503.


Kuhne et al. “Thermoregulatory stress as potential mediating factor in the NTP cell phone tumor study.” Bioelectromagnetics 2020 Sep; 41(6): 471-479.


Schürmann, D. and Mevissen, M. Manmade Electromagnetic Fields and Oxidative Stress—Biological Effects and Consequences for Health. International Journal of Molecular Sciences, 2021. 22(7): p. 3772.


Empfehlung des Robert Koch Instituts: „Oxidativer Stress und Möglichkeiten seiner Messung aus umweltmedizinischer Sicht“ Mitteilung der Kommission „Methoden und Qualitätssicherung in der Umweltmedizin“ Bundesgesundheitsblatt Gesundheitsforsch - Gesundheitsschutz 2008 · 51:1464–1482 DOI 10.1007/s00103-008-0720-5


Santini, S. J., Cordone, V., Falone, S., et al. Role of Mitochondria in the Oxidative Stress Induced by Electromagnetic Fields: Focus on Reproductive Systems. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2018. 2018: p. 5076271.


Lai, H. Exposure to Static and Extremely-Low Frequency Electromagnetic Fields and Cellular Free Radicals. Electromagnetic Biology and Medicine, 2019. 38(4): p. 231-248.


Berger H (1929): Über das Elektroenzephalogramm des Menschen. Arch. Psychiatrie Nerv. 87, S. 527-570


Löffler H, Rastetter J, Haferlach T (2004) Atlas der klinischen Hämatologie, 6. Aufl. Springer, Berlin Heidelberg New York Tokyo

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Source: Office for technology-assessment at the German Bundestag Type: Report Author: Christoph Schröter-Schlaack; Christoph Revermann; Nona Schulte-Römer, Institution: Institute for technology assess