Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Der Einfluß hochfrequenter EM-Felder auf die Calcium-Homöostase von Herzmuskelzellen und Lymphozyten med./bio.

[The Influence of High-Frequency Electromagnetic Fields on the Intracellular Calcium Concentration of Excitable and Non-Excitable Cells].

Veröffentlicht in: Edition Wissenschaft 1995; 2: 3-36
Journal nicht peer-reviewed

Ziel der Studie (lt. Autor)

Es sollte der Einfluss hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf die intrazelluläre Calcium-Konzentration erregbarer (isolierte Herzmuskel-Zellen) und nicht-erregbarer Zellen (T-Lymphozyten der Jurkat-Zelllinie) untersucht werden.
Ein Experiment wurde in drei Teile geteilt: Während der ersten Phase wurden die Zellen ohne Feld beobachtet, während der zweiten Phase wurden die Zellen normalerweise bei dem Feld exponiert und während der dritten Phase wurde eine chemische Stimulation durchgeführt, um die Calcium-Konzentration im Zytoplasma der Zellen zu erhöhen.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 900 MHz
Modulationsart: CW
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 2: 900 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 3: 900 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 4: 900 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 5: 900 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 6: 1.300 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 7: 1.800 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 8: 900 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 120 min
Exposition 9: 1.100 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 10: 1.300 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 11: 1.500 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 12: 1.700 MHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s
Exposition 13: 1.900 GHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 500 s

Allgemeine Informationen

Heart muscle cells and T-Jurkat cells were subjected to an extensive measurement programme with various carrier frequencies (between 900 and 1900 MHz) and pulsation patterns (0, 16, 50, 217 Hz, and 30 kHz). With the heart muscle cells, additional experiments were performed, i.e., long term exposures (120 min) and exposures of depolarized cells (depolarization from -80 mV to -50, -30, and 0 mV).

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 900 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart CW
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Kammer The TEM cell was designed to fit on top of the inverted microscope and consisted of two separate parts, i.e. the upper part with the septum (the TEM cell itself), and the rectangular bottom plate containing the 1-cm test chamber for holding the biological material. The bottom of this chamber consisted of a glass coverslip and a 1-mm metal mesh made of 0.05-mm wire and provided shielding while allowing optical observation. A detailed description can be found in the partial report on "Expositionseinrichtungen" [Neibig, 1996].
Aufbau The sample volume (200 µl perfusion fluid with cells) in a Plexiglas container was maintained at a constant temperature by an exchange of the fluid preheated to 37 °C and an additional heating fluid running through a circular channel around the sample volume.
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo An experimental run consisted of three phases each lasting 500 s. The first phase without any exposure was followed by field or sham exposure. During the third phase a chemical stimulation was performed in order to provoke a response of the cells which served as positive control.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 5 W Mittelwert gemessen - auch Spitzenwert
SAR 59,4 mW/kg Mittelwert berechnet und gemessen - auch Spitzenwert

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 900 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 50 %
Folgefrequenz 16 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 5 W Spitzenwert gemessen - -
SAR 28,6 mW/kg Mittelwert berechnet und gemessen - -
SAR 57,2 mW/kg Spitzenwert berechnet und gemessen - -

Exposition 3

Hauptcharakteristika
Frequenz 900 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 50 %
Folgefrequenz 50 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 5 W Spitzenwert gemessen - -
SAR 29,7 mW/kg Mittelwert berechnet und gemessen - -
SAR 59,4 mW/kg Spitzenwert berechnet und gemessen - -

Exposition 4

Hauptcharakteristika
Frequenz 900 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 14 %
Folgefrequenz 217 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo In one set of experiments, the membrane potential of the heart muscle cells was adjusted to different values (-80 mV, -50, -30, and 0 mV). In the third phase, the membrane potential of the depolarized cells was repolarized to -80 mV.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 5 W Spitzenwert gemessen - -
SAR 15,4 mW/kg Mittelwert berechnet und gemessen - -
SAR 123,2 mW/kg Spitzenwert berechnet und gemessen - -

Exposition 5

Hauptcharakteristika
Frequenz 900 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 80 %
Folgefrequenz 30.000 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 5 W Spitzenwert gemessen - -
SAR 37,4 mW/kg Mittelwert berechnet und gemessen - -
SAR 46,7 mW/kg Spitzenwert berechnet und gemessen - -

Exposition 6

Hauptcharakteristika
Frequenz 1.300 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 14 %
Folgefrequenz 217 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 2 W Spitzenwert gemessen - -

Exposition 7

Hauptcharakteristika
Frequenz 1.800 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 14 %
Folgefrequenz 217 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 2 W Spitzenwert gemessen - -
SAR 8,6 mW/kg Mittelwert berechnet und gemessen - -
SAR 68,8 mW/kg Spitzenwert berechnet und gemessen - -

Exposition 8

Hauptcharakteristika
Frequenz 900 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 120 min
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 14 %
Folgefrequenz 217 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo In a third set of experiments with heart muscle cells, long-term exposures were tested. The first phase (without field) lasted 5 min and was followed by 120 min of exposure and 25 min of chemical stimulation (positive control).
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 5 W Spitzenwert gemessen - -
SAR 15,4 mW/kg Mittelwert berechnet und gemessen - -
SAR 123,2 mW/kg Spitzenwert berechnet und gemessen - -

Exposition 9

Hauptcharakteristika
Frequenz 1.100 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 80 %
Folgefrequenz 30.000 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 2 W Spitzenwert gemessen - -

Exposition 10

Hauptcharakteristika
Frequenz 1.300 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 80 %
Folgefrequenz 30.000 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 2 W Spitzenwert gemessen - -

Exposition 11

Hauptcharakteristika
Frequenz 1.500 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 80 %
Folgefrequenz 30.000 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 2 W Spitzenwert gemessen - -

Exposition 12

Hauptcharakteristika
Frequenz 1.700 MHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 80 %
Folgefrequenz 30.000 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 2 W Spitzenwert gemessen - -

Exposition 13

Hauptcharakteristika
Frequenz 1.900 GHz
Typ
Charakteristik
  • gerichtetes Feld
Expositionsdauer kontinuierlich für 500 s
Modulation
Modulationsart gepulst
Tastgrad 80 %
Folgefrequenz 30.000 Hz
Pulsart rechteckig
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistung 2 W Spitzenwert gemessen - -

Referenzartikel

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • vor der Befeldung
  • während der Befeldung
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Ergebnisse liefern unabhängig von der Trägerfrequenz und vom Puls-Muster keinen Hinweis auf einen Einfluss schwacher (athermischer) hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf die intrazelluläre Calcium-Konzentration von Zellen.
Experimente mit Herz-Zellen: Die chemische Stimulation führt immer zu einem Anstieg der zytoplasmatischen Calcium-Konzentration, was darauf hindeutet, dass die Calcium-Transport-Mechanismen sauber arbeiten. Im Gegensatz dazu beeinflusste die elektromagnetische Feld-Exposition in keinem Fall die Calcium-Konzentration. Es gab keinen Unterschied zwischen schein-exponierten und exponierten Zellen.
Jurkat-Zellen: Die zytoplasmatische Calcium-Konzentration konnte durch das hochfrequente Feld nicht beeinflusst werden. Allerdings veränderte sich die zytoplasmatische Calcium-Konzentration auch nicht während der chemischen Stimulation.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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