Der Zweck der hier beschriebenen experimentellen Studien unter Verwendung von Tiermodellen besteht zum Teil darin, die Frage zu beantworten, ob Expositionen bei extrem niederfrequenten (ELF) Magnetfeldern in ähnlicher Höhe wie in der Nähe von Bildschirmarbeitsplätzen nachgewiesen werden können, dass sie die Fortpflanzungsfunktionen bei Tieren beeinträchtigen in einer Weise, die mit einem Risiko für die menschliche Gesundheit gleichgesetzt werden kann.
Die hier betrachteten Studien beschränken sich auf in vivo (an lebenden Tieren durchgeführte) Studien zur Fortpflanzung bei Säugetieren, die bei sehr niederfrequenten (VLF) Magnetfeldern mit angemessenen Frequenzen exponiert wurden, ausgenommen daher Studien zu den biologischen Wirkungen von VLF- oder ELF-Magnetfeldern im Allgemeinen. Diese Studien an Versuchstieren können nicht eindeutig nachweisen, dass Magnetfelder, wie sie in der Nähe von Bildschirmen zu finden sind, die Fortpflanzung beeinflussen. Darüber hinaus werfen die Tierdaten kein klares Licht auf mögliche Mechanismen für Auswirkungen der Bildschirmnutzung auf die menschliche Fortpflanzung, wie aus den nachstehend ausführlich beschriebenen experimentellen Studien hervorgeht. Diese Daten ergänzen das relative Fehlen von Hinweisen auf eine messbare Wirkung der Bildschirmnutzung auf die Fortpflanzungsergebnisse aus Studien an der menschlichen Bevölkerung.
Studien zu reproduktiven Wirkungen von VLF-Magnetfeldern bei Nagetieren
In fünf teratologischen Studien, drei mit Mäusen und zwei mit Ratten, wurden VLF-Magnetfelder ähnlich denen in der Nähe von Bildschirmen verwendet. Die Ergebnisse dieser Studien sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Nur eine Studie (Tribukait und Cekan 1987) fand eine erhöhte Anzahl von Feten mit äußeren Missbildungen. Stuchly et al. (1988) und Huuskonen, Juutilainen und Komulainen (1993) berichteten beide von einem signifikanten Anstieg der Anzahl von Föten mit Skelettanomalien, aber nur, wenn die Analyse auf dem Fötus als Einheit basierte. Die Studie von Wiley und Corey (1992) zeigte keine Wirkung von Magnetfeld-Expositionen auf die Resorption der Plazenta oder andere Schwangerschaftsergebnisse. Plazentaresorptionen entsprechen in etwa spontanen Aborten beim Menschen. Schließlich führten Frölén und Svedenstål (1993) eine Reihe von fünf Experimenten durch. In jedem Experiment fand die Exposition an einem anderen Tag statt. In den ersten vier experimentellen Untergruppen (Starttag 1–Starttag 5) gab es einen signifikanten Anstieg der Anzahl von Plazentaresorptionen bei exponierten Frauen. In dem Experiment, bei dem die Exposition am 7. Tag begann und das in Abbildung 1 dargestellt ist, wurden keine derartigen Effekte beobachtet.
Tabelle 1. Teratologische Studien mit Ratten oder Mäusen, die bei sägezahnförmigen Magnetfeldern von 18–20 kHz exponiert wurden
|
Magnetfeld-Exposition |
|||||
|
Studie |
Betreff1 |
Frequenz |
Amplitude2 |
Dauer3 |
Die Ergebnisse4 |
|
Tribukait und Cekan (1987) |
76 Würfe Mäuse |
20 kHz |
1 μT, 15 μT |
Tag 14 der Schwangerschaft ausgesetzt |
Signifikanter Anstieg der äußeren Missbildung; nur wenn Fötus als Beobachtungseinheit verwendet wird; und nur in der ersten Hälfte des Experiments; kein Unterschied hinsichtlich Resorption oder fötalem Tod. |
|
Stuchly et al. |
20 Würfe Ratten |
18 kHz |
5.7 μT, 23 μT, |
Durchgehend ausgesetzt |
Signifikanter Anstieg geringfügiger Skelettfehlbildungen; nur wenn Fötus als Beobachtungseinheit verwendet wird; eine gewisse Abnahme der Blutzellkonzentrationen, kein Unterschied in Bezug auf die Resorption oder andere Arten von Missbildungen |
|
Wiley und Corey |
144 Würfe von |
20 kHz |
3.6 µT, 17 µT, |
Durchgehend ausgesetzt |
Kein Unterschied hinsichtlich eines beobachteten Ergebnisses (Fehlbildung, |
|
Frölen und |
Insgesamt 707 |
20 kHz |
15 μT |
Beginnend an verschiedenen Tagen der Schwangerschaft in |
Signifikanter Anstieg der Resorption; nur wenn die Exposition am 1. bis 5. Tag beginnt; kein Unterschied zu Fehlbildungen |
|
Huuskonen, |
72 Würfe Ratten |
20 kHz |
15 μT |
Tag 12 der Schwangerschaft ausgesetzt |
Signifikanter Anstieg geringfügiger Skelettfehlbildungen; nur wenn Fötus als Beobachtungseinheit verwendet wird; kein Unterschied bzgl |
1 Gesamtzahl der Würfe in der maximalen Expositionskategorie.
2 Spitze-zu-Spitze-Amplitude.
3 Die Exposition variierte in verschiedenen Experimenten zwischen 7 und 24 Stunden/Tag.
4 „Unterschied“ bezieht sich auf statistische Vergleiche zwischen exponierten und nicht exponierten Tieren, „Erhöhung“ bezieht sich auf einen Vergleich der am höchsten exponierten Gruppe vs. der nicht exponierten Gruppe.
Abbildung 1. Der Prozentsatz weiblicher Mäuse mit Plazentaresorptionen in Bezug auf die Exposition
Die Interpretationen, die die Forscher zu ihren Ergebnissen gegeben haben, beinhalten die folgenden. Stuchly und Mitarbeiter berichteten, dass die von ihnen beobachteten Anomalien nicht ungewöhnlich seien und führten das Ergebnis auf „allgemeines Rauschen, das bei jeder teratologischen Untersuchung auftaucht“ zurück. Huuskonen et al., deren Ergebnisse denen von Stuchly et al die spätere Entwicklung der Föten nicht beeinträchtigen“. Bei der Erörterung ihrer Ergebnisse, bei denen Wirkungen bei den früh einsetzenden Expositionen, aber nicht bei den späteren beobachtet wurden, schlagen Frölén und Svedenstål vor, dass die beobachteten Wirkungen mit frühen Wirkungen auf die Fortpflanzung zusammenhängen könnten, bevor die befruchtete Eizelle in die Gebärmutter implantiert wird.
Zusätzlich zu den reproduktiven Ergebnissen wurde in der Studie von Stuchly und Mitarbeitern in der Gruppe mit der höchsten Exposition eine Abnahme der weißen und roten Blutkörperchen festgestellt. (Die Anzahl der Blutkörperchen wurde in den anderen Studien nicht analysiert.) Die Autoren deuteten zwar an, dass dies auf eine leichte Wirkung der Felder hindeuten könnte, stellten aber auch fest, dass die Schwankungen der Anzahl der Blutkörperchen „innerhalb des normalen Bereichs“ lagen. Das Fehlen histologischer Daten und das Fehlen jeglicher Auswirkungen auf Knochenmarkszellen machten es schwierig, diese letzteren Befunde zu bewerten.
Interpretation und Vergleich von Studien
Nur wenige der hier beschriebenen Ergebnisse stimmen miteinander überein. Wie Frölén und Svedenstål feststellten, „dürfen keine qualitativen Rückschlüsse auf entsprechende Wirkungen bei Menschen und Versuchstieren gezogen werden“. Lassen Sie uns einige Argumente untersuchen, die zu einer solchen Schlussfolgerung führen könnten.
Die Tribukait-Ergebnisse werden aus zwei Gründen im Allgemeinen nicht als schlüssig angesehen. Erstens zeigte das Experiment nur dann positive Effekte, wenn der Fötus als Beobachtungseinheit für die statistische Analyse verwendet wurde, während die Daten selbst tatsächlich auf einen wurfspezifischen Effekt hindeuteten. Zweitens gibt es eine Diskrepanz in der Studie zwischen den Ergebnissen im ersten und im zweiten Teil, was impliziert, dass die positiven Ergebnisse das Ergebnis zufälliger Variationen und/oder unkontrollierter Faktoren im Experiment sein können.
Epidemiologische Studien, die bestimmte Fehlbildungen untersuchten, haben keine Zunahme von Skelettfehlbildungen bei Kindern beobachtet, deren Mütter mit Bildschirmarbeitsplätzen geboren wurden – und daher VLF-Magnetfeldern ausgesetzt waren. Aus diesen Gründen (fötusbasierte statistische Analyse, wahrscheinlich nicht gesundheitlich bedingte Auffälligkeiten und fehlende Übereinstimmung mit epidemiologischen Befunden) sind die Ergebnisse zu geringfügigen Skelettfehlbildungen nicht geeignet, einen sicheren Hinweis auf ein Gesundheitsrisiko für den Menschen zu geben.
Technischer Hintergrund
Beobachtungseinheiten
Bei der statistischen Auswertung von Studien an Säugetieren muss mindestens ein Aspekt des (häufig unbekannten) Mechanismus berücksichtigt werden. Beeinflusst die Exposition die Mutter – was sich wiederum auf die Föten im Wurf auswirkt, sollte der Zustand des Wurfs als Ganzes als Beobachtungseinheit (der Effekt, der beobachtet und gemessen wird) verwendet werden, da das Individuum Ergebnisse unter Wurfgeschwistern sind nicht unabhängig. Stellt man hingegen die Hypothese auf, dass die Exposition direkt und unabhängig auf die einzelnen Föten innerhalb des Wurfes einwirkt, so kann man den Fötus sinnvollerweise als Einheit zur statistischen Auswertung heranziehen. Die übliche Praxis besteht darin, den Wurf als Beobachtungseinheit zu zählen, es sei denn, es liegen Beweise dafür vor, dass die Wirkung der Exposition auf einen Fötus unabhängig von der Wirkung auf die anderen Föten im Wurf ist.
Wiley und Corey (1992) beobachteten keinen Plazenta-Resorptionseffekt ähnlich dem von Frölén und Svedenstål. Ein Grund für diese Diskrepanz ist, dass verschiedene Mäusestämme verwendet wurden und die Wirkung spezifisch für den von Frölén und Svedenstål verwendeten Stamm sein könnte. Abgesehen von einem solchen spekulierten Spezieseffekt ist es auch bemerkenswert, dass sowohl Weibchen, die bei 17 μT-Feldern exponiert wurden, als auch Kontrollen in der Wiley-Studie ähnliche Resorptionsfrequenzen aufwiesen wie die exponierten Weibchen in der entsprechenden Frölén-Serie, während die meisten nicht-exponierten Gruppen in der Frölén-Reihe Studie hatte viel niedrigere Frequenzen (siehe Abbildung 1). Eine hypothetische Erklärung könnte sein, dass ein höheres Stressniveau bei den Mäusen in der Wiley-Studie aus dem Umgang mit Tieren während der dreistündigen Periode ohne Exposition resultierte. Wenn dies der Fall ist, könnte eine Wirkung des Magnetfelds vielleicht durch eine Stresswirkung „übertönt“ worden sein. Obwohl es schwierig ist, eine solche Theorie anhand der bereitgestellten Daten definitiv abzulehnen, erscheint sie doch etwas weit hergeholt. Darüber hinaus wäre oberhalb einer solchen konstanten Belastungswirkung mit zunehmender Magnetfeld-Exposition ein „echter“ Magnetfeld-Effekt zu erwarten. In den Daten der Wiley-Studie wurde kein solcher Trend beobachtet.
Die Wiley-Studie berichtet über die Umgebungsüberwachung und die Rotation von Käfigen, um die Auswirkungen unkontrollierter Faktoren zu eliminieren, die innerhalb der Raumumgebung selbst variieren können, wie dies bei Magnetfeldern der Fall ist, während dies bei der Frölén-Studie nicht der Fall ist. Somit ist die Kontrolle „anderer Faktoren“ in der Wiley-Studie zumindest besser dokumentiert. Hypothetisch könnten unkontrollierte Faktoren, die nicht randomisiert wurden, möglicherweise einige Erklärungen liefern. Es ist auch interessant festzustellen, dass das Ausbleiben der Wirkung, das in der Tag-7-Serie der Frölén-Studie beobachtet wurde, anscheinend nicht auf eine Abnahme in den exponierten Gruppen zurückzuführen ist, sondern auf eine Zunahme in der Kontrollgruppe. Daher ist es wahrscheinlich wichtig, Variationen in der Kontrollgruppe zu berücksichtigen, wenn man die unterschiedlichen Ergebnisse der beiden Studien vergleicht.
Studien zu reproduktiven Wirkungen von ELF-Magnetfeldern bei Nagetieren
Es wurden mehrere Studien durchgeführt, hauptsächlich an Nagetieren, mit Feldern von 50–80 Hz. Einzelheiten zu sechs dieser Studien sind in Tabelle 2 aufgeführt. Während andere ELF-Studien durchgeführt wurden, sind ihre Ergebnisse nicht in der veröffentlichten wissenschaftlichen Literatur erschienen und sind im Allgemeinen nur als Abstracts von Konferenzen erhältlich. Im Allgemeinen handelt es sich um „zufällige Effekte“, „keine beobachteten Unterschiede“ und so weiter. Eine Studie fand jedoch eine verringerte Anzahl äußerer Anomalien bei CD-1-Mäusen, die einem Feld von 20 mT, 50 Hz ausgesetzt waren, aber die Autoren schlugen vor, dass dies ein Selektionsproblem widerspiegeln könnte. Es wurde über einige wenige Studien mit anderen Tierarten als Nagetieren (Rhesusaffen und Kühe) berichtet, wiederum offenbar ohne Beobachtungen nachteiliger Expositionswirkungen.
Tabelle 2. Teratologische Studien mit Ratten oder Mäusen, die bei 15–60 Hz sinusförmigen oder rechteckig gepulsten Magnetfeldern exponiert wurden
|
Magnetfeld-Exposition |
||||||
|
Studie |
Betreff1 |
Frequenz |
Amplitude |
Beschreibung |
Belichtungsdauer |
Die Ergebnisse |
|
Rivas und Rius |
25 Schweizer Mäuse |
50 Hz |
83 μT, 2.3 mT |
Gepulst, 5 ms Impulsdauer |
Vor und während der Schwangerschaft und des Wachstums der Nachkommen; insgesamt 120 Tage |
Keine signifikanten Unterschiede bei der Geburt in irgendeinem gemessenen Parameter; vermindertes männliches Körpergewicht im Erwachsenenalter |
|
Zeccaet al. (1985) |
10 SD-Ratten |
50 Hz |
5.8 mT |
Tag 6-15 der Schwangerschaft, |
Keine wesentlichen Unterschiede |
|
|
Tribukait und Cekan (1987) |
35 C3H-Mäuse |
50 Hz |
1 μT, 15 μT |
Rechteckwellenformen, 0.5 ms Dauer |
Tag 0-14 der Schwangerschaft, |
Keine wesentlichen Unterschiede |
|
Salzinger und |
41 Nachkommen von SD-Ratten. Es werden nur männliche Welpen verwendet |
60 Hz |
100 μT (rms). Auch elektrisch |
Einheitlich zirkular polarisiert |
Tag 0-22 der Schwangerschaft und |
Geringerer Anstieg der Operandenantwort während des Trainings, beginnend im Alter von 90 Tagen |
|
McGivern und |
11 Nachkommen von SD-Ratten. Es werden nur männliche Welpen verwendet. |
15 Hz |
800 μT (Spitze) |
Rechteckwellenformen, 0.3 ms Dauer |
Tag 15-20 der Schwangerschaft, |
Territoriales Geruchsmarkierungsverhalten im Alter von 120 Tagen reduziert. |
|
Huuskonenet al. |
72 Wistar-Ratten |
50 Hz |
12.6 μT (rms) |
Sinusförmig |
Tag 0-12 der Schwangerschaft, |
Mehr Föten/Wurf. Kleinere Skelettfehlbildungen |
1 Anzahl der Tiere (Mütter) in der höchsten angegebenen Expositionskategorie, sofern nicht anders angegeben.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, wurde ein breites Spektrum an Ergebnissen erhalten. Diese Studien sind schwieriger zusammenzufassen, da es so viele Variationen in den Expositionsschemata, den untersuchten Endpunkten sowie anderen Faktoren gibt. Der Fötus (oder der überlebende, „ausgeschlachtete“ Welpe) war die Einheit, die in den meisten Studien verwendet wurde. Insgesamt ist klar, dass diese Studien keine schwerwiegenden teratogenen Wirkungen einer Magnetfeld-Exposition während der Schwangerschaft zeigen. Wie oben erwähnt, scheinen „geringfügige Skelettanomalien“ bei der Bewertung menschlicher Risiken nicht von Bedeutung zu sein. Die Ergebnisse von Verhaltensstudien von Salzinger und Freimark (1990) sowie McGivern und Sokol (1990) sind interessant, begründen aber weder aus verfahrenstechnischer Sicht (Einsatz des Fötus) noch Hinweise auf gesundheitliche Risiken am Bildschirmarbeitsplatz , und für McGivern eine andere Frequenz) oder von Effekten.
Zusammenfassung spezifischer Studien
Verhaltensretardierung 3–4 Monate nach der Geburt wurde bei den Nachkommen exponierter Weibchen von Salzinger und McGivern beobachtet. Diese Studien scheinen einzelne Nachkommen als statistische Einheit verwendet zu haben, was fraglich sein kann, wenn die geforderte Wirkung auf eine Wirkung auf die Mutter zurückzuführen ist. Auch in der Salzinger-Studie wurden die Welpen während der ersten 8 Tage nach der Geburt exponiert, so dass diese Studie mehr als nur reproduktive Gefahren beinhaltete. In beiden Studien wurde eine begrenzte Anzahl von Würfen verwendet. Darüber hinaus können diese Studien nicht als gegenseitige Bestätigung der Ergebnisse angesehen werden, da die Expositionen zwischen ihnen stark variierten, wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist.
Abgesehen von einer Verhaltensänderung bei den exponierten Tieren stellte die McGivern-Studie ein erhöhtes Gewicht einiger männlicher Geschlechtsorgane fest: der Prostata, der Samenbläschen und der Nebenhoden (alle Teile des männlichen Fortpflanzungssystems). Die Autoren spekulieren darüber, ob dies mit der Stimulation einiger Enzymspiegel in der Prostata in Verbindung gebracht werden könnte, da bei 60 Hz Wirkungen von Magnetfeldern auf einige in der Prostata vorhandene Enzyme beobachtet wurden.
Huuskonen und Mitarbeiter (1993) stellten eine Zunahme der Zahl der Föten pro Wurf fest (10.4 Föten/Wurf in der 50-Hz-exponierten Gruppe gegenüber 9 Föten/Wurf in der Kontrollgruppe). Die Autoren, die ähnliche Trends in anderen Studien nicht beobachtet hatten, spielten die Bedeutung dieses Ergebnisses herunter, indem sie feststellten, dass es „eher zufällig als eine tatsächliche Wirkung des Magnetfelds sein könnte“. 1985 berichteten Rivas und Rius über einen anderen Befund mit einer etwas geringeren Anzahl von Lebendgeburten pro Wurf bei exponierten im Vergleich zu nicht exponierten Gruppen. Der Unterschied war statistisch nicht signifikant. Sie führten die anderen Aspekte ihrer Analysen sowohl auf der Basis „pro Fötus“ als auch „pro Wurf“ durch. Die festgestellte Zunahme geringfügiger Skelettfehlbildungen wurde nur bei der Analyse mit dem Fötus als Beobachtungseinheit beobachtet.
Empfehlungen und Zusammenfassung
Trotz des relativen Mangels an positiven, konsistenten Daten, die Auswirkungen auf die Fortpflanzung bei Menschen oder Tieren belegen, sind Versuche zur Replikation der Ergebnisse einiger Studien immer noch gerechtfertigt. Diese Studien sollten versuchen, die Schwankungen bei Expositionen, Analysemethoden und verwendeten Tierstämmen zu verringern.
Im Allgemeinen haben die experimentellen Studien, die mit 20-kHz-Magnetfeldern durchgeführt wurden, etwas unterschiedliche Ergebnisse geliefert. Bei strikter Einhaltung des Wurfanalyseverfahrens und der statistischen Hypothesenprüfung wurden bei Ratten keine Wirkungen gezeigt (obwohl in beiden Studien ähnliche nicht signifikante Befunde gemacht wurden). Bei Mäusen waren die Ergebnisse unterschiedlich, und derzeit scheint keine einzige kohärente Interpretation möglich. Bei 50 Hz-Magnetfeldern ist die Situation etwas anders. Epidemiologische Studien, die für diese Häufigkeit relevant sind, sind rar, und eine Studie weist auf ein mögliches Risiko einer Fehlgeburt hin. Im Gegensatz dazu haben die experimentellen Tierstudien keine Ergebnisse mit ähnlichen Ergebnissen hervorgebracht. Insgesamt belegen die Ergebnisse keinen Effekt extrem niederfrequenter Magnetfelder von Bildschirmgeräten auf den Ausgang von Schwangerschaften. Die Gesamtheit der Ergebnisse lässt daher keinen Einfluss von VLF- oder ELF-Magnetfeldern von Bildschirmgeräten auf die Wiedergabe vermuten.