Studie Immunzellen: was Handystrahlung im Labor mit Abwehrzellen macht

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Dipl.-Ing. (FH) Christian Bernd Bauer
Makroaufnahme: konzentrische Wellen, die von einem Ursprungspunkt aus durch ein dunkles zähes Medium nach außen laufen, entlang einer Diagonale angeordnet, die von links unten in die Tiefe läuft; vorn scharf, hinten sich auflösend.

Die Studie Immunzellen zeigt im Labor, dass menschliche Abwehrzellen nach 4 Stunden Handystrahlung deutlich weniger Abwehrstoffe bilden konnten. Zellen mit dem QiOne® 2 Pro daneben behielten ihre Leistung zu einem großen Teil. Dazu tauchen meist vier Fragen auf: Was sind Neutrophile, warum sind Sauerstoffradikale ein gutes Zeichen, was bedeuten die beiden Prozentwerte, und wie nah am Alltag war der Versuch? Die kurzen Antworten: Neutrophile stellen laut Dartsch (2021) rund 60 Prozent der weißen Blutkörperchen und bilden die erste Abwehrlinie. Ihre Radikale sind ihr Werkzeug gegen Keime, weniger Radikale heißt hier weniger Abwehrleistung. Ohne Schutz blieben laut Studie 60,5 Prozent dieser Leistung übrig, mit QiOne® 2 Pro 84,7 Prozent. Und das Handy lag 4 Stunden direkt an den Zellgefäßen, gemessen wurde an Zellen in einer Laborflasche, nicht am Menschen.

Was sind Neutrophile?

Neutrophile sind weiße Blutkörperchen, die als erste Zellen der angeborenen Abwehr eindringende Bakterien und Pilze aufspüren und unschädlich machen. Ihr Name kommt aus der Färbetechnik: Sie nehmen neutrale Farbstoffe auf. Der Zellbiologe Peter C. Dartsch beschreibt sie in der Einleitung seiner Studie so.

„Neutrophils are the most abundant type of granulocytes which make up about 60% of all white blood cells in humans and are normally found in the bloodstream."
(Dartsch PC, QiOne® 2 Pro – Investigations on its Potential for the Exclusion of Unwanted Cellular Effects of Mobile Phone Radiation, Japan Journal of Medicine 4(1), 2021, S. 484, Einleitung).

Sinngemäß übersetzt: Neutrophile sind die häufigste Art der Granulozyten, sie machen beim Menschen etwa 60 Prozent aller weißen Blutkörperchen aus und kreisen normalerweise im Blut.

Die Übersichtsarbeit von Witko-Sarsat und Kollegen aus dem Jahr 2000 fasst ihre Aufgaben auf 37 Seiten zusammen. Drei davon sind für die Studie wichtig:

  • Schnell vor Ort: Neutrophile gehören zu den ersten Zellen, die an einer Entzündungsstelle ankommen.
  • Fressen: Sie nehmen Keime in sich auf und schließen sie in einem Bläschen ein.
  • Abtöten: Im Bläschen setzen sie hochreaktive Sauerstoffverbindungen frei.

Der dritte Punkt ist die Größe, die Prof. Dr. P. C. Dartsch gemessen hat. Wer verstehen will, was die Prozentzahlen auf der Studienseite bedeuten, braucht deshalb zuerst einen Blick auf diese Sauerstoffverbindungen.

Warum sind Sauerstoffradikale in dieser Studie ein gutes Zeichen?

Der oxidative Burst ist ein kurzer, heftiger Schub, in dem eine aktivierte Abwehrzelle große Mengen Superoxid bildet, ein Sauerstoffradikal mit einem ungepaarten Elektron. Im Alltag gelten Radikale als Schadstoffe, die Zellen altern lassen. Bei Neutrophilen ist das anders: Hier sind sie eine Waffe, die gezielt gegen Keime eingesetzt wird.

Gebildet wird das Superoxid von einem Enzym namens NADPH-Oxidase. Der Blutforscher Bernard M. Babior hat 1999 in der Fachzeitschrift Blood beschrieben, wie dieses Enzym in ruhenden Zellen zerlegt vorliegt und sich erst bei Alarm zusammensetzt. Ein Neutrophil kann seine Radikalproduktion also auf Kommando hochfahren.

Genau dieses Hochfahren hat die Studie ausgelöst und gemessen. Dafür bekamen die Zellen einen chemischen Reiz, den Stoff Phorbol-12-Myristat-13-Acetat. Die Messung lief über einen Farbstoff:

  1. Im Messgefäß lag der Farbstoff WST-1.
  2. Das Superoxid der Zellen spaltete den Farbstoff, die Lösung färbte sich.
  3. Ein Lesegerät maß die Farbe laut Dartsch (2021) bis zu 45 Minuten lang.
  4. Je kräftiger die Farbe, desto mehr Superoxid hatten die Zellen gebildet.

Das Verfahren haben An S. Tan und Michael V. Berridge im Jahr 2000 als einfachen Farbtest für aktivierte Neutrophile veröffentlicht. Für dich heißt das: Ein hoher Messwert steht in dieser Studie für Zellen, die ihre Abwehrarbeit noch voll leisten können. Ein niedriger Wert steht für Zellen, die geschwächt sind.

Woher stammen die Immunzellen der Studie?

HL-60 ist eine menschliche Zelllinie, also eine Zellsorte, die sich im Labor unbegrenzt vermehren lässt. Steven J. Collins und Kollegen haben sie 1977 in der Fachzeitschrift Nature beschrieben. Seitdem gehört sie zu den Standardmodellen für Blutzellen.

Frische Neutrophile aus dem Blut leben nur kurz und lassen sich schlecht über Wochen vergleichen. Deshalb arbeiten Labore gern mit HL-60-Zellen und lassen sie zu Neutrophilen ausreifen. In der Studie lief das laut Methodenteil von Dartsch (2021) so ab:

  • Herkunft: Die Zellen kamen von der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) in Braunschweig.
  • Ausreifung: Ein Zusatz von 1,5 Prozent Dimethylsulfoxid (DMSO) im Nährmedium ließ sie über 6 Tage zu funktionsfähigen Neutrophilen werden.
  • Zeitraum: Die Versuche liefen über mehr als einen Monat, in den Passagen 31 bis 36.
  • Kultur: Die Zellen wuchsen bei 37 Grad Celsius und 5 Prozent Kohlendioxid.

Dass ausgereifte HL-60-Zellen tatsächlich Superoxid bilden, haben Olaf Teufelhofer und Kollegen 2003 gezeigt. Sie besitzen dieselbe NADPH-Oxidase wie Neutrophile aus dem Blut und eignen sich deshalb für genau diesen Farbtest.

Der Vorteil für den Versuch: Alle Flaschen enthielten Zellen derselben Herkunft im selben Zustand. Unterschiede im Ergebnis lassen sich so auf die Behandlung zurückführen und nicht auf Unterschiede zwischen Spendern.

Wie lief der Versuch mit dem Handy ab?

Eine Expositionsstudie ist ein Versuch, bei dem Zellen gezielt einem Einfluss ausgesetzt und danach mit unbehandelten Zellen verglichen werden. Hier war der Einfluss die Strahlung eines aktiv sendenden Smartphones. Den Ablauf beschreibt Dartsch (2021) in sechs Schritten:

  1. Ein handelsübliches Smartphone mit einem SAR-Wert von 0,76 Watt pro Kilogramm lag in einem kleinen, beheizten Brutkasten.
  2. Zwei Zellflaschen standen auf dem Display, zwei unter der Rückseite nahe Akku und Antenne.
  3. Das Handy übertrug mit Pausen Sprache, WLAN war eingeschaltet, das Display aus.
  4. Die Bestrahlung dauerte 4 Stunden bei 37 Grad Celsius, einmal ohne und einmal mit QiOne® 2 Pro zwischen den Flaschen.
  5. Kontrollzellen lagen gleich lang in einem zweiten Brutkasten ohne Handy.
  6. Nach weiteren 20 Stunden im normalen Brutschrank löste das Labor den oxidativen Burst aus und maß ihn.

Die vier Positionen haben einen Grund. Die Flaschen auf dem Display entsprechen der Strahlrichtung zum Nutzer hin, die Flaschen unter der Rückseite der Richtung vom Nutzer weg. So zeigt der Versuch auch, ob es eine Rolle spielt, wo am Handy die Zellen liegen.

Durchgeführt wurden 3 unabhängige Versuchsreihen, je mit vier Flaschen. Ausgewertet hat der Autor mit dem Wilcoxon-Mann-Whitney-Test, einem Verfahren für kleine Stichproben, das keine Normalverteilung voraussetzt.

Was bedeuten 60,5 und 84,7 Prozent in der Studie?

Ein Prozentwert der Kontrolle ist ein Messwert, der auf die unbestrahlten Zellen bezogen wird: Deren Radikalbildung zählt als 100 Prozent. Alle anderen Werte sagen, wie viel davon nach der Bestrahlung übrig war.

Zellflaschen Radikalbildung in Prozent der Kontrolle
ohne Handy (Kontrolle) 100
Handy mit QiOne® 2 Pro daneben 84,7 ± 7,0
Handy ohne Schutz 60,5 ± 3,9

Alle Werte: Dartsch 2021, Abschnitt Ergebnisse; Mittelwert ± Standardabweichung aus 3 Versuchen, über alle vier Positionen gemittelt.

Daraus lassen sich zwei Lesarten rechnen, beide aus denselben Mittelwerten:

  • Verlust: Ohne Schutz fehlten 39,5 Prozentpunkte zur Kontrolle, mit Schutz 15,3 Prozentpunkte. Der Verlust war mit QiOne® 2 Pro also um gut 60 Prozent kleiner.
  • Abstand: Geschützte Zellen bildeten 24,2 Prozentpunkte mehr Radikale als ungeschützte. Bezogen auf den ungeschützten Wert sind das rund 40 Prozent mehr, gerechnet aus den Mittelwerten bei Dartsch (2021).

Der Unterschied zwischen geschützten und ungeschützten Zellen war laut Studie hochsignifikant, mit p ≤ 0,01. Die Kontrolle erreichten die geschützten Zellen nicht ganz, das hält der Autor selbst fest.

Die Position am Handy spielte eine Rolle. Ungeschützt blieben oben rechts auf dem Display nur etwa 50 Prozent der Radikalbildung übrig, unten links an der Rückseite etwa 65 Prozent, so Dartsch (2021). Die geschützten Zellen lagen an allen vier Positionen höher als die ungeschützten. Die Einzelwerte zeigt Abbildung 2 auf der Seite zur Studie Immunzellen.

Wie nah am Alltag war der Versuchsaufbau?

Die spezifische Absorptionsrate, kurz SAR, gibt an, wie viel Strahlungsenergie ein Körper je Kilogramm aufnimmt, und ist der übliche Kennwert eines Handys. Das Gerät im Versuch hatte laut Dartsch (2021) einen SAR-Wert von 0,76 Watt pro Kilogramm. Das Bundesamt für Strahlenschutz nennt für Kopf und Rumpf einen Grenzwert von 2 Watt pro Kilogramm. Das Versuchshandy lag damit deutlich unter diesem Grenzwert.

Wärmewirkung und andere Wirkungen der Strahlung hat die Studie nicht getrennt. Der Autor begründet das so: Beim Telefonieren und im WLAN treten beide zugleich auf. Für die Einordnung bedeutet das dreierlei:

  • Abstand: Die Zellflaschen lagen direkt auf dem Display oder unter der Rückseite, also enger am Gerät als dein Ohr bei einem üblichen Telefonat.
  • Dauer: 4 Stunden am Stück aktiv sendend ist länger als die meisten Gespräche.
  • Umgebung: In der Flasche fehlt alles, was Blutzellen im Körper umgibt, von Haut und Gewebe bis zum Blutfluss.

Der Versuch bildet also eine starke, gleichmäßige Belastung ab. Er beantwortet die Frage, ob Abwehrzellen unter solchen Bedingungen messbar reagieren. Wie stark der Effekt bei einem Telefonat mit dem Handy am Ohr ausfällt, beantwortet er nicht.

Was erklärt die Immunzellen-Studie, und was bleibt offen?

In vitro heißt „im Glas": Gemessen wird an Zellen außerhalb eines lebenden Körpers. Die Immunzellen-Studie von 2021 ist eine solche In-vitro-Arbeit. Ihre Aussagekraft hängt an fünf Eckdaten, die alle in der Publikation stehen:

  • Zellen: HL-60, eine menschliche Zelllinie, im Labor zu Neutrophilen ausgereift.
  • Umfang: 3 unabhängige Versuche mit je vier Zellflaschen.
  • Labor: ein Institut, die Dartsch Scientific GmbH in Wagenfeld.
  • Gerät: von Qi Blanco für die Versuche bereitgestellt.
  • Menschen: Eine Studie am Menschen zu dieser Frage gibt es bisher nicht.

Zur Erklärung verweist der Autor auf kohärentes Wasser. Gemeint ist ein geordneter Zustand von Wassermolekülen, den der Gitterchip im QiOne® 2 Pro laut Hersteller anregt. Der Körper besteht je nach Alter zu 60 bis 75 Prozent aus Wasser, so Dartsch (2021). Ein geordnetes System könnte äußere Felder abschirmen, ähnlich wie ein Faradayscher Käfig. Der Autor schreibt in der Diskussion selbst, dass sich über den Mechanismus derzeit nur spekulieren lässt. Gemessen hat die Studie den Effekt, nicht den Mechanismus.

Eine Schwesterstudie aus demselben Labor hat 2021 Darmzellen untersucht. Dort fiel die Dichtigkeit einer ungeschützten Zellschicht nach Handystrahlung auf 6 Prozent der Kontrolle, mit QiOne® 2 Pro blieben 72,6 Prozent (Dartsch 2021, Applied Cell Biology). Zwei Zelltypen, zwei Messgrößen, dieselbe Richtung: Das macht die Befunde stimmiger, ersetzt aber keine Bestätigung durch ein zweites, unabhängiges Labor.

Was sagt der Studienautor zur Schutzwirkung?

Die Schlussfolgerung ist der Kernsatz, mit dem ein Autor sein Ergebnis auf den Punkt bringt. Prof. Dr. P. C. Dartsch schreibt im Abstract, in der deutschen Übersetzung des Hauses.

„Die Wirksamkeit des angeborenen Immunsystems, die in vivo durch Mobilfunkstrahlung vermindert werden könnte, wird in der vorliegenden Studie durch QiOne® 2 Pro deutlich verbessert."
(Dartsch PC, QiOne® 2 Pro – Investigations on its Potential for the Exclusion of Unwanted Cellular Effects of Mobile Phone Radiation, Japan Journal of Medicine 4(1), 2021, S. 484-488, Abstract, Schlussfolgerung; Übersetzung des Hauses).

Die Grenze gehört direkt daneben. Der Satz beschreibt Zellen in einer Laborflasche, eine menschliche Zelllinie in 3 Versuchsreihen, mit einem Gerät, das der Hersteller gestellt hat. Über die Wirkung im lebenden Menschen sagt er nichts aus. Für dich heißt das: Du kennst jetzt die Messung hinter den Balken, den Abstand zwischen den beiden Balken und die Frage, die eine Studie am Menschen noch beantworten muss. Die vollständige Publikation auf Deutsch, die Abbildungen und das englische Original findest du auf der Seite zur Studie Immunzellen. Alle Arbeiten im Überblick stehen auf der Studienübersicht.

Häufige Fragen zur Studie Immunzellen

Wurde die Immunzellen-Studie an Menschen durchgeführt?

Nein. Gemessen wurde an HL-60-Zellen, die im Labor zu Neutrophilen ausgereift waren, in Zellkulturflaschen. Eine Studie am Menschen zu dieser Frage gibt es bisher nicht.

Warum ist mehr Radikalbildung hier besser?

Neutrophile bilden Superoxid, um Keime abzutöten. Eine hohe Radikalbildung nach dem Reiz zeigt, dass die Zellen ihre Abwehrarbeit noch leisten können.

Was bedeuten 60,5 und 84,7 Prozent?

Die unbestrahlten Zellen zählen als 100 Prozent. Ohne Schutz blieben nach der Bestrahlung 60,5 Prozent ihrer Radikalbildung, mit QiOne® 2 Pro daneben 84,7 Prozent.

Wie lange lag das Handy an den Zellen?

4 Stunden, aktiv sendend mit Sprache und WLAN, mit einem SAR-Wert von 0,76 Watt pro Kilogramm. Danach ruhten die Zellen laut Studie 20 Stunden, bevor gemessen wurde.

Wer hat die Immunzellen-Studie geleitet?

Prof. Dr. P. C. Dartsch, Dartsch Scientific GmbH in Wagenfeld. Erschienen ist sie am 30. April 2021 im Japan Journal of Medicine. Das Gerät stellte Qi Blanco bereit.

Kernaussagen zur Studie Immunzellen

  • Neutrophile machen laut Dartsch (2021) rund 60 Prozent der weißen Blutkörperchen aus und bilden die erste Abwehrlinie.
  • Ihre Sauerstoffradikale sind ein Werkzeug gegen Keime; mehr Radikalbildung heißt hier mehr Abwehrleistung.
  • Ohne Schutz blieben nach 4 Stunden Handystrahlung 60,5 Prozent der Radikalbildung übrig.
  • Mit QiOne® 2 Pro daneben blieben 84,7 Prozent, der Unterschied war mit p ≤ 0,01 hochsignifikant.
  • Je nach Position am Handy lag der ungeschützte Wert zwischen etwa 50 und 65 Prozent.
  • Die Zellen lagen direkt am Handy, näher und länger als bei einem Telefonat.
  • Die Studie ist eine Laborarbeit an einer menschlichen Zelllinie; eine Studie am Menschen steht noch aus.

Quellen und weiterführende Literatur