Einfluss statischer Magnetfelder auf Fortpflanzung und Entwicklung

In den letzten Jahrzehnten wurde die Magnet-Resonanz-Tomographie zunehmend auch bei schwangeren Frauen und in der Gynäkologie zur Diagnostik benutzt. Die Entwicklung leistungsfähigerer Tomographen mit höheren Flussdichten zur Verbesserung der Bildqualität erfordert die Überprüfung der biologischen Sicherheit.

Im Forschungsvorhaben "Auswirkungen wiederholter Exposition mit starken statischen Magnetfeldern des MRT auf die Endpunkte Fortpflanzung und Entwicklung im Tiermodell" untersuchten Wissenschaftler an der Universität Duisburg-Essen im Zeitraum von 2008 bis 2011 an Versuchstieren, ob und gegebenenfalls welchen Einfluss starke statische Magnetfelder auf die Entwicklung von Spermien bei männlichen erwachsenen Mäusen sowie auf die Schwangerschaft und die Entwicklung der Embryonen bei weiblichen Mäusen haben. Zudem wurde die Fruchtbarkeit männlicher und weiblicher Mäuse, die während ihrer gesamten Embryonalentwicklung täglich statischen Magnetfeldern ausgesetzt worden waren, getestet.

Die Ergebnisse haben vor allem Bedeutung für die Sicherheit schwangerer Patientinnen sowie des medizinischen Personals.

Mäuse in und vor dem Tomographen Quelle: Universität Duisburg-Essen

Methode

Männliche und schwangere weibliche Mäuse wurden 21 Tage lang täglich 75 Minuten im Isozentrum und am Eingang eines 1,5 Tesla und eines 7 Tesla Magnet-Resonanz-Tomographen exponiert oder zur Kontrolle scheinexponiert (0 Tesla).

Exponierte Männchen und Weibchen

Die Fruchtbarkeit der exponierten Männchen wurde anhand der Spermienvitalität und Morphologie sowie der Beschaffenheit der Hoden untersucht und war nicht negativ beeinflusst. Bei Weibchen zeigte sich kein Einfluss der Magnetfeldexposition auf Schwangerschaftsrate, Schwangerschaftsdauer, Wurfgröße und Geschlechterverteilung der Jungtiere. Es wurden keine Resorptionen (Verlust von Embryonen) beobachtet.

Während der Embryonalentwicklung exponierte Jungtiere

Bei den während der embryonalen Entwicklung exponierten Jungtieren wurden keine Fehlbildungen (Nabelschnurbruch, Hirnbruch, Fehlbildungen von Gliedmaßen) beobachtet. Fehlbildungen der Augenanlagen traten sehr selten auf und zeigten keinen Einfluss der Magnetfeldexposition, waren also bei nicht exponieren Tieren gleich häufig wie bei exponierten.

Bei den meisten während der embryonalen Entwicklung exponierten Gruppen zeigte sich gegenüber den Kontrollen eine leicht verzögerte Entwicklung in Bezug auf Gewicht und das Öffnen der Augen, wobei die bei sieben Tesla exponierten Tiere am wenigsten betroffen waren. Alle Werte lagen im normalen physiologischen Bereich und die Tiere waren gesund.

Maus der Linie C57BL/6 Quelle: Zentralinstitut für seelische Gesundheit Mannheim

Fruchtbarkeit der Jungtiere

Es zeigte sich kein Einfluss der Magnetfeldexposition auf Hoden und Spermien bei den jungen, während ihrer embryonalen Entwicklung exponierten Männchen. Bei Verpaarung mit nicht exponierten Weibchen waren diese Männchen, gemessen an der Schwangerschaftsrate, genauso fruchtbar wie scheinexponierte Tiere.

Die Exposition von jungen Weibchen während ihrer Embryonalentwicklung zeigte nach Verpaarung mit nicht exponierten Männchen keinen Einfluss auf die Schwangerschaftsrate, Anzahl der Embryonen und die Resorptionsrate. Die Weibchen, die während ihrer Embryonalentwicklung mit statischen Magnetfeldern exponiert worden waren, wiesen aber signifikant leichtere Plazenten auf und bei sieben Tesla waren auch die Embryonen signifikant leichter. Das geringere Gewicht der Embryonen und Plazenten könnte einen negativen Einfluss der Exposition darstellen, allerdings waren alle Embryonen gesund und normal entwickelt.

Diskussion

Die Tiere zeigten während der Exposition Verhaltensänderungen, indem sie sich deutlich weniger bewegten als nicht exponierte Tiere. Das lässt darauf schließen, dass sie die Felder wahrgenommen hatten. Aus der Fachliteratur gibt es Hinweise darauf, dass Nagetiere statische Magnetfelder wahrnehmen und als unangenehm empfinden. Dies könnte Stress verursacht haben, der dann zu der beobachteten Entwicklungsverzögerung geführt haben könnte.

Dass Stress die embryonale Entwicklung beeinträchtigt, ist aus der Fachliteratur bekannt. Das Forschungsvorhaben zur kognitiven Leistungsfähigkeit hat gezeigt, dass bei Menschen eine Exposition bis zu sieben Tesla keinen messbaren Stress verursacht. Bei Frauen ist dieser Wirkmechanismus deswegen eher unwahrscheinlich.

Die statistische Auswertung der Studie war so angelegt, dass auch geringfügige Effekte möglichst nicht übersehen wurden. Es wurde nicht für multiple Tests korrigiert. Das hat den Vorteil, dass mögliche negative gesundheitliche Auswirkungen nicht übersehen werden und damit weitestgehend ausgeschlossen werden können. Nachteilig ist, dass falsch positive Ergebnisse möglich sind. Ob dies auf die Entwicklungsverzögerung zutrifft, kann weder bestätigt noch ausgeschlossen werden.

Das kognitive und emotionale Verhalten der während der Embryonalentwicklung exponierten Jungtiere wurde in einem weiterführenden Vorhaben untersucht. Dabei zeigte sich keine Verzögerung in der Entwicklung des Nervensystems und des Verhaltens.

Zusammenfassung

Die Fruchtbarkeit von männlichen sowie der Schwangerschaftsverlauf bei weiblichen Mäusen waren durch eine wiederholte starke Magnetfeldexposition nicht beeinträchtigt.

Die während der embryonalen Entwicklung exponierten Jungtiere zeigten keine gesundheitlich relevanten Einflüsse der Exposition, aber eine gegenüber den Kontrollen leicht verzögerte Entwicklung in Bezug auf das Gewicht und das Öffnen der Augen. Es besteht die Möglichkeit, dass die Entwicklungsverzögerung durch Stress während der Exposition verursacht wurde.