Metabolizm krwinek czerwonych oraz powinowactwo hemoglobiny do tlenu: wpływ pola magnetycznego BEMER 3000 na zdrowych dorosłych.

Prof. Krzysztof Spodaryk, Instytut Rehabilitacji AWF, Kraków

Streszczenie: U 17 zdrowych mężczyzn (w wieku 26 - 46 lat) zbadano wpływ pola magnetycznego BEMER 3000 na metabolizm krwinek czerwonych (RBC) po 9 i 18 dniach ekspozycji na to promieniowanie. Przed ekspozycją (dzień 0) oraz w odpowiednich punktach czasowych (odpowiednio dzień 9 i 18) pobrane zostały próbki krwi w celu oceny krzywej dysocjacji tlenu przy pomocy analizatora Hemox (TCS, USA). Powinowactwo hemoglobiny do tlenem było analizowane jako p50. W każdej próbce krwi zmierzono również pH wewnątrz krwinek czerwonych. Przy pomocy spektrofotometrii określono stężenie ATP i 2,3 DPG (2,3 dwufosfoglicerol) w krwinkach czerwonych. Nie stwierdzono statystycznie znamiennej różnicy w zakresie stężeń metabolitów krwinek czerwonych (ATP oraz 2,3 DPG) ani p50 między dniem 0 a dniem 9.
Stwierdzono niewielki wzrost stężenia ATP (ale nie znamienny). Po 18 dniach ekspozycji stężenie ATP wzrosło o 18% (p < 0,01), a 2,3 DPG o 10% (p < 0,05). Wartość p50 nie uległa statystycznie znamiennej zmianie między dniem 0 a dniem 9, między dniem 0 a dniem 18 ani między dniem 9 a dniem 18. Jednoczesny wzrost stężeń ATP i 2,3 DPG w wyniku ekspozycji na promieniowanie elektromagnetyczne może odpowiadać stymulacji glikolizy w krwinkach czerwonych lub poboru glukozy przez krwinki czerwone, co prawdopodobnie doprowadza do aktywacji jednego z trzech głównych enzymów (kinazy pirogronianowej, heksokinazy, fosfofruktokinazy). Paradoksalnie, wzrost stężenia 2,3 DPG nie wpłynął na powinowactwo hemoglobiny do tlenu. Brak wpływu na p50 w niniejszym badaniu może być tłumaczony dwojako: wzrost 2,3 DPG jest niewystarczający do zmiany krzywej dysocjacji tlenu lub też pole elektromagnetyczne wywołuje inne zjawiska (np. zmiany właściwości przepływu krwinek czerwonych i/lub właściwości błony komórkowej), które mogą wpływać na wartość p50. Jednakże, z uwagi na fakt, że zarówno ATP jak i 2,3 DPG są związkami wysokoenergetycznymi mogą one poprawiać utlenowanie tkanek czy to poprzez wpływ na powinowactwo hemoglobiny do tlenu czy też poprzez wpływ na równowagę hemodynamiczną i morfologiczną krwinek czerwonych.

Słowa kluczowe: metabolizm krwinek czerwonych, powinowactwo do tlenu, proces starzenia się

WPROWADZENIE

Terapia chorób i zaburzeń, wynikających z niedokrwienia, związanych z procesem starzenia się pozostaje istotnym problemem klinicznym. Wspólnym mianownikiem wszystkich tych schorzeń jest zmniejszona dostawa tlenu, powodująca niedotlenienie różnych narządów - np. nóg, mózgu czy serca. Transport tlenu z płuc do tkanek zachodzi dzięki hemoglobinie zawartej w krwinkach czerwonych. Stopień związania tlenu z hemoglobiną najlepiej ilustruje krzywa dysocjacji tlenu. Kształt i umiejscowienie krzywej zależy od ciśnienia parcjalnego tlenu przy połowicznym wysyceniu hemoglobiny tlenem (saturacji, p50) a to z kolei zależy od kilku innych czynników jak: pH, pCO2, temperatury, stężenia 2,3 dwufosfoglicerolu (2,3 DPG) oraz stężenia trójfosforanu adenozyny (ATP). 2,3 DPG i ATP są metabolitami krwinek czerwonych, które zmniejszają powinowactwo hemoglobiny do tlenu i tym samym ułatwiają jego odłączanie w tkankach. Wśród mechanizmów wpływających korzystnie na utlenowanie tkanek należy wymienić te, które wpływają na metabolizm krwinek czerwonych oraz powinowactwo hemoglobiny do tlenu. W niniejszym badaniu obserwowaliśmy końcowy efekt ekspozycji na pole elektromagnetyczne na stężenia ATP i 2,3 DPG u zdrowych dorosłych.

MATERIAŁY I METODY

Badani: W badaniu uczestniczyło 17 zdrowych mężczyzn (w wieku 27,3 +/- 7,4 lat, o masie ciała 68,3 +/- 6,4 kg), którzy wcześniej wyrazili pisemną zgodę na udział w tym badaniu. Badani byli poddawani działaniu pola elektromagnetycznego (Bemer 3000, Niemcy) przez 3 tygodnie, w każdym z tygodni po 6 dni. Próbki krwi: Próbki krwi pobierane były z nakłucia żylnego na początku badania (dzień 0) oraz w 9 (dzień 9) i 18 (dzień 18) dniu w czasie ekspozycji na działanie pola elektromagnetycznego. Nie stosowano opaski uciskowej przy pobieraniu krwi w celu zminimalizowania zastoju żylnego. Ocena parametrów biochemicznych: Po upłynięciu odpowiedniego okresu czasu ekspozycji na działanie pola elektromagnetycznego próbki krwi pobierano do schłodzonych naczyń z dodatkiem EDTAK3 (w ilości około 1 mg/ml). Za pomocą wirowania (10000 obrotów na minutę) w szklanych rurkach określano wartość hematokrytu. Krzywa dysocjacji tlenu była określana za pomocą analizatora Hemox (TCS Southampton, USA). W metodzie tej wykorzystuje się spektrofotometrię dwóch długości fal świetlnych oraz elektrodę tlenową Clark'a. Próbki krwi były umieszczane w buforze (Tris, pH 7,40) a powinowactwo hemoglobiny do tlenu było określane jako p50: ciśnienie parcjalne tlenu, przy którym uzyskiwana jest 50% saturacja hemoglobiny. W celu oceny stężeń metabolitów krwinek czerwonych, próbki krwi przesączane były przez ?? celulozę oraz suchą celulozę mikrokrystaliczną (Sigma, St. Louis, USA), dzięki czemu z krwi pełnej usuwane były leukocyty i płytki krwi. Stężenia ATP i 2,3 DPG były wyznaczane za pomocą metody spektrofotometrycznej przy użyciu odczynników dostarczonych przez firmę Sigma (odpowiednio zestaw 366 UV i 35 UV) a wyniki wyrażano odpowiednio w mikromolach/l krwinek czerwonych i mikromolach/ml krwinek czerwonych. Wartość pH wewnątrzkrwinkowego oceniano w zmrożonym hemolizacie spakowanych krwinek czerwonych za pomocą mikrosystemu BMS2 przy użyciu pH-mierza PHM71 (Radiometer, Dania). Analiza statystyczna: przedstawione dane są średnimi wartościami +/- odchylenie standardowe. W celu porównania wyników w trzech różnych punktach czasowych zastosowano U-test Mann'a i Whitney'a. Wartość p < 0,05 została uznana za statystycznie znamienną.

WYNIKI

Wyniki badań przedstawione są w tabeli 1,9d. Ekspozycja na działanie pola elektromagnetycznego: Nie stwierdzono statystycznie znamiennej różnicy w zakresie stężeń metabolitów krwinek czerwonych (ATP oraz 2,3 DPG) ani p50 między dniem 0 a dniem 9. Stwierdzono niewielki wzrost stężenia ATP (ale nie znamienny). Po 18 dniach ekspozycji stężenie ATP wzrosło o 18% (p < 0,01, dzień 0 = 829 +/- 67 mikromol/l krwinek czerwonych i dzień 18 = 978 +/- 60 mikromol/l krwinek czerwonych), podczas gdy stężenie 2,3 DPG wzrosło o 10% (p < 0,05, dzień 0 = 5,26 +/- 0,8 mikromol/ml krwinek czerwonych i dzień 18 = 5,89 +/- 0,6 mikromol/ml krwinek czerwonych). Nie stwierdzono statystycznie znamiennej zmiany stężenia tych substancji między dniem 9 a 18. Wartość p50 oraz wartość pH wewnątrzerytrocytarnego nie uległy statystycznie znamiennej zmianie między dniem 0 a dniem 9, między dniem 0 a dniem 18 ani między dniem 9 a dniem 18. (tabela 2)

DYSKUSJA

Dotychczas nie badano wpływu pola elektromagnetycznego na metabolizm krwinek czerwonych oraz powinowactwo hemoglobiny do tlenu (Hb-O2). Niniejsze badanie wykazało, że ekspozycja na pole elektromagnetyczne powoduje wzrost stężenia metabolitów krwinek czerwonych - ATP i 2,3 DPG (odpowiednio o 18 i 10%). Wykazano, że wewnątrzkomórkowe stężenie organicznych fosforanów, które w około 80% znajdują się w 2,3 dwufosfoglicerolu i trójfosforanie adenozyny jest ważnym czynnikiem zwiększającym dowóz tlenu do tkanek. 2,3 DPG odgrywa największą rolę, ponieważ jego stężenie molarne wewnątrz erytrocytu jest około czterech razy wyższe od stężenia ATP i mniej więcej takie same jak stężenie hemoglobiny.1 Tak wysokie stężenie 2,3 DPG występuje jedynie w krwinkach czerwonych. W stanach, w których występuje niskie ciśnienie parcjalne tlenu we krwi tętniczej, np. w hipoksemii obserwuje się wzrost stężenia 2,3 DPG w erytrocytach. Do tych stanów należą: wrodzone wady serca, choroby obturacyjne płuc, różne postacie niedokrwistości, adaptacja do dużych wysokości oraz również wysiłek fizyczny.1 Powinowactwo hemoglobiny do tlenu jest z reguły odwrotnie proporcjonalne do wewnątrzkomórkowego stężenia 2,3 DPG. Wysokie stężenie tego metabolitu powoduje przesunięcie krzywej dysocjacji tlenu w prawo i w ten sposób ułatwia oddawanie tlenu w tkankach. Kilka czynników wpływa na wewnątrzkomórkowe stężenie 2,3 DPG. Jego synteza wzrasta przy zmianie pH na bardziej zasadowe. W niniejszym eksperymencie, wewnątrzerytrocytarne pH nie zmieniało się w czasie ekspozycji na działanie pola elektromagnetycznego, dlatego też obserwowany wzrost stężenia 2,3 DPG mógł być spowodowany aktywacją procesów glikolizy. W celu oceny leczniczego działania pola elektromagnetycznego3 na powinowactwo hemoglobiny do tlenu, dokonano pomiaru wartości p50. Wyniki nie wykazały statystycznie znamiennej różnicy pomiędzy trzema różnymi punktami czasowymi. Paradoksalnie, wzrost stężenia 2,3 DPG nie wpłynął do powinowactwo hemoglobiny do tlenu. Brak wpływu na p50 w niniejszym badaniu może być tłumaczony dwojako: wzrost 2,3 DPG jest niewystarczający do zmiany krzywej dysocjacji tlenu lub też pole elektromagnetyczne wywołuje inne zjawiska (np. zmiany właściwości przepływu krwinek czerwonych (np. ich zniekształcenie lub zmiana elastyczności) i/lub właściwości błony komórkowej), które mogą wpływać na wartość p50. Jednakże, z uwagi na fakt, że zarówno ATP jak i 2,3 DPG są związkami wysokoenergetycznymi mogą one poprawiać utlenowanie tkanek czy to przez wpływ na powinowactwo hemoglobiny do tlenu czy też przez wpływ na równowagę hemodynamiczną i morfologiczną krwinek czerwonych. Ten wpływ wywierany przez pole elektromagnetyczne mógłby tłumaczyć różne korzystne rezultaty opisywane wcześniej.

BIBLIOGRAFIA

1. Boning M. Maasen F, Jochum F, Steinacker, J Halder A, Thomas A, Schmidt W, Noe G, Kubanek B (1997) After- Effects of High Altidude Expedition on Blood Int Sports Med 18 179 - 185 Thieme Verlag New York

2. LANGENFELD JE; Machiedo GW, Jyons M, Russhc B, Dikdan G, Lysz TW (1994) ˝Corrleation between red bolood cell defromability and changes in hemodynamik function Surgery 116, 859-867 (mosby Year, BookNewark

3. Kafka WA (1999) Extremely low, wide frequency range pulsed electromagnetic fields for therapeutical use (WFR-ELF-PEMS) International Association for the Research of the physiological effects of electromagnetic fields under normal and extreme (space) conditions (Emphyspace). Emphyspace Report 1 : 1-20



Po wszelkie informacje zadzwoń lub napisz:

Mariusz Ostachowski

telefon 0 602 33 55 11

mail rubikon@home.pl

Tel. stacjonarny: 058 5527530

do_gory Góra strony