Studio sperimentale:
Più energia cellulare grazie ai Kleinsche Felder
Con il suo studio sperimentale, Jonas Heisterkamp dell'Università Otto-von-Guericke di Magdeburgo ha esaminato la questione se i Kleinsche Felder possano aumentare la produzione di energia delle cellule. A tal fine ha studiato i mitocondri - le "centrali energetiche" delle cellule - e ha utilizzato, sotto la direzione della Prof.ssa Dr.ssa Brigitte König, un modello cellulare per le cellule immunitarie umane.
Con l'applicazione dei Kleinsche Felder, l'attività mitocondriale è stata misurata mediante l'indice di salute bioenergetica (BHI) su diversi intervalli di tempo (1h, 4h, 8h, 24h). Questo ha permesso al ricercatore di studiare l'effetto dei Kleinsche Felder sulla bioenergetica mitocondriale delle cellule immunitarie.
Informazioni utili
L'esame dei mitocondri è stato effettuato mediante l'indice di salute bioenergetica (Bioenergetic Health Index - BHI). A tale scopo vengono impiegati modulatori chimici che influiscono sulla catena respiratoria. Sono stati misurati, tra gli altri:
- il tasso di consumo di ossigeno (OCR, metabolismo mitocondriale)
- la produzione di ATP
- la respirazione massimale
- la capacità respiratoria di riserva
- la perdita protonica
L'indice di salute bioenergetica fornisce informazioni sullo stato di salute dei mitocondri. Questa valutazione della bioenergetica mitocondriale può essere impiegata come una sorta di sistema di allerta precoce dell'organismo, poiché molte patologie sono associate a disfunzioni dei mitocondri e i processi infiammatori nelle cellule del sistema immunitario presentano un fabbisogno energetico aumentato. Il BHI rappresenta quindi un biomarcatore in grado di fornire indicazioni su possibili disturbi o malattie, determinando il potenziale metabolico delle cellule attraverso i loro mitocondri.
Come cellule bersaglio, nello studio sono state utilizzate cellule THP-1 che fungono da modello per le cellule immunitarie umane, sia come cellule in sospensione sia come cellule differenziate con PMA.
come modello cellulare
Kleinsche Felder
Migliori prestazioni delle "centrali energetiche cellulari"
Maggiore attività dei mitocondri
I risultati mostrano che già dopo 1 ora di stimolazione era misurabile un aumento della respirazione mitocondriale e della produzione di ATP. La produzione di energia cellulare (ATP) è così aumentata del 58 % nella prima ora. Questi risultati indicano che i Kleinsche Felder possono migliorare le prestazioni mitocondriali.
I mitocondri lavorano in modo più efficiente
La respirazione massimale è aumentata del 227 %, la capacità respiratoria di riserva del 448 %. Per entrambi i parametri vale: più alto è il valore, meglio è.
Stabilizzazione dell'attività cellulare
Dopo 24 ore l'attività cellulare si è assestata su un livello stabile, il che indica un adattamento e una regolazione a lungo termine dei mitocondri.
Indicazione di un effetto regolatore dei Kleinsche Felder
Adattamento a lungo termine dei mitocondri
Dopo 4 ore di stimolazione i valori della capacità respiratoria di riserva e della produzione di ATP sono leggermente diminuiti, il che indica un adattamento metabolico. Dopo 8 ore di stimolazione i valori si sono stabilizzati e dopo 24 ore è stato misurato un BHI di 1,51, il che suggerisce una regolazione a lungo termine dei processi energetici cellulari.
Misurare la funzione mitocondriale con il BHI
Che cosa significano la respirazione massimale e gli altri parametri?
L'indice di salute bioenergetica (BHI) aiuta a riconoscere le disfunzioni mitocondriali, che spesso sono associate a patologie croniche o a problemi energetici. L'indice si basa su diversi parametri, tra cui:
- Respirazione basale: il consumo di ossigeno per le funzioni cellulari fondamentali. Indica l'attuale stato di base dell'approvvigionamento energetico delle cellule ed è quindi una misura della quantità di energia necessaria per mantenere le funzioni di base.
- Produzione di ATP: l'efficienza della produzione di energia. L'ATP, abbreviazione di adenosina trifosfato, è la valuta energetica universale delle cellule e funge da deposito e da trasportatore di energia. È una misura dell'efficacia dei mitocondri.
- Perdita protonica: le perdite di energia dovute a punti non ermetici della membrana mitocondriale.
- Respirazione massimale: il tasso massimo di consumo di ossigeno. Indica la prestazione massima possibile che le centrali energetiche cellulari possono fornire con il loro metabolismo attuale. Una respirazione massimale bassa può indicare che il numero di mitocondri è ridotto oppure che sono presenti danni alla membrana mitocondriale interna o a componenti della catena respiratoria. Vale quindi: più la respirazione massimale è elevata, meglio è.
- Capacità respiratoria di riserva: la capacità delle cellule di rispondere a richieste energetiche aggiuntive. Se la domanda supera l'offerta di energia (ad esempio a causa di un aumento dell'attività fisica), la cellula può attingere alla capacità respiratoria di riserva dei mitocondri. In questo modo l'approvvigionamento è garantito e normalmente si evita una "crisi energetica". Anche in questo caso vale: più la capacità di riserva è elevata, meglio è.
- Respirazione non mitocondriale: i processi che consumano ossigeno al di fuori dei mitocondri.
Le cellule differenziate con PMA reagiscono in modo diverso
Differenze visibili tra i tipi cellulari
Le cellule differenziate con PMA hanno reagito ai Kleinsche Felder con una maggiore produzione di ATP (+30 % dopo 1 ora). Per poter formulare affermazioni più precise sono necessarie ulteriori ricerche. Dopo 24 ore di stimolazione la respirazione mitocondriale è però diminuita, il che indica anche in questo caso un adattamento al campo magnetico.
I risultati dello studio in sintesi
I risultati mostrano che i Kleinsche Felder possono aumentare la produzione di energia cellulare e portare a lungo termine a un adattamento dei mitocondri. Insieme al forte aumento della respirazione massimale ne deriva un'elevata capacità respiratoria di riserva, il che permette di concludere che la massima produzione di energia possibile dei mitocondri può essere notevolmente aumentata grazie all'impiego dei Kleinsche Felder. Secondo il ricercatore, la tecnologia magnetica sembra stimolare le cellule, con la conseguenza di una maggiore attività cellulare. Sono necessari ulteriori studi su popolazioni cellulari più ampie per comprendere meglio gli effetti a lungo termine.
Lo studio è rilevante per la vita di tutti i giorni?
Le nostre conclusioni sullo studio
Oggi molte patologie vengono associate a un malfunzionamento dei mitocondri. Soprattutto nelle aree del corpo con un elevato fabbisogno energetico, come la muscolatura o il sistema nervoso, "centrali energetiche cellulari" danneggiate possono causare gravi problemi. I potenziali campi di applicazione potrebbero quindi riguardare l'immunomodulazione, la rigenerazione cellulare e la medicina mitocondriale:
Lo stato di salute delle "centrali energetiche cellulari" può rispecchiare lo stato di salute dell'intero corpo. Un miglioramento delle loro prestazioni può quindi avere un effetto positivo su tutti gli ambiti della salute.
Un miglioramento delle prestazioni dei mitocondri - come suggerisce lo studio - può favorire la capacità di rigenerazione delle cellule e svolgere così un ruolo importante nei fenomeni di affaticamento cronico e di invecchiamento.
La salute dei mitocondri ha ripercussioni su numerosi quadri clinici, comprese le malattie neurodegenerative come l'Alzheimer, la sclerosi multipla e il Parkinson, ma anche sulla sindrome metabolica (diabete, obesità) o sulle malattie cardiovascolari.