RESEARCH CONCERNING PHYSIOLOGICAL EFFECTS OF
DEUTERIUM - DEPLETED WATER ON UNSPECIFIC IMMUNITY
HAULICA ION2, STEFANESCU IOAN1, BILD WALTHER2-3, TITESCU GHEORGHE1, TAMAIAN RADU1, NASTASA VERONICA3, IONITA TEODOR2
1. National Institute of Research – Development for Cryogenics and Isotopic Technologies
1000 Ramnicu Valcea
2. Romanian Academy, 6600 Iasi
3. University of Medicine and Pharmacy, 6600 Iasi
On this research it was investigated the effect of deuterium-depleted water on Swiss mice for relieve of his capacity to influence the immunity. Results: 1. at animals with normal IS deuterium-depleted water stimulated unspecific immunity (increase of percents of PMN and lymphocytes, increase of value of NBT-test); 2. at animals with experimental infections deuterium-depleted water stimulation of immunity defense was stronger; 3. in the same time deuterium-depleted water wasn’t modified the parameter of specific immunity.
Keywords: deuterium depletion, unspecific immunity, immunity response
1. INTRODUCERE
În cei aproape 70 ani care au trecut de la descoperirea deuteriului în apa naturala s-au realizat foarte multe experimentari pentru precizarea efectelor sale la animale si plante. S-a demonstrat ca în vreme ce cantitatile normale (140-150 ppm) nu au avut efecte daunatoare, cresterea deuteriului ambiental prin diverse metode la peste 15-20% determina alterari structurale, metabolice si functionale în diverse grade [1, 2, 4].
2. Efectele apei saracite în deuteriu asupra parametrilor imunitatii nespecifice
Pâna în anii ‘90 nu au existat posibilitati de reducere a cantitatii de deuteriu din mediul extern sau intern al sistemelor vii. Odata cu aparitia apei saracite în deuteriu, s-a obtinut o modalitate rapida si usoara de a se reduce deuteriul în sistemele biologice prin simpla administrare în mediul de crestere sau în apa de baut a apei saracite în deuteriu.
Aspectul general al modificarilor reactivitatii generale induse de administrarea prelungita de apa saracita în deuteriu a fost de stimulare a reactivitatii generale, de reduce a efectelor lezante ale diferitilor agenti nocivi, mai ales a celor care actioneaza prin intensificarea metabolismului oxidativ sau prin inducerea de radicali liberi ai oxigenului [3].
Pornind de la aceste observatii, s-a propus studiul efectelor administrarii prelungite
de apa saracita în deuteriu la animalele de experienta asupra reactivitatii imune.
2.1. Materiale si metode
S-au folosit 4 loturi de câte douazeci de soareci Swiss masculi, în greutate de 15-20 grame. Fiecare lot a fost împartit în 2 grupuri de câte 10 animale. Grupul de studiu a primit alimentatie exclusiv uscata si apa saracita în deuteriu ad libitum timp de 15 zile, iar grupul martor aceeasi alimentatie si apa distilata ad libitum.
Apa saracita în deuteriu a fost furnizata de INC-DTCI Rm. Vâlcea.
S-a determinat activitatea macrofagelor peritoneale la loturile de soareci care au primit apa saracita în deuteriu si la loturile martori.
Macrofagele peritoneale au fost recoltate dupa sacrificarea animalelor de experienta prin spalarea cavitatii peritoneale cu solutie HANKS (HBSS), termostatata la 37 0C.
Probele au fost centrifugate la 1000 rpm timp de 10 minute, dupa care au fost puse în contact cu culturi de Staphylococcus aureus 100 UFC/ml. Probele au fost incubate la 37 0C, timp de 48 ore. Probele au fost reînsamântate pe medii de cultura, observându-se formarea de colonii pe placile de cultura.
2.2. Rezultate
Martori de reactie (colonii formate)
- M1 = 900 col/ml
- M2 = 850 col/ml
- M3 = 850 col/ml
Figura 1. Reactivitate nespecifica – macrofage peritoneale – lot test tratat 14 zile cu ASD ad libitum; lot martor netratat
Un al marker al apararii imunitare studiat au fost limfocitele T splenice cu capacitate de rozetare, obtinându-se urmatoarele rezultate:
- M1=9% ASD 16% 16%
- M2=10% 17% 15%
- M3=10% 18% 15%
Figura 2. Evolutia limfocitelor T splenice cu capacitate de rozetare
3. Efectele administrarii toxicelor hematopoetice
Pentru a largi aria de studiu s-a efectuat un experiment adiacent, prin administrarea de cariolizina, un agent chimic radiomimetic derivat din azot-iperita, folosit pentru depletia leucocitara în leucemii si limfoame.
Conditiile de mentinere, hranire si administrare ale apei saracite în deuteriu si ale apei distilate au fost identice cu cele de la experimentarile privind "Efectele apei saracite în deuteriu asupra parametrilor imunitatii nespecifice" (Cap. 2.1).
S-a administrat DL50 - 4,4 mg/kg corp la doua loturi de 12 soareci masculi, 20-25g, 110mg în 0,25 ml ser fiziologic, intraperitoneal.
Supravietuirea a fost semnificativ crescuta (doar 1 animal din lotul de test a murit la 7 zile dupa administrare), în vreme ce lotul martor a avut 50% decese.
Tabloul hematologic a evidentiat mentinerea în limite normale a nivelului leucocitelor si eritrocitelor fata de o scadere marcata la grupurile martor. O trombocitopenie nesemnificativa a putut fi observata fata de grupurile de studiu, în timp ce formula leucocitara s-a pastrat în limite normale, cu o usoara limfocitoza si o reducere nesemnificativa a monocitelor.
Figura 3. Curbele de supravietuire ale loturilor de soareci tratati cu DL50 cariolizina
Figura 4. Tabloul granulocitelor periferice la supravietuitorii experimentelor
cu cariolizina DL50
Aceste observatii sunt semnificative pentru o actiune stimulatoare a apei saracite în deuteriu asupra maduvei hematopoetice. Cunoscându-se faptul ca sursa principala a imunitatii nespecifice este reprezentata de celulele din seria leucocitara, mai ales granulocitele si monocitele, rezultatele de sus sugereaza o puternica actiune imunostimulatoare a regimului cu ASD.
4. Efectele apei fara deuteriu la sobolanii cu inflamatie cronica experimentala
Scopul experimentului: cercetarea unor parametri imunitari la animale de laboratoare cu inflamatie cronica experimentala.
4.1. Materiale si metoda
S-au folosit 4 loturi de câte 6 sobolani albi, în greutate de 120 - 150 g, cu repartitie uniforma pe sexe, care au fost tratati, timp de 14 zile, pe cale orala, cu ajutorul unei sonde eso-gastrice, astfel:
Lotul 1: ser fiziologic, 0,5 ml/100 g corp sobolan/zi;
Lotul 1p: pelete implantate s.c., pe flancuri; ser fiziologic, 0,5 ml/100 g corp sobolan/zi;
Lotul 2: apa fara deuteriu; 0,5 ml/100 g corp sobolan/zi;
Lotul 2p: pelete s.c.; 0,5 ml apa fara deuteriu/100 g corp sobolan/zi.
Administrarea solutiilor s-a facut în doza unica zilnica.
Înainte de tratament (M0) si la 14 zile de tratament (M1), s-au facut urmatoarele determinari:
- hemoleucograma si formula leucocitara;
- capacitatea de fagocitoza a PMN din sângele periferic (NTB);
- activitatea complementului seric.
Momentul începerii tratamentului a coincis cu momentul implantarii unor pelete de bumbac, sterile, în greutate de 62 mg, pe flancuri bilateral, s.c. Dupa 7 zile, peletele au fost scoase aseptic si s-a continuat tratamentul conform schemei de mai sus.
Parametrii determinati fac parte dintr-o baterie de teste pentru evaluarea efectelor imunologice a agentilor terapeutici, în cercetarea experimentala pe animale de laborator, adaptata de Catalina Elena Lupusoru, în 1995, dupa R. Hong (1987).
4.2. Rezultate
La animalele cu SI normal, tratate cu ser fiziologic, nu se constata modificari ale numarului de hematii din sângele periferic. La animalele cu inflamatie cronica experimentala, tratate cu ser fiziologic, se observa o scadere semnificativa statistic a numarului de hematii din sângele periferic la M1, comparativ cu M0.
La animalele tratate cu apa saracita în deuteriu si cu pelete implantate s.c., se constata ca procesul inflamator indus experimental nu a produs o scadere semnificativa statistic a numarului de hematii, la M1, comparativ cu M0.
La animalele martor, tratate cu ser fiziologic, nu se constata modificari semnificative statistic, la M1, fata de M0.
La animalele cu pelete implantate s.c. si tratate cu ser fiziologic, procesul inflamator a produs o crestere semnificativa statistic a numarului de leucocite din sângele periferic, la M1, fata de M0 si comparativ cu lotul martor fara inflamatie cronica experimentala.
Apa fara deuteriu a determinat o crestere semnificativa statistic a numarului de leucocite din sângele periferic, atât la sobolanii cu sistemul imunitar normal, cît si la cei cu inflamatie cronica experimentala. La animalele cu pelete s.c., apa usoara a produs o stimulare a acestui parametru semnificativa statistic mai puternica, decât la sobolanii cu SI normal.
Serul fiziologic nu produce modificari ale acestor parametri.
Inflamatia cronica indusa experimental determina cresteri semnificative statistic ale procentelor de PMN si limfocite si scaderi semnificative statistic ale procentelor de bazofile si monocite, la animalele din lotul martor 1p (tratat cu ser fiziologic).
ASD produce cresteri semnificative statistic ale procentelor de PMN si limfocite si scaderi semnificative statistic ale procentelor de eozinofile, bazofile si monocite din sângele periferic, la M1 fata de M0 si comparativ cu loturile martor corespunzatoare. Cresterea procentelor de PMN si scaderile procentuale de eozinofile, bazofile si monocite sunt semnificativ statistic mai puternice la loturile cu pelete s.c. si tratate cu ASD, comparativ cu loturile cu SI normal si tratate cu apa usoara. Procentele de limfocite cresc la valori similare la animalele tratate cu ASD si cu SI normal, respectiv cu inflamatie cronica experimentala.
Serul fiziologic nu influenteaza acest parametru (lotul 1). Inflamatia cronica indusa experimental produce o crestere a capacitatii de fagocitoza a PMN din sângele periferic, cu semnificatie statistica la M1, fata de M0 si comparativ cu valorile testului NBT la lotul 1.
ASD determina o stimulare semnificativa statistic a acestui parametru, atât la animalele cu SI normal, cît si la cele cu pelete s.c. (loturile 2 si 2p). Stimularea capacitatii de fagocitoza a PMN din sângele periferic este semnificativ statistic mai puternica la lotul 2p fata de lotul 2.
Se constata ca la animalele cu SI normal, apa usoara nu influenteaza activitatea complementului seric, în timp ce la sobolanii cu inflamatie cronica experimentala ASD produce o activare statistic semnificativa a complementului seric, la M1 fata de M0 si comparativ cu loturile martor (1 si 1p) si cu lotul 2.
4.3. Concluzii
La sobolanii cu SI normal, apa usoara stimuleaza apararea nespecifica evidentiata prin:
- cresterea procentelor de PMN si limfocite din sângele periferic;
- cresterea capacitatii de fagocitoza a PMN din sângele periferic (testul NBT).
La sobolanii cu inflamatie cronica indusa experimental stimularea apararii nespecifice este mult mai puternica, constatându-se cresteri semnificativ statistic mai mari ale procentelor de PMN, precum si ale valorilor testului NBT. De asemenea, la sobolanii cu inflamatie cronica experimentala, apa fara deuteriu produce o activare semnificativa statistic a complementului seric (probabil, pe calea alterna).
Scaderea procentelor de eozinofile si bazofile, mai accentuata la animalele cu inflamatie cronica experimentala, conduce la ipoteza unui eventual efect antialergic al ASD.
De asemenea, apa usoara antagonizeaza efectul de scadere a numarului de hematii din sângele periferic, produs de inflamatia cronica indusa experimental.
Dupa 14 zile de administrare (în doza de 0,5 ml/100 g corp sobolan), apa usoara nu a influentat parametrii imunitatii specifice.
5. Discutii
Ca urmare a experimentarilor efectuate s-au obtinut rezultate care demonstreaza fara orice îndoiala ca folosirea apei saracite în deuteriu în hranirea animalelor de experienta are efecte stimulatoare importante asupra sistemelor imune ale acestora.
Cresterea numaratorii leucocitelor, mai ales a granulocitelor în sângele periferic, mai ales în conditiile utilizarii unui agent toxic medular precum cariolizina, cresterea capacitatii de actiune a celulelor din prima etapa de protectie imunitara (macrofagele), dovedita prin stimularea unor parametri esentiali ai activitatii acestora, precum capacitatea de fagocitare, capacitatea bactericida si capacitatea opsonica a serului sunt dovezi clare ale faptului ca imunitatea nespecifica a animalelor tratate este crescuta.
Aceasta constatare deschide calea mai multor directii de cercetare, în directia clarificarii mecanismelor care realizeaza stimularea sistemului imun nespecific. Efectele foarte importante de stimulare hematopoetica, mai ales a seriei albe dar si a seriei rosii pot avea o serie de implicatii nebanuite într-o multitudine de afectiuni care evolueaza cu hipofunctie medulara.
BIBLIOGRAFIE
1. Buzgariu W., Caloianu M., Lazar S. (1997). "Structural and Ultrastructural Changes in Fish Spleen Induced by Heavy Water", Romanian Journal of Biological Sciences, vol. 1, nr. IX, p. 5-6.
2. Flaumenhaft E., Conrad S. M., Katz J. J. (1960). "Cytochemical Studies on Deuterated Green Algae", Annals of the New York Academy of Sciences, vol. 84, art. 16, p. 634-643.
3. Haulica I., Peculea M., Stefanescu I., Titescu Gh., Todiras M., Bild W. (1998). "Effects of Heavy and Deuterium-Depleted Water on Vascular Reactivity", Romanian Journal of Physiology (Physiological Sciences), vol. 35, nr. 1-2, p. 25-32.
4. Thomson J. F. (1960). "Physiological Effects of D2O in Mammals", Annals of the New York Academy of Sciences, vol. 84, art. 16, p. 736-744.
