QiBracelet® und oxidativer Stress: Zellschutz im Laborversuch

Zusammenfassung (Abstract)

Umweltbedingter oxidativer Stress entsteht durch verschiedene künstliche und natürliche Quellen (Umweltstressoren). Diese Einflüsse können die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies fördern, die bekanntermaßen unerwünschte gesundheitsschädliche Wirkungen haben. Laut Hersteller enthält das QiBracelet® einen Gitter-Chip (Grid Chip), der ein statisches Feld erzeugt, das Wassermoleküle dazu anregt, in den kohärenten Zustand überzugehen. Da unser Körper zu etwa 70–85 % aus Wasser besteht, sollte der kohärente Zustand der Wassermoleküle in der Lage sein, die Zellen unseres gesamten Körpers positiv zu beeinflussen. Damit könnten die Zellen die Fähigkeit erlangen, beliebige Umweltstressoren, die oxidativen Stress verursachen, deutlich effizienter zu kompensieren als körpereigene enzymatische Systeme.

Ziel dieser Studie war es zu untersuchen, ob verschiedene kultivierte Zelltypen in der Lage waren, exogenem oxidativen Stress durch Zugabe von 2 mM Wasserstoffperoxid zum Kulturmedium in Gegenwart des QiBracelet® deutlich effizienter zu widerstehen als ungeschützte Kontrollzellen.

Ohne Schutz waren Bindegewebs-Fibroblasten (L-929) der empfindlichste Zelltyp, während Lungenzellen (A-549) am wenigsten empfindlich waren; Bindegewebs-Fibroblasten behielten eine Restvitalität von 24 % und Lungenzellen von 84 %. [Anmerkung der Übersetzung: Im englischen Original steht an dieser Stelle „loss in viability“, also Vitalitätsverlust. Ergebnisteil und Abbildung 3A zeigen 24 % und 84 % als verbliebene Vitalität, die Übersetzung folgt ihnen.] Die anderen Zelltypen wie Nierenzellen (MDCK), Leberzellen (Hep G2) und Darm-Epithelzellen (IPEC-J2) wiesen Vitalitätswerte zwischen diesen beiden Extremen auf. Unabhängig vom Zelltyp zeigte das QiBracelet® eine Schutzwirkung gegen exogenen oxidativen Stress. Das Ausmaß dieses Schutzes variierte zwischen den Zelltypen: Leberzellen wiesen mit 47,3 ± 7,1 % den höchsten Schutzgrad auf, gefolgt von Bindegewebs-Fibroblasten mit 29,6 ± 5,6 %, Nierenzellen mit 27,1 ± 5,9 %, Darm-Epithelzellen mit 18,0 ± 7,1 % und Lungenzellen mit nur 3,9 ± 2,8 %.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung des QiBracelet® alle getesteten Zelltypen vor dem durch Wasserstoffperoxid induzierten umweltbedingten oxidativen Stress schützen konnte. Daher könnte das QiBracelet® auch dazu beitragen, ein besseres Wohlbefinden und eine bessere Lebensqualität in vivo zu fördern und aufrechtzuerhalten.

Einleitung

Die Umwelt trägt wesentlich zur menschlichen Gesundheit und zu Erkrankungen bei. Umweltbedingter oxidativer Stress wird durch verschiedene künstliche und natürliche Quellen (Umweltstressoren) verursacht, wie z. B. Exposition gegenüber Industrieverschmutzung, Verkehrsabgasen, Sonnen- und elektromagnetischer Strahlung, geopathischen Störfeldern und vielem mehr. Es ist bekannt, dass diese Einflüsse die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS; englisch: reactive oxygen species) erhöhen, die gesundheitsschädliche Wirkungen haben und als wesentlicher Beitrag zur öffentlichen Gesundheitsbelastung gelten [1–3]. Somit bilden reaktive Sauerstoffspezies, oxidativer Stress und die Umwelt eine komplexe Wechselbeziehung.

Darüber hinaus erzeugen Stoffwechselprozesse im Körper, die in den Mitochondrien Energie erzeugen, stets geringe Mengen an reaktiven Sauerstoffradikalen, die eine wichtige Rolle bei der zellulären Signalübertragung spielen [4, 5]. Die entstehenden Radikalmengen werden normalerweise durch körpereigene Enzyme wie Glutathion, Superoxid-Dismutase (SOD), Katalase und andere inaktiviert. Umweltstressoren und eine ungünstige Stoffwechsellage können zu einem Gesamtüberschuss an reaktiven Sauerstoffspezies führen, der nicht nur Schäden auf molekularer und zellulärer Ebene verursacht, sondern auch verschiedene menschliche Erkrankungen und Störungen hervorrufen kann [6–8].

Gemäß der Quantenelektrodynamik (QED; ein physikalisches Theoriegebäude zur Beschreibung von Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie) ist flüssiges Wasser ein System aus zwei Phasen, von denen sich eine in einem kohärenten Zustand befindet, in dem alle Moleküle in der gleichen Phase schwingen, während die andere aus unkorrelierten Molekülen in einem gasähnlichen Zustand besteht [9]. Das Aufeinandertreffen solcher unkorrelierten Wassermoleküle könnte die Zellkommunikation und -signalübertragung beeinträchtigen [10–12]. Im Falle von kohärentem Wasser bewirken zusätzliche Wasserstoffbrückenbindungen, dass sich die Wassermoleküle in einer Struktur ohne störende Einflüsse anordnen. Dadurch sollten alle Signale im Körper die Zellen unbeeinflusst erreichen und diese dazu befähigen, Umweltstressoren auf zuverlässigere Weise zu widerstehen [13–15].

Laut Hersteller enthält das QiBracelet®, wie es in der vorliegenden Untersuchung geprüft wurde, einen Gitter-Chip, der ein statisches Feld erzeugt, das Wassermoleküle dazu anregt, in den kohärenten Zustand überzugehen. Der kohärente Zustand der Wassermoleküle soll die Zellen unseres gesamten Körpers positiv beeinflussen, sodass die Zellen beliebige Umweltstressoren, die unerwünschten oxidativen Stress verursachen können, kompensieren. Es wurden aktuelle Bioassays (Zellvitalitätstests) mit verschiedenen kultivierten Zelltypen eingesetzt, um zu prüfen, ob die Verwendung des QiBracelet® zu einer Schutzwirkung gegen einen allgemeinen oxidativen Stress führen könnte.

Material und Methoden

Das QiBracelet® wurde von Qi Blanco UG (haftungsbeschränkt), D-97711 Maßbach, Deutschland, für die Dauer der Experimente freundlicherweise zur Verfügung gestellt. Laut Hersteller enthält das Gerät einen Gitter-Chip, der ein statisches Feld erzeugt, das Wassermoleküle dazu anregt, in den kohärenten Zustand überzugehen. Da unser Körper zu etwa 70–85 % aus Wasser besteht (je nach Alter), sollte der kohärente Zustand der Wassermoleküle in der Lage sein, die Zellen unseres gesamten Körpers positiv zu beeinflussen. Damit könnten die Zellen die Fähigkeit erlangen, beliebige Umweltstressoren, die unerwünschten oxidativen Stress verursachen, deutlich effizienter zu kompensieren als körpereigene enzymatische Systeme.

Material und Methoden – Versuchsprotokoll

Die Zellstämme (1)–(4) wurden routinemäßig in einer Mischung aus Dulbeccos modifiziertem Eagle-Medium (DMEM; 1,0 g/L Glukose) und Ham's F12-Medium (1:1) gezogen, ergänzt mit 10 % Wachstumszusatz und 1 % Penicillin/Streptomycin. Zellstamm (5) wurde routinemäßig in RPMI 1640 gezogen, ebenfalls ergänzt mit 10 % Wachstumszusatz und 1 % Penicillin/Streptomycin. Die Zellen wurden in einem Inkubator bei 37 °C in einer Atmosphäre aus 5 % CO₂ und 95 % Luft bei annähernd 100 % Luftfeuchtigkeit kultiviert. Die Zellen wurden routinemäßig als Massenkulturen gehalten und regelmäßig zweimal pro Woche subkultiviert.

Für die Experimente wurden Zellen aus 80–90 % konfluenten Massenkulturen entnommen. Alle Medien und Zusätze stammten von PAN-Biotech, Aidenbach, Deutschland. Zellkulturgefäße und -flaschen stammten von Techno Plastic Products (TPP), Trasadingen, Schweiz.

Um die Fähigkeit der Zellen zu untersuchen, exogenem oxidativen Stress mit und ohne die positive Einwirkung des QiBracelet® zu widerstehen, wurden die Zellen mit einer Dichte von 100.000 Zellen pro Vertiefung in 96-Well-Platten ausgesät. Nach vollständiger Anheftung und Ausbreitung der Zellen innerhalb von 48 Stunden wurden die Zellen Wasserstoffperoxid in Konzentrationen von 0,25 bis 3 mM mit und ohne das QiBracelet® ausgesetzt, wobei zwei separate Mini-Inkubatoren verwendet wurden (Abbildung 1). Beide Mini-Inkubatoren waren etwa 20 Meter voneinander entfernt, mit mehreren Hauswänden dazwischen. Dies stellte sicher, dass keine Interferenz zwischen den beiden unterschiedlichen Zellproben bestand. Nach 24 Stunden wurden die Zellen mit phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) gewaschen, und frisches Kulturmedium mit 10 % des wasserlöslichen Tetrazoliumfarbstoffs XTT (Natrium-3′-[1-[(Phenylamino)-carbonyl]-3,4-tetrazolium]-bis(4-methoxy-6-nitro)benzolsulfonsäurehydrat; Xenometrix, Allschwil, Schweiz) wurde zugegeben. Durch die Aktivität der mitochondrialen Enzyme in metabolisch aktiven Zellen wurde der zunächst leicht gelbliche Farbstoff gespalten und eine orangefarbene Färbung entwickelt. Das Ausmaß der Farbveränderung war proportional zur Zellvitalität. Dieser Farbstoff wird in einem kolorimetrischen Test (Farbmessverfahren) zur Untersuchung von Zellvitalität und -proliferation (Zellwachstum) weitverbreitet eingesetzt [22–24]. Die optische Dichte (= Farbveränderung des Farbstoffs) wurde bei t = 0 und zu bestimmten Zeitpunkten bei ΔOD = 450–690 nm mit einem ELISA-Lesegerät (BioTek ELx808 mit Software Gen 5 Version 3.00) aufgezeichnet und anschließend mit Microsoft Excel berechnet. Insgesamt wurden drei unabhängige Versuchsreihen über einen Zeitraum von 3 Monaten mit jeweils doppelten Vertiefungen (Duplikaten) durchgeführt.

Statistische Analyse

Die statistische Analyse wurde mit dem nicht-parametrischen zweiseitigen Wilcoxon-Mann-Whitney-Test durchgeführt.

Ergebnisse

Wasserstoffperoxid-Konzentrationen bis zu 1 mM hatten keinen negativen Einfluss auf die Zellen, während eine Konzentration von 3 mM innerhalb von 24 Stunden zu einem nahezu vollständigen Zelltod führte. Als Ergebnis wurde eine Konzentration von 2 mM Wasserstoffperoxid für weitere Analysen gewählt (Abbildung 2). Ohne Schutz waren Bindegewebs-Fibroblasten der empfindlichste Zelltyp, während Lungenzellen am wenigsten empfindlich waren. Damit variierte die Empfindlichkeit der verschiedenen organspezifischen Zelltypen gegenüber exogenem oxidativen Stress, induziert durch Wasserstoffperoxid, in einem weiten Bereich von 24 % (L-929) bis 84 % (A-549) Zellvitalität (Abbildung 3A).

Unabhängig vom Zelltyp zeigte das QiBracelet® eine Schutzwirkung gegen exogenen oxidativen Stress (Abbildung 3B). Das Ausmaß dieses Schutzes variierte zwischen den Zelltypen: Leberzellen wiesen mit 47,3 % den höchsten Schutzgrad auf, gefolgt von Bindegewebs-Fibroblasten mit 29,6 %, Nierenzellen mit 27,1 %, Darm-Epithelzellen mit 18,0 % und Lungenzellen mit nur 3,9 % (Abbildung 3C). Hinweis: Im Abschnitt Ergebnisse des Originaltexts werden die Prozentzahlen ohne Standardabweichungen genannt; die vollständigen Angaben mit ± SD finden sich im Abstract und in der nachstehenden Tabelle.

Diskussion

Sauerstoff besitzt für biologische Systeme zwei gegensätzliche Eigenschaften: einerseits primär vorteilhafte Wirkungen wie die Erzeugung großer Mengen Adenosin-5'-triphosphat (ATP; universeller zellulärer Energieträger) durch oxidative Phosphorylierung (mitochondriale Energiegewinnung) oder Sauerstoffradikale für die zelluläre Signalübertragung, andererseits kann ein Überschuss an Sauerstoffradikalen potenziell schädliche Wirkungen verursachen [25–27]. Darüber hinaus werden reaktive Sauerstoffspezies auch als Reaktion auf eine Reihe von künstlichen und natürlichen Umweltstressoren erzeugt und können ebenfalls oxidativen Stress auslösen [1–3].

Vor diesem Hintergrund haben wir untersucht, ob das QiBracelet® in der Lage sein könnte, die negativen Auswirkungen von oxidativem Stress aus der zellulären Umgebung zu verringern. Obwohl die Prinzipien der Quantenelektrodynamik (QED) in der konventionellen Medizin nicht wirklich als Methode zur Beeinflussung des Wasserzustands anerkannt sind, hat die vorliegende Untersuchung gezeigt, dass kohärentes Wasser, wie es durch den Einsatz des QiBracelet® erzeugt wird, offensichtlich einen positiven Einfluss auf Zellen hatte, indem es deren Widerstandsfähigkeit gegen Umweltstressoren erhöhte.

In dieser Studie wurde Wasserstoffperoxid verwendet, um umweltbedingten oxidativen Stress bei verschiedenen Zelltypen zu simulieren. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass die verschiedenen Zelltypen eine unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber oxidativem Stress aufwiesen. Dies könnte auf die Organspezifität (Haut und innere Organe wie Darm, Niere, Leber, Lunge) oder auf die Zelllinie selbst zurückzuführen sein. In einer Vielzahl unserer früheren toxikologischen Studien wiesen insbesondere Bindegewebs-Fibroblasten im Vergleich zu anderen kultivierten Zelltypen stets eine höhere Empfindlichkeit auf. So hatten auch in der vorliegenden Studie Bindegewebs-Fibroblasten mit einer Vitalität von nur 24 % nach oxidativem Stress die niedrigste Vitalität, während Lungenzellen mit 84 % die höchste Vitalität aufwiesen. Die Verwendung des QiBracelet® zeigte, dass dieses Produkt in der Lage war, alle Zelltypen dieser Studie vor dem durch Wasserstoffperoxid induzierten umweltbedingten oxidativen Stress zu schützen. Der Schutzgrad variierte jedoch und war am höchsten für Leberzellen und am niedrigsten für Lungenzellen. Dieses Ergebnis zeigte, dass der Schutz vor umweltbedingtem oxidativen Stress durch das QiBracelet® ein übergreifender Mechanismus war und nicht auf einen einzelnen Zelltyp beschränkt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das QiBracelet® möglicherweise auch dazu beitragen könnte, ein besseres Wohlbefinden und eine bessere Lebensqualität in vivo zu fördern und aufrechtzuerhalten. Weitere Forschungen sind erforderlich, um die zugrunde liegenden Mechanismen und potenziellen Anwendungen des QiBracelet® beim Schutz von Zellen vor oxidativem Stress zu verstehen.

Literaturverzeichnis