E. Ciejka, A. Gorąca

106

Wpływ pola magnetycznego niskiej częstotliwości
na proces peroksydacji lipidów

ELŻBIETA CIEJKA, ANNA GORĄCA

Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Katedra Fizjologii Doświadczalnej i Klinicznej, Zakład Fizjologii Układu Krążenia, kierownik
Katedry: prof. dr hab. med. D. Nowak

Influence of low magnetic field on lipid peroxidation

Ciejka E., Gorąca A.

Medical University of Lodz, Poland, Chair of Experimental and Clini-
cal Physiology, Department of Cardiovacular Physiology,
e-mail: [e-mail]

Free radicals (FR) are atoms, molecules or their fragments, whose
excess leads to the development of the oxidizing stress, which is the
cause of many neoplasmic, neurodegenerative, inflammatory dise-
ases and aging the organism. The main exogenous sources of free
radicals are among others: industrial pollution, tobacco smoke, ioni-
zing radiation, ultrasound and magnetic field. The low frequency
magnetic field is more and more applied in the physician therapy.
The aim of our study was to prove, if the magnetically field applied
in the magntetotherapy, affects generating the reactive forms of oxy-
gen according to its working time.
Materials and methods. The research material made up male, adult,
Sprague-Dawley race rats age 3-4 months. To investigation compo-
unds reacting with the tiobarbituric acid, the blood was taken from
the rat caudal vein into the test-glass including EDTA before being
affected by the magnetic field. After the single exposition and after
14 days of being affected by the magnetic field, the concentration of
the compounds reacting with the tiobarbituric acid in the serum was
measured.
Results. After the single exposition to the changeable magnetic field
(frequency 40 Hz, induction 7 mT, working time 30’ and 60 min) the
process of the peroxidation of lipids slowed down. A increase of the
peroxidation of lipids was observed after 14 days and these chan-
ges are statistically significant.
Conclusion. Low magnetic field used in magnetotherapy causes
the changes of the generating the reactive forms of oxygen.

Key words: low magnetic field, lipid peroxidation

Pol. Merk. Lek., 2008, XXIV, 140, 106

Wpływ pola magnetycznego niskiej częstotliwości na proces
peroksydacji lipidów

Ciejka E., Gorąca A.

Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Katedra Fizjologii Doświadczalnej i
Klinicznej, Zakład Fizjologii Układu Krążenia,
e-mail: [e-mail]

Wolne rodniki (WR) są to atomy, cząsteczki lub ich fragmenty, których
nadmiar prowadzi do rozwoju stresu oksydacyjnego, co jest przyczy-
ną wielu chorób, m.in. chorób nowotworowych, neurodegeneracyjnych,
zapalnych oraz starzenia się organizmu. Głównymi egzogennymi źró-
dłami wolnych rodników są m.in.: zanieczyszczenia przemysłowe, dym
tytoniowy, promieniowanie jonizujące, ultradźwięki oraz pole magne-
tyczne. Pole magnetyczne niskiej częstotliwości stosowane jest co-
raz powszechniej w terapii fizykalnej.
Cel badania. Wykazanie czy pole magnetyczne, stosowane w ma-
gnetoterapii, zależnie od czasu działania wpływa na generację re-
aktywnych form tlenu.
Materiał i metody. Materiał badawczy stanowiły dorosłe szczury sam-
ce rasy Sprague-Dawley w wieku 3-4 miesięcy. Krew do badania związ-
ków reagujących z kwasem tiobarbiturowym (TBARS) pobierano z
żyły ogonowej szczura do probówki zawierającej EDTA przed działa-
niem pola magnetycznego, po jednorazowej ekspozycji i po 14 dniach
działania pola magnetycznego. Wykonano pomiar stężenia związków
reagujących z kwasem tiobarbiturowym w surowicy.
Wyniki. Po jednorazowej ekspozycji na działanie zmiennego pola
magnetycznego o częstotliwości 40 Hz, indukcji 7 mT, czasie działa-
nia 30 i 60 min zaobserwowano zmniejszenie procesu peroksydacji
lipidów. Natomiast po 14 dniach działania pola magnetycznego wy-
stąpiło istotne zwiększenie stężenia TBRAS w krwi zwierząt doświad-
czalnych.
Wnioski. Pole magnetyczne niskiej częstotliwości o parametrach
stosowanych w magnetoterapii wywołuje zmiany w procesie gene-
racji reaktywnych form tlenu.

Słowa kluczowe: pole magnetyczne niskiej częstotliwości, perok-
sydacja lipidów

Pol. Merk. Lek., 2008, XXIV, 140, 106

Wolne rodniki (WR) są to atomy, cząsteczki lub ich fragmenty,
które zawierają jeden lub więcej niesparowanych elektronów
[5] i dążąc do sparowania reagują ze wszystkimi obecnymi w
środowisku cząsteczkami, powodując uszkodzenie białek, lipi-
dów i DNA. Wolne rodniki wykazują szczególne powinowactwo
do błon komórkowych, które zawierają dużo wielonienasyco-
nych kwasów tłuszczowych. Nadmiar wolnych rodników i ich
pochodnych w komórkach prowadzi do rozwoju stresu oksyda-
cyjnego, co jest przyczyną wielu chorób, m.in. chorób nowo-
tworowych, neurodegeneracyjnych, zapalnych oraz starzenia
się organizmu [3, 4, 16]. W warunkach fizjologicznych działanie
wolnych rodników tlenowych (WRT) jest równoważone przez
systemy antyoksydacyjne organizmu. Podstawowym źródłem
WRT jest mitochondrium z łańcuchem oddechowym, inne or-
ganelle komórkowe, a także naturalne środowisko człowieka.

Głównymi egzogennymi źródłami wolnych rodników są

m.in. zanieczyszczenia przemysłowe, dym tytoniowy, promie-

niowanie jonizujące, ultradźwięki, promieniowanie magne-
tyczne o niskiej częstotliwości. Pole magnetyczne niskiej czę-
stotliwości stosowane jest coraz powszechniej w terapii fizy-
kalnej jako uzupełnienie leczenia farmakologicznego i chi-
rurgicznego [5-7, 9, 14, 15], a zagadnienie mechanizmów
działania tych pól na organizmy żywe nadal pozostaje w sfe-
rze badań.

Wpływ pola magnetycznego na generacje wolnych rodni-

ków tlenowych wykazano w wielu doświadczeniach. I tak
Lupke i wsp. [8], Lantov i wsp. [7] wykazali, że wydzielanie
WRT pod wpływem pola magnetycznego o ekstremalnie ni-
skiej częstotliwości (50 Hz) związane jest z aktywacją oksy-
dazy NADPH w monocytach. Zwirska-Korczala i wsp. [19]
wykazali, że pole elektromagnetyczne o ekstremalnie niskiej
częstotliwości (poniżej 200-300 Hz) powoduje generację re-
aktywnych form tlenu poprzez hamowanie aktywności enzy-
mów antyoksydacyjnych i zwiększenie lipidowej peroksyda-

Wpływ pola magnetycznego niskiej częstotliwości na proces peroksydacji lipidów

107

cji w komórkach 3T-L1. Ci sami autorzy wykazali, że pole
magnetyczne o ekstremalnie niskiej częstotliwości zmniej-
sza antyoksydacyjne działanie melatoniny [18].

Celem obecnego badania było wykazanie, czy pole ma-

gnetyczne niskiej częstotliwości, stosowane w magnetotera-
pii, zależnie od czasu działania wpływa na generację reak-
tywnych form tlenu. W badaniu skoncentrowano się na od-
działywaniu pola magnetycznego niskiej częstotliwości na
procesy oksydacyjne – peroksydację lipidów. Nasilony pro-
ces peroksydacji lipidów wpływa na budowę błon plazma-
tycznych i wewnątrzkomórkowych i ich transport jonowy, jak
również może być przyczyną inaktywacji wielu enzymów bło-
nowych i białek receptorowych [3].

MATERIAŁ I METODY

Materiał badawczy stanowiły dorosłe szczury samce rasy
Sprague-Dawley w wieku 3-4 miesięcy. Badania wpływu pola
magnetycznego niskiej częstotliwości na proces peroksyda-
cji lipidów w surowicy przeprowadzono poprzez oznaczenie
stężenia związków reagujących z kwasem 2-tiobarbiturowym.

Zwierzęta podzielono losowo na grupy badawcze i pod-

dano działaniu zmiennego pola magnetycznego niskiej czę-
stotliwości:
– grupa I (n=10) – kształt pola prostokątny, częstotliwość

40 Hz, indukcja 7 mT, czas działania 30 min,

– grupa II (n=10) – kształt pola prostokątny, częstotliwość

40 Hz, indukcja 7 mT, czas działania 60 min.
Zwierzęta poddawane były ekspozycji zmiennego pola

magnetycznego codziennie przez okres 14 dni dla każdej
grupy, z zachowaniem kolejności zawsze o tej samej porze
dnia (w godzinach 7

00

-9

00

). Pole magnetyczne generowane

było przez aparat stosowany w magnetoterapii, typu MAGNE-
TRONIK MF-10. Zwierzęta w plastikowych pojemnikach, nie-
ograniczających poruszania się umieszczano we wnętrzu
typowego aplikatora, stanowiącego skład zestawu do magne-
toterapii.

Krew do badania związków reagujących z kwasem tio-

barbiturowym (TBARS) pobierano z żyły ogonowej szczura
do probówki zawierającej EDTA: przed działaniem pola ma-
gnetycznego, po jednorazowej ekspozycji i po 14 dniach dzia-
łania pola magnetycznego.

Aldehyd malonowy (MDA) jest końcowym produktem pe-

roksydacji lipidów, który z kwasem barbiturowym, w środo-
wisku kwaśnym i w podwyższonej temperaturze daje barw-
ny kompleks. Do 0,1 ml surowicy dodawano 1 ml 0,05 mol/l
kwasu siarkowego i 0,5 ml 1,23 mol/l kwasu trichloroocto-
wego (TCA), następnie odwirowano (10 min, 4°C, 1500 × g).
Do uzyskanego osadu białka dodawano 2 ml roztworu wod-
nego kwasu solnego o pH 2,5 oraz 0,5 ml 0,025-molowego
kwasu tiobarbiturowego i 0,01 ml 0,01% butylowanego hy-
droksytoulenu (BHT). Mieszaninę inkubowano przez 30 min
w łaźni wodnej w temperaturze 100°C w szczelnie zakręco-
nych probówkach. Po ochłodzeniu do zawartości probówki
dodawano 2,5 ml butanolu i po intensywnym wymieszaniu
wirowano przez 10 min (1500 g, 25°C). Pomiaru dokony-
wano w supernatacie warstwy butanolu. Mierzono emisję

światła przy 546 nm po wzbudzeniu falą o długości 515 nm
na spektofluorymetrze LS-50 (Perkin Elmer-Norwalk, CT)
względem wody dejonizowanej jako próby kontrolnej.

Odczytany wynik w jednostkach arbitralnych przeliczano

wykorzystując równanie regresji.

Równanie regresji otrzymano doświadczalnie, wykonując

trzy serie kalibracji z sześcioma wzrastającymi stężeniami
tetrametoksypropanu (0,01-50

mmol/l), używanego jako stan-

dard MDA.

Analiza statystyczna. Wyniki przedstawiono jako śred-

nią ± standardowy błąd średniej (SEM) i poddano analizie
statystycznej przy wykorzystaniu testu t-Studenta. Poziom
p<0,05 uznano za statystycznie istotny.

Doświadczenia przeprowadzono za zgodą Lokalnej Ko-

misji Etycznej ds. Doświadczeń na Zwierzętach (zezwolenie
indywidualne nr 0022/2006/WL/).

WYNIKI

Wyniki badań – stężenia związków reagujących z kwasem
tiobarbiturowym w surowicy krwi (TBARS) – wartości śred-
nie oraz średniego odchylenia standardowego przedstawio-
no w tabeli 1.

Analiza statystyczna przy wykorzystaniu testu t-Studenta

wskazuje na występowanie zmian statystycznie istotnych stę-
żenia TBARS po ekspozycji na działanie pola magnetyczne-
go niskiej częstotliwości, w grupie I badanych zwierząt, przy
(p<0,5). Po jednorazowej ekspozycji obserwuje się obniże-
nie stężenia TBARS, natomiast po 14 dniach działania zmien-
nego pola magnetycznego dochodzi do znamiennego nasi-
lenia generacji reaktywnych form tlenu. W grupie II, przy cza-
sie działania pola magnetycznego 60 min, również obserwo-
wane są zmiany badanego parametru. Po jednorazowej eks-
pozycji wystąpiło obniżenie stężenia TBARS w badanych
próbkach krwi (p<0,05) oraz znamienne zwiększenie stęże-
nia TBARS po 14 dniach wystawiania zwierząt na działanie
pola magnetycznego.

OMÓWIENIE

Zmienne pole magnetyczne stosowane jest w terapii od po-
nad 20 lat. Pierwsze doniesienia o terapeutycznym wykorzy-
staniu pola magnetycznego niskiej częstotliwości datują się
od około 1973 roku, a do klasycznych wskazań należą ze-
społy bólowe różnego pochodzenia [1, 2, 12-15].

Szeroki zakres i powszechność stosowania zmiennego

pola magnetycznego niskiej częstotliwości w terapii powo-
duje, że dla bezpieczeństwa tej formy leczenia, istotne zna-
czenie ma wyjaśnienie mechanizmów działania tych pól na
organizmy żywe i poznanie ewentualnych skutków negatyw-
nych związanych z tą postacią energii.

Wśród hipotez dotyczących fizycznych mechanizmów, le-

żących u podstaw działania pól magnetycznych, wymienia
się m.in. mechanizm rodnikowy [6, 17].

Tabela 1. Wyniki badań TBARS
Table 1. Results of amount TBARS

Grupa

Zastosowane parametry

TBARS

TBARS

TBARS

przed działaniem

po jednorazowej ekspozycji

po 14 dniach działania

pola magnetycznego

na działanie pola

pola magnetycznego

[

mmol/l]

magnetycznego [

mmol/l]

[

mmol/l]

`x±SE

`x±SE

`x±SE

I

7 mT, 40 Hz, 30 min

0,08±0,007

0,069±0,007*

¯

1,1063±0,08*

­

II

7 mT, 40 Hz, 60 min

0,66±0,0,064

0,19±–0,014*

¯

0,782±0,04*

­

*p<0,05.

E. Ciejka, A. Gorąca

108

Zmyślony [17] w badaniach przeprowadzonych na

szczurach wykazał zmiany koncentracji wolnych rodników
w wyniku działania pola magnetycznego o wartościach in-
dukcji zwiększających prawdopodobieństwo zmiany wza-
jemnej orientacji spinów niesparowanych elektronów pary
rodników. W swoich doświadczeniach stosował on pole ma-
gnetyczne sieciowe o indukcji: 40

mT, 7 mT i 10 mT. Dla

pola o indukcji 7 mT następowało zwiększenie zawartości
reaktywnych form tlenu – ROS (ang. reactive oxigen spe-
cies) w limfocytach eksponowanych na pole. Natomiast dla
pozostałych wartości indukcji pola magnetycznego – 40

mT i 10 mT dochodziło do obniżenie zawartości ROS. W
badaniach własnych obserwuje się zwiększenie stężenia
TBARS przy wartości pola magnetycznego 7 mT, często-
tliwości 40 Hz przez okres 14 dni. Natomiast w innych ba-
daniach eksperymentalnych wykazano nasilenie metabo-
lizmu tlenowego neutrofilii u szczurów poddanych działa-
niu pola magnetycznego o częstotliwości 60 Hz i indukcji
0,1 mT, sugerując także, że pola te mogą wpływać na pro-
cesy uwalniania wolnych rodników [11]. Z kolei Mnaimneh
i wsp. [10] nie zaobserwowali zmian w procesie wytwarza-
nia tlenku azotu pod wpływem pola magnetycznego o czę-
stotliwości 1 Hz i indukcji 1,6 mT.

Badania dotyczące wpływu pól magnetycznych na zmia-

nę liczby wolnych rodników pozostają nadal w sferze rozwa-
żań teoretycznych i doświadczalnych, szczególnie gdy doty-
czą one wpływu pola magnetycznego na liczbę uszkodzeń
DNA. Dotychczasowe wyniki natomiast potwierdzają mecha-
nizm rodnikowy wpływu pól magnetycznych stałych i siecio-
wych, który zależny jest od wartości indukcji magnetycznej
tych pól oraz częstotliwości [10, 11, 17]. Na podstawie do-
tychczasowych doniesień piśmiennictwa wydaje się wska-
zane kontynuowanie badań dotyczących wpływu pola ma-
gnetycznego niskiej częstotliwości o parametrach stosowa-
nych w magnetoterapii na proces generacji wolnych rodni-
ków w organizmach żywych.

WNIOSKI

1. Po jednorazowej ekspozycji na działanie zmiennego pola

magnetycznego o częstotliwości 40 Hz, indukcji 7 mT i
czasie działania 30 i 60 min obserwuje się zmniejszenie
procesu peroksydacji lipidów.

2. Po 14 dniach działania pola magnetycznego o często-

tliwości 40 Hz i indukcji 7 mT, dochodzi do istotnego
zwiększenia stężenia TBARS w krwi zwierząt doświad-
czalnych.

3. Pole magnetyczne o parametrach stosowanych w magne-

toterapii wpływa na generację reaktywnych form tlenu.

PIŚMIENNICTWO

1. Alekseenko A.V., Gusak V.V., Tarabanchuk V.V. i wsp.: Magnetic therapy

in treatment of patients with leg ulcers. Khirurgiia. 1998, 7, 14-16.

2. Alekssenko A.V.: Treatment of trophic ulcers of the lower extremities using

a magnetic field. Klin. Khir. 1991, 7, 60-63.

3. Bartosz G.: Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. PWN. War-

szawa, 2004.

4. Das UN.: A radical approach to cancer. Med. Sci, Monit., 2002, 8, 79-92.
5. Droge W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiolog.

Rev., 2002, 82, 47-95. Bartosz G. Druga twarz tlenu. PWN. Warszawa, 2003.

6. Eichwald C., Walleczek J.: Model for magnetic field effects on radical pair

recombination in enzyme kinetics. Biophys. J., 1999;71, 2, 623-631.

7. Lantov M., Lupke M., Frahm J. i wsp.: Cell activating capacity of 50 Hz

magnetic fields to release reactive oxygen intermediates in human umbi-
lical cord blood-derived monocytes and in Mono Mac 6 cells. Radiat. Envi-
ron. Biophys., 2004, 38, 985-993.

8. Lupke M., Rollwitz .J, Simko M./ Cell activating capacity of 50 Hz magne-

tic fields to release reactive oxygen intermediates in human umbilical
cord blood-derived monocytes and in Mono Mac 6 cells. Free Radic. Res.,
2004, 38, 985-993.

9. Mika T.: Fizykoterapia. PZWL. Warszawa, 1993.

10. Mnaimneh S., Bizri M., Veyret B.: No effect of exposure to static and

sinusoidal magnetic fields on nitric oxide production by macrophages.
Bioelectromagnetics, 1996, 17, 6, 519-521.

11. Roy S., Noda Y., Eckert V., i wsp.: The phorobol 12-myristate 13- acetate

(PMA)-induced oxidative burst in rat peritenal netrophils is increased by
a 0,1 mT (60 Hz) magnetic field. FEBS Lett. 1995, 376, 3, 164-166.

12. Sieroń A. Żmudziński J., Cieślar G. i wsp.: Leczenie owrzodzeń podudzi

za pomocą zmiennego pola magnetycznego. Przegl. Dermatol., 1991,
78, 3, 196-200.

13. Sieroń A., Glinka M.: Wpływ niskozmiennych pól magnetycznych na pro-

ces gojenia się ran. Balneologia Polska. 1999, 41, 1-2, 75-81.

14. Sieroń A.: Zastosowanie pól magnetycznych w medycynie.

a-Medica

Press. Bielsko-Biała, 2000.

15. Straburzyńska-Lupa A., Straburzyński G.: Fizjoterapia. PZWL. Warsza-

wa, 2002.

16. Valko M., Rhodes C.J., Moncol J. i wsp.: Free radicals, metals and antio-

xidants In oxidative stress-induced cancer. Chemico-Biological Interac-
tions 2006, 160, 1-40.

17. Zmyślony M.: Działanie stałych i sieciowych pól magnetycznych występują-

cych w środowisku człowieka na układy biologiczne. Mechanizm rodnikowy.
Instytut Medycyny Pracy im. prof. J. Nofera. Łódź, 2002, praca habilitacyjna.

18. Zwirska-Korczala K., Adamczyk-Sowa M., Polania R., i wsp.: Influence of

extremely-low-frequncy magnetic field on antioxidative melatonin proper-
ties in AT478 murine sqamous cell carcinoma culture. Biol. Trace Elem.
Res., 2004, 102, 227-243.

19. Zwirska-Korczala K., Jocem J., Adamczyk-Sowa M. i wsp.: Effect of extre-

mely low frequency electromagnetic fields on cell proliferation, antioxida-
tive enzyme activities and lipid peroxidation In 3T3-L1 preadipocytes-an
In vitro study. J. Physiol. Pharmacol., 2005, 56, suppl 6, 101-108.

Badania finansowane z działalności statutowej UM w
Łodzi 503-1079-1.

Otrzymano: 21 sierpnia 2007 r.
Adres: Elżbieta Ciejka, NZOZ Centrum Rehabilitacji INTERMEDICUS,
93-161 Łódź, ul. Kraszewskiego 7/9, tel. [phone],
e-mail: [e-mail]

Serdecznie dziękujemy Pani Annie Kliszko i Pani Zdzisławie Sę-
dzińskiej za pomoc techniczną przy wykonywaniu doświadczeń.