Kratek pregled o vplivu magnetnih polj na nevrološke bolezni 2. del

V celični membrani lahko receptorji ali kanalski proteini delujejo tudi kot vzvodi ali antene, ki jih aktivirajo resonančni pojavi. To je zato, ker je mogoče elemente nabitih molekul obravnavati "nespecifično" z ustreznimi resonančnimi frekvencami EMF (slika 1).

Celična membrana je pomemben sestavni del celice in eden ključnih mehanizmov za zapis spomina. Celična membrana je tanek film, sestavljen iz dvojne plasti lipidnih molekul, ki obdaja in ščiti različne organele in kemikalije znotraj celice. Ima pomembno vlogo pri vnašanju zunanjih snovi v celico in ohranjanju stabilnosti notranjega in zunanjega okolja celice, tesno pa je povezan tudi s človeškim spominom.

Celična membrana ne more samo vnašati snovi v celico, ampak tudi prenaša signale od enega nevrona do drugega prek nevrotransmiterjev. Zato je pomemben kanal za nevrotransmisijo in je tesno povezan s človekovim učenjem in spominom. Človeški spomin razlagata psihologija in nevroznanost. Dolgoročno sloni predvsem na spremembah morfologije in delovanja sinaps v možganski skorji.

Spomin je tesno povezan z nevroni, saj povezava med nevroni tvori fizikalno in kemično osnovo našega spomina. Lipidi, beljakovine in druge spojine v celični membrani igrajo pomembno vlogo pri povezovanju med nevroni. Na primer, v smislu strukture in delovanja postsinaptične membrane imajo proteini na celični membrani ključno vlogo. Spodbujajo sproščanje nevrotransmiterjev in aktivnost nevrotransmiterjev receptorjev na postsinaptični celični membrani.

Poleg tega, da igra vlogo pri nevronskih povezavah, lahko celična membrana tudi snema spomin prek regijsko specifičnih oscilacijskih signalov. Na primer, celotno potencialno razliko lahko uporabimo za zaznavanje čustvenih izkušenj in pomnjenje določenih prizorov, ki igrajo pomembno vlogo pri oblikovanju človeškega spomina. Skratka, vloga celičnih membran v spominu je tesno povezana z nevrologijo človeškega spomina, zato je vzdrževanje delovanja in stabilnosti celične membrane eden od pomembnih elementov za zaščito zdravja človeškega spomina.

V vsakdanjem življenju je ohranjanje zdravja celičnih membran bistveno za ohranjanje zdravega spomina. Razumna prehrana, redna vadba, zadosten spanec in duševno zdravje so pomembni načini za ohranjanje delovanja celične membrane. Hkrati lahko uživanje živil, bogatih z esencialnimi maščobnimi kislinami (kot so ribe in oreščki), ter dopolnjevanje ustreznih hranil in prehranskih vlaknin prav tako pomaga ohranjati normalno delovanje celičnih membran. Te navade niso dobre samo za fizično zdravje, ampak tudi pomagajo ohranjati zdravje človeškega spomina. Vidimo lahko, da moramo izboljšati spomin, Cistanche pa lahko bistveno izboljša spomin, ker ima Cistanche antioksidativne, protivnetne učinke in učinke proti staranju, kar lahko pomaga zmanjšati oksidativne in vnetne reakcije v možganih, s čimer ščiti zdravje živčnega sistema. Poleg tega lahko Cistanche spodbuja tudi rast in popravilo živčnih celic ter tako izboljša povezljivost in delovanje nevronskih mrež. Ti učinki lahko pomagajo izboljšati spomin, sposobnost učenja in hitrost razmišljanja ter lahko tudi preprečijo pojav kognitivnih motenj in nevrodegenerativnih bolezni.

Kliknite Know za izboljšanje kratkoročnega spomina

Po tem koraku signalne kaskade se izzovejo sekundarni prenašalci sporočil, ki sprožijo "klasične" poti [38, 41, 60]. Sekundarni, nižji dogodki se izzovejo, npr. preko receptorskih tirozin kinaz, PIP2 (fosfatidilinozitol 4,5-bifosfat). ), PIP3 (fosfatidilinozitol 3,4,5-trifosfat) in lipidna fosfataza PTEN (homolog fosfataze in tenzina).

PIP3 lahko signalizira naprej prek Akt in sama Akt je središče številnih drugih signalnih poti (1): za sintezo beljakovin, ki deluje na rast, diferenciacijo, migracijo itd. Tok Ca++, ki ga izzove VGCC, lahko inducira številne signalne kaskade.

Magnetna komponenta EMF lahko deluje na nastajanje radikalov in v mediju s kisikom tudi na kisikove radikale (ROS). Poleg tega se lahko s spin-tripletno preusmeritvijo inducira tudi usmerjena komponenta. Kriptokromi (CRY) lahko to sprožijo in povzročijo proizvodnjo ROS. Poleg tega so mitohondriji lahko vir proizvodnje ROS in dušikovega kisika (NO).

NO in ROS lahko reagirata tudi na peroksinitrid (ONOO-). To pa bo aktiviralo IκB in NFκB, kar lahko izzove celične reakcije, kar npr. vodi do neke vrste "predkondicioniranja" in zaščite.

Terciarne reakcije nastanejo v jedru prek epigenetske modifikacije izražanja genov ali neposredne regulacije genov, kar vodi do (2) redoks homeostaze, celičnega preživetja in rasti ali (3) spremenjenega izražanja genov ali npr. sprememb v celičnem ciklu.

Kot posredniki lahko NO in tudi ROS inducirajo aktivacijo antioksidativne poti Nrf2 in izvajajo zaščitne učinke [61, 62] z zmanjšanjem biomarkerjev celičnih in oksidativnih poškodb.

Glede proizvodnje NO, Chinon et al. [63] so opazili, da so povišane ravni NO pri bolnikih z možgansko kapjo po TMS povezane z nevralno sintetazo dušikovega oksida (nNOS) in/ali aktivnostmi endotelnega NOS (eNOS), ne pa tudi z izražanjem inducibilnega NOS (iNOS). Cho in drugi [5] so pokazali, da ELF-EMF (60 Hz, 2 mT) poveča izražanje in aktivacijo nNOS v možganih podgan [63].

V nasprotju s tem je aktivacija nNOS in eNOS odvisna od kalcijevih ionov in veliko poročil je, da so biološki učinki ELF-EMF povezani z nadzorom kalcijevih kanalov [64].

Zato je opazovani mehanizem povečanega nastajanja in presnove NO lahko povezan s tokom kalcijevih ionov. Pomnoževanje preko kalcijevega toka lahko prav tako zagotovi sredstva, s katerimi bi lahko membransko posredovane učinke EMF prenesli v celico [41, 57]. Celično mesto shranjevanja Ca2+ na osnovi F-aktina se nahaja v podmembranskem citoskeletu [38].

Prenos Ca2+ v celico lahko deluje na številne druge poti in organele. Druge celične dogodke izzovejo receptorske tirozin kinaze (RTK), fosfatidilinozitol 4,5-bifosfat (PIP2), fosfatidilinozitol 3,4,{ {6}}trifosfat (PIP3) in homolog lipidne fosfataze in tenzina (PTEN).

PIP3 lahko aktivira poti prek serin/treonin kinaze Akt in sama Akt je središče različnih signalnih poti. Zato lahko do teh signalnih kaskad funkcionalno dostopamo z različnimi mehanizmi [38] (slika 1).

Yao et al. [65] so tudi pokazali, da lahko učinki PEMF vplivajo tudi na izražanje genov, saj so in vitro ugotovili, da PEMF spodbuja diferenciacijo celic prekurzorjev oligodendrocitov.

Poročali so tudi o epigenetskih spremembah, saj ponavljajoči se TMS, ki se nanaša na čelni korteks prebujenih miši, inducira od dopaminskega receptorja D2 odvisne trajne spremembe CDK5 (od ciklina odvisna kinaza 5) in PSD-95 (protein postsinaptične gostote 95-član z membrano povezane gvanilat kinaze) ravni beljakovin, posebej v stimuliranem možganskem območju [66].

Te modifikacije so bile povezane s spremembami histonacetilacije znotraj njihove genske promotorske regije in ta dogodek je bil preprečen z dajanjem inhibitorja histonske deacetilaze. Konzole idr. [67] je predstavil kritičen pregled epigenetskih sprememb, ki jih sproži globoka možganska stimulacija in TMS pri bolnikih s Parkinsonovo boleznijo in nevronih iz različnih poskusnih živalskih modelov.

V mononuklearnih celicah periferne krvi bolnikov z AD so Capelli et al. [28] so preizkusili sposobnost nizkofrekvenčnega PEMF za modulacijo genske ekspresije v celičnih funkcijah, ki so neregulirane pri AD (tj. BACE1). Opazili so, da lahko LF-PEMF stimulira epigenetsko regulacijo, posredovano z miRNA, kar bi vodilo do ponovnega uravnoteženja poti, dereguliranih v patološkem stanju.

Vendar pa so potrebne nadaljnje študije na molekularni ravni glede kompleksne mreže epigenetskih signalov in možnosti morebitnih škodljivih učinkov.

AD miši so pokazale dolgotrajno okvaro kognicije in spomina po izpostavljenosti PEMF, kar je povzročilo simptome AD pri teh miših [68]. Avtorji te študije trdijo, da lahko elektromagnetno polje poveča oksidativni stres in da je to lahko povezano z disfunkcijo avtofagije, opaženo pri teh živalih. Višja frekvenca MHz in daljše trajanje avtofagije lahko vodita do demielinizacije v mišjih možganih[69].

Nasprotno, v skladu s pojavi EMF oken in intenzitet, Marchesi et al. [70] so ugotovili, da je avtofagija pozitivno modulirana v človeških nevroblastomskih celicah z neposredno izpostavljenostjo nizkofrekvenčnim elektromagnetnim poljem.

Kot predlagani mehanizem avtorji navajajo in vitro izražanje zaporedja mikroRNA, ki vpliva na avtofagijo preko Beclin1, ortologa gena 6, povezanega z avtofagijo, in izražanja BEC-1.

Avtorji te študije razpravljajo o pozitivnem citoprotektivnem učinku avtofagije pri očistku beljakovinskih agregatov v celicah pri boleznih, kot je AD.

Znatno okrepljeno izražanje genov za plastičnost 24 ur po intermitentni Theta Burst Stimulation (iTBS) v primerjavi z lažnim TBS je bilo ugotovljeno v celičnem modelu, podobnem človeškemu nevronu [71].

Ta specifičen učinek zagotavlja podporo splošno domnevnim mehanizmom plastičnosti, na katerih temeljijo učinki iTBS na razdražljivost človeške skorje. Proizvodnja ROS je še ena molekularna povezava v zvezi z magnetno stimulacijo.

Spremembe celičnih ravni ROS, ki jih povzročijo naprave PEMF, lahko razložijo njihove blagodejne in zdravilne učinke. Zanimivo je, da so koncentracije ROS, ki jih povzročajo takšne naprave, veliko nižje od tistih, ki jih povzroča oksidativni stres [72, 73].

Paradoksalno ima ROS koristno vlogo s spodbujanjem antioksidativne obrambe in poti popravljanja, terapevtski učinki PEMF pa so bili dokumentirani pri več patologijah, ki vključujejo definirane celične mehanizme [74].

PEMF lahko spodbudi hitro kopičenje ROS v celicah sesalcev [72]. Po izpostavljenosti PEMF se rast celic upočasni in inducirajo se geni, odzivni na ROS [72]. Ti učinki zahtevajo prisotnost kriptokroma, domnevnega magnetosenzorja, ki sintetizira ROS.

Kriptokromi so vseprisotno izraženi flavoproteini, ki so podvrženi konformacijskim spremembam in ustvarjajo radikalne pare v prisotnosti svetlobe ali magnetnih polj [75, 76]. Nasprotno pa so poročali o pozitivnem učinku izpostavljenosti magnetnemu polju med okrevanjem napadov pri Drosophilalarvae [77].

Podobno je ta učinek odvisen od kriptokroma, kar kaže na magnetno občutljivo fotokemično reakcijo para radikalov v kriptokromu, ki spremeni ravni nevronskega vzbujanja. Končno ponavljajoči se TMS pri nizki intenzivnosti inducira izraščanje aksona in sinaptogenezo, ki lahko popravi nevronsko vezje v situacijah in vivo in ex vivo, kot sta postlezijski izraščanje aksona in reinervacija olivocerebellarja pri miših.

To popravilo je odvisno od kompleksnih biomimetičnih vzorcev, ki so posebej učinkoviti, in prisotnosti kriptokroma [78].

Te nasprotujoče si rezultate v zvezi s koncentracijo ROS je mogoče razrešiti z enkratno izpostavljenostjo produkciji ROS, ki jo povzroča ELFPEMF, v človeških osteoblastih brez zmanjšanja intracelularnega glutationa [79].

Ponavljajoča izpostavljenost PEMF pa je zmanjšala ravni ROS, kar kaže na spremembe v odzivu na antioksidativni stres. Čiščenje radikalnih vrst je zmanjšalo učinek PEMF na delovanje osteoblastov [73].

Tako se sklepa, da je PEMF izzval netoksične količine ROS in da lahko reakcije na ROS, ki jih ustvari PEMF, povzročijo tudi predkondicioniranje teh celic [81].

7. Sklepi

Ta zbirka poročil v zvezi z magnetno in elektromagnetno stimulacijo pri nevroloških boleznih prikazuje kompleksno sliko zaradi številnih variacij v trajanju, intenzivnosti, resonančnih učinkih in učinkih oken. V tem rokopisu smo poskušali določiti pomembne molekularne in celične biološke povezave za spajanje nizkofrekvenčnih elektromagnetnih polj, pridobljenih iz živalskih in kliničnih študij.

Med drugimi dejavniki lahko potencial mirovanja stresnih, vnetih ali ogroženih celic sproži to zamenjavo in povzroči izboljšane rezultate za te bolnike z nevrološkimi motnjami [81].

Receptorji in kanali, občutljivi na naboj, vgrajeni v celično membrano, lahko aktivirajo različne signalne kaskade, ki vodijo do različnih sekundarnih celičnih in tkivnih reakcij, kot so sinteza proteinov, rast, migracija in diferenciacija. Poudarjamo tudi pomen nastajanja ROS, zlasti iz mitohondrijev z zelo visokim potencialom zunanje membrane.

Ta organel se mora ukvarjati z verigo prenosa elektronov, kar prinaša tveganje uhajanja elektronov, kar vodi do proizvodnje ROS in NO. Oba glasnika, kot tudi povezane signalne kaskade, imajo sposobnost induciranja epigenetskih in genetskih sprememb, ki lahko končno vodijo do sprememb v izražanju genov, kar lahko vpliva na preživetje celice, redoks homeostazo in številne druge celične reakcije.

V primerjavi z električnim spajanjem je vloga "magnetnih interakcij" še vedno sporna. Novo najdeni domnevni magnetosenzor, kriptokrom, lahko preusmeri fokus na učinke EMF, PEMF in TMS na njihovo magnetno komponento. Zato je pomembno, da biofizika in sorodne discipline raziščejo mehanizem kvantnih radikalnih parov in vlogo kriptokromov [82, 83].

S številnimi publikacijami, ki se pojavljajo na tem področju v zadnjih letih, zdaj začenjamo bolje razumeti vzročne principe povezovanja EMF z biološkimi pojavi.

Hallet [8] je opozoril, da je TMS močan instrument za kliničnega nevrofiziologa, zlasti pri diagnozi nevroloških motenj. Ker je večina teh učinkov blagih in pogosto prehodnih, je potrebna nadaljnja preiskava, da bi razumeli osnovna načela teh učinkov, ki jih povzročajo elektromagnetna polja.

Potrebno je temeljitejše razumevanje električne narave notranjih komponent celice, kot so organeli in biomolekule mitohondrijev, z uporabo senzorjev nano-kamenčkov za določitev mehanizma za širše širjenje notranjih celičnih električnih polj. Z razvojem natančnih meritev EMF v notranjosti celice je mogoče te omejitve EMF-magnetnih in TMS študij bolje razumeti.

8. Avtorski prispevki

MF je zagotovil osnovne koncepte in principe fizike in magnetne terapije za ustrezne bolezni. RHWF opisuje biološke principe magnetnih in elektromagnetnih učinkov ter klinične učinke. RHWF je opravil končno urejanje rokopisa.

9. Etična odobritev in soglasje za sodelovanje

Ni primerno.

10. Zahvala

Delo, omenjeno v tem pregledu, so delno financirali saško ministrstvo za znanost in izobraževanje, GWT, HZDR in TUD (projekt NeuroMaX).

11. Financiranje

Ta raziskava ni prejela zunanjega financiranja.

12. Nasprotje interesov

Avtorji izjavljajo, da ni navzkrižja interesov

13. Reference

[1] Zhang Z, Luan F, Xie C, Geng D, Wang Y, Ma J. Nizkofrekvenčna transkranialna magnetna stimulacija je koristna za izboljšanje sinaptične plastičnosti v starajočih se možganih. Raziskave nevronske regeneracije. 2015; 10: 916–924.

[2] Pell GS, Roth Y, Zangen A. Modulacija kortikalne ekscitabilnosti, povzročene s ponavljajočo se transkranialno magnetno stimulacijo: vpliv časovnih in geometrijskih parametrov ter osnovnih mehanizmov. Napredek v nevrobiologiji. 2011; 93: 59–98.

[3] Panagopoulos DJ, Margaritis LH. Identifikacija 'okna' intenzivnosti na biološke učinke sevanja mobilne telefonije. Mednarodni časopis za radiacijsko biologijo. 2010; 86: 358–366.

[4] Marko S. Markov. "Biološka okna": poklon W. RossAdeyju. Okoljevarstvenik. 2005, 25: 67–74.

[5] Cho SI, Nam YS, Chu LY, Lee JH, Bang JS, Kim HR, et al. Izjemno nizkofrekvenčna magnetna polja modulirajo signalizacijo dušikovega oksida v možganih podgan. Bioelektromagnetika. 2012; 33: 568–574.

[6] Parkin B, Ekhtiari H, Walsh V. Neinvazivna stimulacija človeških možganov v kognitivni nevroznanosti: Primer. Neuron.2015; 87: 932–945.

[7] Dayan E, Censor N, Buch ER, Sandrini M, Cohen LG. Neinvazivna možganska stimulacija: od fiziologije do mrežne dinamike in nazaj. Naravoslovna nevroznanost. 2013; 16: 838–844.

[8] Hallett M. Transkranialna magnetna stimulacija: uvod. Nevron. 2007; 55: 187–199.

[9] Ziemann U, Rothwell JC, Ridding MC. Interakcija med intrakortikalno inhibicijo in olajšanjem v človeški motorični skorji. Journal of Physiology. 1996; 496: 873–881.

[10] Beitz JM. Parkinsonova bolezen: pregled. Meje v bioznanosti.2014; 6: 65–74.

[11] Vadalà M, Vallelunga A, Palmieri L, Palmieri B, MoralesMedina JC, Iannitti T. Mehanizmi in terapevtska uporaba elektromagnetne terapije pri Parkinsonovi bolezni. Vedenje in možganske funkcije. 2015; 11: 26.

[12] Morberg BM, Malling AS, Jensen BR, Gredal O, Bech P, Wermuth L. Parkinsonova bolezen in transkranialna impulzna elektromagnetna polja: randomizirano klinično preskušanje. Motnje gibanja.2017; 32: 625–626.

For more information:1950477648nn@gmail.com