Kratki osvrt na utjecaj magnetskih polja na neurološke bolesti 2. dio

U staničnoj membrani, receptori ili kanalni proteini također mogu funkcionirati kao poluge ili antene, aktivirane fenomenom rezonancije. To je zato što se elementima nabijene molekule može pristupiti "nespecifično" pomoću odgovarajućih rezonantnih frekvencija EMF-a (slika 1).

Stanična membrana je važna komponenta stanice i jedan od ključnih mehanizama za bilježenje memorije. Stanična membrana je tanki film sastavljen od dvostrukog sloja lipidnih molekula koji okružuje i štiti različite organele i kemikalije unutar stanice. Ima važnu ulogu u unošenju vanjskih tvari u stanicu i održavanju stabilnosti unutarnjeg i vanjskog okoliša stanice, a također je usko povezan s ljudskim pamćenjem.

Stanična membrana ne samo da može unositi tvari u stanicu već i prenositi signale s jednog neurona na drugi putem neurotransmitera. Stoga je to važan kanal za neurotransmisiju i usko je povezan s ljudskim učenjem i pamćenjem. Ljudsko pamćenje objašnjavaju psihologija i neuroznanost. Dugoročno gledano, uglavnom se oslanja na promjene u morfologiji i funkciji sinapsi u moždanoj kori.

Pamćenje je usko povezano s neuronima jer veza između neurona čini fizikalnu i kemijsku osnovu našeg pamćenja. Lipidi, proteini i drugi spojevi u staničnoj membrani imaju važnu ulogu u povezivanju između neurona. Na primjer, u pogledu strukture i funkcije postsinaptičke membrane, proteini na staničnoj membrani imaju vitalnu ulogu. Oni potiču otpuštanje neurotransmitera i aktivnost neurotransmiterskih receptora na postsinaptičkoj staničnoj membrani.

Osim što igra ulogu u neuronskim vezama, stanična membrana također može bilježiti pamćenje putem oscilacijskih signala specifičnih za regiju. Na primjer, ukupna razlika potencijala može se koristiti za opažanje emocionalnih iskustava i pamćenje određenih scena, igrajući važnu ulogu u formiranju ljudskog pamćenja. Ukratko, uloga staničnih membrana u pamćenju usko je povezana s neurologijom ljudskog pamćenja, pa je održavanje funkcije i stabilnosti stanične membrane jedan od važnih elemenata za zaštitu zdravlja ljudskog pamćenja.

U svakodnevnom životu, održavanje zdravlja staničnih membrana ključno je za održavanje zdravog pamćenja. Razumna prehrana, redovita tjelovježba, odgovarajući san i mentalno zdravlje važni su načini održavanja funkcije stanične membrane. U isto vrijeme, konzumacija hrane bogate esencijalnim masnim kiselinama (kao što su riba i orašasti plodovi) i unos točnih hranjivih tvari i dijetalnih vlakana također može pomoći u održavanju normalne funkcije staničnih membrana. Ove navike nisu samo dobre za fizičko zdravlje, već također pomažu u održavanju zdravlja ljudskog pamćenja. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a Cistanche može značajno poboljšati pamćenje jer Cistanche ima antioksidativno, protuupalno i anti-age djelovanje, što može pomoći u smanjenju oksidativnih i upalnih reakcija u mozgu, čime štiti zdravlje živčani sustav. Osim toga, Cistanche također može pospješiti rast i popravak živčanih stanica, čime se poboljšava povezanost i funkcija neuronskih mreža. Ovi učinci mogu poboljšati pamćenje, sposobnost učenja i brzinu razmišljanja, a također mogu spriječiti pojavu kognitivne disfunkcije i neurodegenerativnih bolesti.

Pritisnite Know za poboljšanje kratkoročnog pamćenja

Nakon ovog koraka signalne kaskade, izazivaju se sekundarni glasnici i to pokreće "klasične" putove [38, 41, 60]. Sekundarni, nizvodni događaji se izazivaju, npr. putem receptora tirozin kinaza, PIP2 (fosfatidilinozitol 4,5-bifosfat ), PIP3 (fosfatidilinozitol 3,4,5-trifosfat) i lipidna fosfataza PTEN (homolog fosfataze i tenzina).

PIP3 može dalje signalizirati putem Akt, a sama Akt je središte mnogih drugih signalnih putova(1): za sintezu proteina koja djeluje na rast, diferencijaciju, migraciju itd. Tok Ca++ koji izaziva VGCC može inducirati mnoge signalne kaskade.

Magnetska komponenta EMF-a može djelovati na proizvodnju radikala, au mediju s kisikom i na radikalne vrste kisika (ROS). Nadalje, preorijentacija spin-tripleta također može inducirati usmjerenu komponentu. Kriptokromi (CRY) mogu to potaknuti i dovesti do proizvodnje ROS-a. Također, mitohondriji mogu biti izvor proizvodnje ROS-a, kao i dušikovog kisika (NO).

NO i ROS zauzvrat također mogu reagirati na peroksinitrid (ONOO-). Ovo će zauzvrat aktivirati IκB i NFκB i to može potaknuti stanične reakcije, npr. dovesti do neke vrste "pre-kondicioniranja" i zaštite.

Tercijarne reakcije nastaju unutar jezgre putem epigenetske modifikacije ekspresije gena ili izravne regulacije gena, što dovodi do (2) redoks homeostaze, preživljavanja i rasta stanice ili (3) promjene ekspresije gena ili, npr., promjena u staničnom ciklusu.

Kao glasnici, NO i također ROS mogu inducirati aktivaciju antioksidativnog puta Nrf2 i ispoljiti zaštitne učinke [61, 62] uz smanjenje biomarkera staničnih i oksidativnih oštećenja.

Što se tiče proizvodnje NO, Chinon i dr. [63] primijetili su da su povećane razine NO u bolesnika s moždanim udarom nakon TMS-a povezane s aktivnostima neuralne sintetaze dušikovog oksida (nNOS) i/ili endotelnog NOS-a (eNOS), ali ne s ekspresijom inducibilnog NOS-a (iNOS). Cho i sur. [5], pokazali su da ELF-EMF (60 Hz, 2 mT) povećava ekspresiju i aktivaciju nNOS u mozgu štakora [63].

Nasuprot tome, aktivacija nNOS i eNOS ovisi o ionima kalcija i postoje mnoga izvješća da su biološki učinci ELF-EMF povezani s kontrolom kalcijevih kanala [64].

Stoga, uočeni mehanizam povećane proizvodnje NO i metabolizma može biti povezan s protokom kalcijevih iona. Pojačanje putem protoka kalcija također može osigurati način na koji se učinci EMF-a posredovani membranom mogu prenijeti u stanicu [41, 57]. Stanično mjesto skladištenja Ca2+ baziranog na F-aktinu nalazi se u submembranskom citoskeletu [38].

Prijenos Ca2+ u stanicu može djelovati na mnoge druge puteve i organele. Ostali stanični događaji izazivaju se putem receptorskih tirozin kinaza (RTK), fosfatidilinozitola 4,5-bifosfata (PIP2), fosfatidilinozitola 3,4,{ {6}}trifosfat (PIP3), te homolog lipidne fosfataze i tenzina (PTEN).

PIP3 može aktivirati putove preko serin/treonin kinaze Akt, a sam Akt je središte različitih signalnih putova. Stoga se ovim signalnim kaskadama može funkcionalno pristupiti različitim mehanizmima [38] (Slika 1).

Yao i sur. [65] također su pokazali da učinci PEMF-a također mogu utjecati na ekspresiju gena jer su otkrili, in vitro, da PEMF potiče diferencijaciju stanica prekursora oligodendrocita.

Epigenetske promjene također su prijavljene jer ponavljajući TMS primijenjen na frontalni korteks probuđenih miševa izaziva postojane promjene CDK5 (kinaza 5 ovisna o ciklinu) ovisne o receptoru dopamina D2 i PSD-95 (protein postsinaptičke gustoće 95-član razine proteina povezane s membranom gvanilat kinaze), posebno unutar stimuliranog područja mozga [66].

Ove modifikacije bile su povezane s promjenama histonacetilacije unutar njihove regije promotora gena i ovaj događaj je spriječen primjenom inhibitora histon deacetilaze. Konzole i sur. [67] predstavili su kritički pregled epigenetskih promjena potaknutih dubokom moždanom stimulacijom i TMS-om u pacijenata oboljelih od Parkinsonove bolesti i neurona iz različitih eksperimentalnih životinjskih modela.

U mononuklearnim stanicama periferne krvi bolesnika s AD-om, Capelli et al. [28] testirali su sposobnost niskofrekventnog PEMF-a da modulira ekspresiju gena u staničnim funkcijama koje su disregulirane u AD (tj. BACE1). Primijetili su da LF-PEMF može stimulirati epigenetsku regulaciju posredovanu miRNA, što bi dovelo do ponovnog balansiranja putova dereguliranih u patološkom stanju.

Međutim, potrebna su daljnja istraživanja na molekularnoj razini u pogledu složene mreže epigenetskih signala i mogućnosti potencijalnih štetnih učinaka.

AD miševi su pokazali dugotrajno oštećenje kognicije i pamćenja nakon izlaganja PEMF-u i to je rezultiralo simptomima AD kod tih miševa [68]. Autori ove studije tvrde da EMF može pojačati oksidativni stres, a to bi moglo biti povezano s disfunkcijom autofagije viđenom kod ovih životinja. Viša frekvencija MHz i dulje trajanje autofagije mogu dovesti do demijelinizacije u mišjem mozgu[69].

Nasuprot tome, u skladu s fenomenom EMF prozora i intenziteta, Marchesi et al. [70] otkrili su da je autofagija pozitivno modulirana u ljudskim neuroblastomskim stanicama izravnim izlaganjem niskofrekventnim elektromagnetskim poljima.

Kao predloženi mehanizam, autori navode in vitro ekspresiju mikroRNA sekvence koja utječe na autofagiju preko Beclin1, ortologa gena 6 povezanog s autofagijom i ekspresiju BEC-1.

Autori ove studije raspravljaju o pozitivnom citoprotektivnom učinku autofagije u uklanjanju proteinskih agregata unutar stanica u bolestima kao što je AD.

Značajno pojačana ekspresija gena za plastičnost 24 sata nakon intermitentne Theta Burst Stimulacije (iTBS) u usporedbi s lažnim TBS-om pronađena je u staničnom modelu sličnom ljudskom neuronu [71].

Ovaj specifičan učinak pruža potporu široko pretpostavljenim mehanizmima plastičnosti koji su u osnovi učinaka iTBS-a na ekscitabilnost ljudskog korteksa. Proizvodnja ROS-a još je jedna molekularna poveznica u vezi s magnetskom stimulacijom.

Promjene u staničnoj ROS razini, izazvane PEMF uređajima, mogu objasniti njihove blagotvorne i ljekovite učinke. Zanimljivo je da su koncentracije ROS-a inducirane takvim uređajima puno niže od onih induciranih oksidativnim stresom [72, 73].

Paradoksalno, ROS ima korisnu ulogu stimulirajući antioksidacijsku obranu i puteve popravka, a terapijski učinci PEMF-a dokumentirani su u nekoliko patologija koje uključuju definirane stanične mehanizme [74].

PEMF može stimulirati brzo nakupljanje ROS u stanicama sisavaca [72]. Nakon izlaganja PEMF-u, rast stanica se usporava, a induciraju se geni koji reagiraju na ROS [72]. Ovi učinci zahtijevaju prisutnost kriptokroma, navodnog magnetosenzora, koji sintetizira ROS.

Kriptokromi su sveprisutno izraženi flavoproteini koji prolaze kroz konformacijsku promjenu i generiraju radikalne parove u prisutnosti bilo svjetlosnih ili magnetskih polja [75, 76]. Nasuprot tome, pozitivan učinak izloženosti magnetskom polju zabilježen je tijekom oporavka od napadaja u Drosophilalarae [77].

Slično, ovaj učinak ovisi o kriptokromu što sugerira magnetski osjetljivu reakciju fotokemijskog para radikala u kriptokromu koja mijenja razine neuronske ekscitacije. Konačno, ponavljajući TMS niskog intenziteta izaziva izrastanje aksona i sinaptogenezu što može popraviti neuronski krug u in vivo i ex vivo situacijama, kao što je izrastanje aksona nakon lezije i reinervacija olivocerebelara u miša.

Ovaj popravak ovisi o tome da su složeni biomimetički obrasci posebno učinkoviti i prisutnosti kriptokroma [78].

Ovi kontradiktorni rezultati u vezi s koncentracijom ROS-a mogu se riješiti jednokratnim izlaganjem ELFPEMF-induciranoj proizvodnji ROS-a u ljudskim osteoblastima bez smanjenja intracelularnog glutationa [79].

Međutim, opetovano izlaganje PEMF-u smanjilo je razine ROS-a što ukazuje na promjene u odgovoru na antioksidativni stres. Čišćenje radikalnih vrsta umanjilo je učinak PEMF-a na funkciju osteoblasta [73].

Stoga je zaključeno da je PEMF izazvao netoksične količine ROS-a i da reakcije na ROS koje stvara PEMF također mogu dovesti do predkondicioniranja ovih stanica[81].

7. Zaključci

Ova kompilacija izvješća o magnetskoj i EMF stimulaciji u neurološkim bolestima daje složenu sliku, zbog mnogih varijacija u trajanju, intenzitetu, učincima rezonancije, kao i učincima prozora. U ovom smo rukopisu pokušali odrediti važne molekularne i stanične biološke veze za spajanje niskofrekventnih elektromagnetskih polja izvedenih iz studija na životinjama i kliničkih studija.

Između ostalih čimbenika, potencijal mirovanja stanica pod stresom, upaljenih ili kompromitiranih može pokrenuti ovu promjenu i rezultirati poboljšanim ishodima za ove pacijente s neurološkim poremećajima [81].

Receptori i kanali osjetljivi na naboj ugrađeni u staničnu membranu mogu aktivirati različite signalne kaskade koje dovode do različitih sekundarnih staničnih i tkivnih reakcija kao što su sinteza proteina, rast, migracija i diferencijacija. Također naglašavamo važnost stvaranja ROS-a, posebno iz mitohondrija s njihovim vrlo visokim potencijalom vanjske membrane.

Ova organela mora upravljati lancem prijenosa elektrona koji dolazi s rizikom od bježanja elektrona što dovodi do proizvodnje ROS i NO. Oba glasnika, kao i povezane signalne kaskade, imaju sposobnost induciranja epigenetskih i genetskih promjena koje u konačnici mogu dovesti do promjena u ekspresiji gena što može utjecati na preživljavanje stanica, redoks homeostazu i mnoge druge stanične reakcije.

U usporedbi s električnim spajanjem, uloga "magnetskih interakcija" ostaje kontroverzna. Novootkriveni navodni magnetosenzor, kriptokrom, ima potencijal prebaciti fokus na EMF, PEMF i TMS učinke na njihovu magnetsku komponentu. Stoga je važno da biofizika i srodne discipline istražuju mehanizam para kvantnih radikala i ulogu kriptokroma [82, 83].

S brojnim publikacijama koje su se pojavile u ovom području posljednjih godina, sada počinjemo bolje razumijevati uzročne principe povezivanja EMF-a s biološkim fenomenima.

Hallet [8] je primijetio da je TMS moćan instrument za kliničkog neurofiziologa, posebno u dijagnostici neuroloških poremećaja. Budući da je većina tih učinaka blaga i često prolazna, potrebno je dodatno istraživanje kako bi se razumjeli temeljni principi ovih učinaka izazvanih EMF-om.

Potrebno je temeljitije razumijevanje električne prirode unutarnjih komponenti stanice, kao što su organele i biomolekule mitohondrija, korištenje senzora nano-šljunka za određivanje mehanizma za šire širenje unutarnjih, staničnih električnih polja. Razvijanjem preciznih EMF mjerenja u unutrašnjosti ćelije, ova ograničenja EMF-magnetskih i TMS studija mogu se bolje razumjeti.

8. Autorski prilozi

MF je pružio osnovne pojmove i principe fizike i magnetske terapije za relevantne bolesti. RHWF opisuje biološke principe magnetskih i elektromagnetskih učinaka i kliničkih učinaka. RHWF je izvršio konačno uređivanje rukopisa.

9. Etičko odobrenje i pristanak za sudjelovanje

Nije primjenjivo.

10. Zahvalnica

Rad spomenut u ovoj recenziji djelomično su financirali Ministarstvo znanosti i obrazovanja Saske, GWT, HZDR i TUD (projekt NeuroMaX).

11. Financiranje

Ovo istraživanje nije dobilo vanjska sredstva.

12. Sukob interesa

Autori izjavljuju da nema sukoba interesa

13. Literatura

[1] Zhang Z, Luan F, Xie C, Geng D, Wang Y, Ma J. Niskofrekventna transkranijalna magnetska stimulacija korisna je za poboljšanje sinaptičke plastičnosti u mozgu koji stari. Istraživanje neuralne regeneracije. 2015; 10: 916–924.

[2] Pell GS, Roth Y, Zangen A. Modulacija kortikalne ekscitabilnosti inducirane ponavljanom transkranijalnom magnetskom stimulacijom: utjecaj vremenskih i geometrijskih parametara i temeljnih mehanizama. Napredak u neurobiologiji. 2011; 93: 59–98.

[3] Panagopoulos DJ, Margaritis LH. Identifikacija 'prozora' intenziteta na biološke učinke zračenja mobilne telefonije. Međunarodni časopis za biologiju zračenja. 2010; 86: 358–366.

[4] Marko S. Markov. "Biološki prozori": Omaž W. RossAdeyu. Zaštitnik okoliša. 2005, 25: 67–74.

[5] Cho SI, Nam YS, Chu LY, Lee JH, Bang JS, Kim HR, et al. Ekstremno niskofrekventna magnetska polja moduliraju signaliziranje dušikovog oksida u mozgu štakora. Bioelektromagnetika. 2012; 33: 568–574.

[6] Parkin B, Ekhtiari H, Walsh V. Neinvazivna stimulacija ljudskog mozga u kognitivnoj neuroznanosti: uvod. Neuron.2015; 87: 932–945.

[7] Dayan E, Censor N, Buch ER, Sandrini M, Cohen LG. Neinvazivna stimulacija mozga: od fiziologije do mrežne dinamike i natrag. Neuroznanost prirode. 2013; 16: 838–844.

[8] Hallett M. Transkranijalna magnetska stimulacija: uvod. Neuron. 2007; 55: 187–199.

[9] Ziemann U, Rothwell JC, Ridding MC. Interakcija između intrakortikalne inhibicije i facilitacije u ljudskom motoričkom korteksu. Journal of Physiology. 1996; 496: 873–881.

[10] Beitz JM. Parkinsonova bolest: pregled. Frontiers in Bioscience.2014; 6: 65–74.

[11] Vadalà M, Vallelunga A, Palmieri L, Palmieri B, MoralesMedina JC, Iannitti T. Mehanizmi i terapijske primjene elektromagnetske terapije u Parkinsonovoj bolesti. Ponašanje i funkcije mozga. 2015; 11: 26.

[12] Morberg BM, Malling AS, Jensen BR, Gredal O, Bech P, Wermuth L. Parkinsonova bolest i transkranijalna pulsirajuća elektromagnetska polja: randomizirano kliničko ispitivanje. Poremećaji kretanja.2017;32:625–626.

For more information:1950477648nn@gmail.com