Взаимодействие на слаби електромагнитни полета с клетки: Загадка на биофизиката
Биоелектричеството, биомагнетизмът и биоелектромагнетизмът са забулени в мистерия и шарлатанство още от откриването им.
Тази статия, базирана на статията на Роланд Глейзър "Съвременни концепции за взаимодействието на слабите електромагнитни полета с клетките", хвърля светлина върху научните открития, стоящи зад взаимодействието на слабите електромагнитни полета с клетките, и развенчава някои митове.
Исторически преглед:
Въздействието на магнетизма и електричеството върху човешкия организъм е било обект на научни изследвания от ранна фаза. Докато "магнитното лечение" на Франц Антон Месмер през XVIII в. все още се характеризира със силен мистицизъм, изследванията на Луиджи Галвани върху "животинското електричество" поставят основите на съвременната електрофизиология. Въпреки огромния напредък във физиката, електрохимията и електрофизиологията областта на биоелектромагнетизма дълго време остава податлива на шарлатанство.
Научно обосновани явления:
Днес някои явления в областта на биоелектромагнетизма са научно признати:
- Електрическа възбудимост на клетките (електрофизиология)
- Електрорецепция при риби и други животни
- Магниторецепция при бактерии и птици
- Пасивно движение на клетките в изкуствени полета (електрофореза, диелектрофореза, електроротация)
- Електрически пробив на мембрани чрез кратки електрически импулси (перфорация на клетки, сливане на клетки)
Фокус върху слаби електромагнитни полета:
Фокусът днес е върху ефектите на слабите електромагнитни полета - полета с енергии, близки до топлинния шум (kT). Тези полета често се използват в терапията, докато в същото време се водят противоречиви дебати за електросмога.
Как електромагнитните полета влияят на клетките?
Основният въпрос е: Как електромагнитните полета могат да повлияят на клетъчните процеси? Многобройни експерименти доказват, че такива ефекти съществуват, често се проявяват при определени честоти и интензитети и често са свързани с преноса на Са²⁺. Импулсните или модулираните електромагнитни полета (PEMF) изглеждат особено ефективни, когато са модулирани с ниски честоти (16-60 Hz).
Ролята на клетъчната мембрана:
Клетъчната мембрана играе решаваща роля при взаимодействието с електромагнитните полета. Тя действа като дифузионна бариера за йоните и като матрица за функционалните протеини. От електрическа гледна точка тя се държи като кондензатор. Външните полета се наслагват върху силното мембранно поле, което съществува in vivo. Важно е да се отбележи, че електрическите полета могат да съществуват в електрохимични системи, без да протича йонен ток.
Възможни биофизични механизми:
съществуват различни хипотези за основните механизми на действие на електромагнитните полета върху клетъчните структури:
- Влияние върху фазовите преходи на мембранните липидни домени
- Пряко влияние върху функцията на мембранните протеини (транспортни процеси, ензимни дейности)
- Влияние върху латералната организация на мембраната и индуциране на латерални йонни потоци
- Влияние върху повърхностните заряди и двойните електрически слоеве
тези хипотези се основават на феномени като кооперативност, резонансни ефекти и задействане на преходи между многостационарни състояния.
Оптимизиране на честотните ленти:
честотите, използвани за медицински лечения, често са технически и невинаги са оптимални за биофизично взаимодействие. Моделите предвиждат резонансни честоти за транспортните протеини между 10³ и 10⁶ Hz. Поради това за терапевтични приложения се препоръчва преминаване към честотните ленти ULF, VLF, LF и MF.
Вторични биологични ефекти:
биологичните ефекти на електромагнитните полета се дължат на процеси на усилване. Например полето може да повлияе на транспортен протеин, което води до промяна в потока на йоните и съответно до промени в концентрацията на йоните в клетките. След това калцият като вторичен пратеник може да задейства биохимични каскади.
Заключение:
Съществуват убедителни доказателства за въздействието на електромагнитните полета върху биологичните системи, дори при енергии в диапазона на топлинния шум. Въпреки това точните биофизични механизми все още не са напълно изяснени. Необходими са по-нататъшни изследвания, за да се определят оптималните честоти и методи на приложение за терапевтични цели.