Interakce slabých elektromagnetických polí s buňkami: Záhada biofyziky
Bioelektřina, biomagnetismus a bioelektromagnetismus jsou od svého objevu zahaleny tajemstvím a šarlatánstvím.
Tento článek, který vychází z článku Rolanda Glasera "Současné pojetí interakce slabých elektromagnetických polí s buňkami", osvětluje vědecké poznatky stojící za interakcí slabých elektromagnetických polí s buňkami a vyvrací některé mýty.
Historický přehled:
Účinky magnetismu a elektřiny na lidský organismus byly předmětem vědeckého zkoumání již od raného období. Zatímco "magnetická léčba" Franze Antona Mesmera v 18. století byla ještě silně poznamenána mysticismem, výzkum "živočišné elektřiny" Luigiho Galvaniho položil základy moderní elektrofyziologie. Navzdory obrovskému pokroku ve fyzice, elektrochemii a elektrofyziologii zůstával obor bioelektromagnetismu dlouho náchylný k šarlatánství.
Vědecky podložené jevy:
V současné době jsou některé jevy v oblasti bioelektromagnetismu vědecky uznávány:
- Elektrická vzrušivost buněk (elektrofyziologie)
- Elektrorecepce u ryb a dalších živočichů
- Magnetorecepce u bakterií a ptáků
- Pasivní pohyb buněk v umělých polích (elektroforéza, dielektroforéza, elektrorotace)
- Elektrický průraz membrán prostřednictvím krátkých elektrických impulsů (perforace buněk, fúze buněk)
Zaměření na slabá elektromagnetická pole:
V centru pozornosti jsou dnes účinky slabých elektromagnetických polí - polí s energiemi blízkými tepelnému šumu (kT). Tato pole se často používají v terapii, zároveň se však vede kontroverzní debata o elektrosmogu.
Jak elektromagnetická pole působí na buňky?
Hlavní otázka zní: Jak mohou elektromagnetická pole ovlivňovat buněčné procesy? Četné experimenty dokazují, že takové účinky existují, často se projevují při určitých frekvencích a intenzitách a často souvisejí s přenosem Ca²⁺. Zdá se, že pulzní nebo modulovaná elektromagnetická pole (PEMF) jsou obzvláště účinná, pokud jsou modulována na nízkých frekvencích (16-60 Hz).
Úloha buněčné membrány:
Buněčná membrána hraje při interakci s elektromagnetickými poli zásadní roli. Funguje jako difuzní bariéra pro ionty a jako matrice pro funkční proteiny. Z elektrického hlediska se chová jako kondenzátor. Vnější pole jsou superponována na silné membránové pole, které existuje in vivo. Je důležité poznamenat, že elektrická pole mohou existovat v elektrochemických systémech, aniž by protékal iontový proud.
Možné biofyzikální mechanismy:
existují různé hypotézy o primárních mechanismech působení elektromagnetických polí na buněčné struktury:
- Vliv na fázové přechody membránových lipidových domén.
- Přímý vliv na funkci membránových proteinů (transportní procesy, enzymatické aktivity)
- Vliv na laterální uspořádání membrány a indukci laterálních iontových proudů
- Vliv na povrchové náboje a elektrické dvojvrstvy
tyto hypotézy jsou založeny na jevech, jako je kooperativita, rezonanční efekty a spouštění přechodů mezi více stacionárními stavy.
Optimalizace frekvenčních pásem:
frekvence používané pro lékařské ošetření jsou často technické a nemusí být nutně optimální pro biofyzikální interakci. Modely předpovídají rezonanční frekvence pro transportní proteiny mezi 10³ a 10⁶ Hz. Pro terapeutické aplikace se proto doporučuje posun do frekvenčních pásem ULF, VLF, LF a MF.
Sekundární biologické účinky:
biologické účinky elektromagnetických polí jsou způsobeny zesilovacími procesy. Pole může například ovlivnit transportní protein, což vede ke změně toku iontů a následně ke změnám koncentrace iontů v buňce. Vápník jako sekundární posel pak může spustit biochemické kaskády.
Závěr:
Existují přesvědčivé důkazy o vlivu elektromagnetických polí na biologické systémy, a to i při energiích v rozsahu tepelného šumu. Přesné biofyzikální mechanismy však dosud nejsou zcela známy. K určení optimálních frekvencí a metod aplikace pro terapeutické účely je zapotřebí dalšího výzkumu.