Η αλληλεπίδραση ασθενών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων με κύτταρα: Της βιοφυσικής
Ο βιοηλεκτρισμός, ο βιομαγνητισμός και ο βιοηλεκτρομαγνητισμός καλύπτονται από μυστήριο και τσαρλατανισμό από την ανακάλυψή τους.
Αυτό το άρθρο, βασισμένο στην εργασία του Roland Glaser με τίτλο "Current concepts of the interaction of weak electromagnetic fields with cells", ρίχνει φως στα επιστημονικά ευρήματα πίσω από την αλληλεπίδραση των ασθενών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων με τα κύτταρα και διαλύει ορισμένους μύθους.
Μια ιστορική επισκόπηση:
Οι επιδράσεις του µαγνητισµού και του ηλεκτρισµού στο ανθρώπινο σώµα αποτέλεσαν αντικείµενο επιστηµονικής έρευνας από πολύ νωρίς. Ενώ η "μαγνητική θεραπεία" του Franz Anton Mesmer τον 18ο αιώνα χαρακτηριζόταν ακόμη έντονα από μυστικισμό, η έρευνα του Luigi Galvani για τον "ζωικό ηλεκτρισμό" έθεσε τα θεμέλια της σύγχρονης ηλεκτροφυσιολογίας. Παρά την τεράστια πρόοδο στη φυσική, την ηλεκτροχημεία και την ηλεκτροφυσιολογία, ο τομέας του βιοηλεκτρομαγνητισμού παρέμεινε επί μακρόν επιρρεπής στον τσαρλατανισμό.
Επιστημονικά θεμελιωμένα φαινόμενα:
Σήμερα, ορισμένα φαινόμενα στον τομέα του βιοηλεκτρομαγνητισμού είναι επιστημονικά αναγνωρισμένα:
- Ηλεκτρική διεγερσιμότητα των κυττάρων (ηλεκτροφυσιολογία)
- Ηλεκτροαντίληψη στα ψάρια και σε άλλα ζώα
- Μαγνητοαντίληψη σε βακτήρια και πτηνά
- Παθητική μετακίνηση κυττάρων σε τεχνητά πεδία (ηλεκτροφόρηση, διηλεκτροφόρηση, ηλεκτροροτισμός)
- Ηλεκτρική διάρρηξη των μεμβρανών μέσω σύντομων ηλεκτρικών παλμών (διάτρηση κυττάρων, σύντηξη κυττάρων)
Έμφαση στα ασθενή ηλεκτρομαγνητικά πεδία:
Η εστίαση σήμερα είναι στις επιδράσεις ασθενών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων - πεδία με ενέργειες κοντά στο θερμικό θόρυβο (kT). Τα πεδία αυτά χρησιμοποιούνται συχνά στη θεραπεία, ενώ ταυτόχρονα υπάρχει μια αμφιλεγόμενη συζήτηση σχετικά με το ηλεκτροσόκ.
Πώς επηρεάζουν τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία τα κύτταρα;
Το κεντρικό ερώτημα είναι: Πώς μπορούν τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία να επηρεάσουν τις κυτταρικές διεργασίες Πολυάριθμα πειράματα αποδεικνύουν ότι τέτοιες επιδράσεις υπάρχουν, εμφανίζονται συχνά σε συγκεκριμένες συχνότητες και εντάσεις και συχνά συνδέονται με τη μεταφορά Ca²⁺. Τα παλμικά ή διαμορφωμένα ηλεκτρομαγνητικά πεδία (PEMF) φαίνεται να είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικά όταν διαμορφώνονται σε χαμηλές συχνότητες (16-60 Hz).
Ο ρόλος της κυτταρικής μεμβράνης:
Η κυτταρική μεμβράνη παίζει καθοριστικό ρόλο στην αλληλεπίδραση με τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Λειτουργεί ως φράγμα διάχυσης για τα ιόντα και ως μήτρα για τις λειτουργικές πρωτεΐνες. Από ηλεκτρική άποψη, συμπεριφέρεται σαν πυκνωτής. Τα εξωτερικά πεδία υπερτίθενται στο ισχυρό πεδίο της μεμβράνης που υπάρχει in vivo. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ηλεκτρικά πεδία μπορούν να υπάρχουν σε ηλεκτροχημικά συστήματα χωρίς να ρέει ρεύμα ιόντων.
Πιθανοί βιοφυσικοί μηχανισμοί:
υπάρχουν διάφορες υποθέσεις σχετικά με τους πρωταρχικούς μηχανισμούς δράσης των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στις κυτταρικές δομές:
- Επίδραση στις μεταβάσεις φάσης των λιπιδικών περιοχών της μεμβράνης
- Άμεση επίδραση στη λειτουργία των μεμβρανικών πρωτεϊνών (διαδικασίες μεταφοράς, ενζυμικές δραστηριότητες)
- Επίδραση στην πλευρική οργάνωση της μεμβράνης και επαγωγή πλευρικών ιοντικών ρευμάτων
- Επιρροή στα επιφανειακά φορτία και τα ηλεκτρικά διπλά στρώματα
οι υποθέσεις αυτές βασίζονται σε φαινόμενα όπως η συνεργατικότητα, τα φαινόμενα συντονισμού και η ενεργοποίηση μεταβάσεων μεταξύ πολυστατικών καταστάσεων.
Βελτιστοποίηση των ζωνών συχνοτήτων:
οι συχνότητες που χρησιμοποιούνται για ιατρικές θεραπείες είναι συχνά τεχνικές και όχι απαραίτητα βέλτιστες για βιοφυσική αλληλεπίδραση. Τα μοντέλα προβλέπουν συχνότητες συντονισμού για τις πρωτεΐνες μεταφοράς μεταξύ 10³ και 10⁶ Hz. Για θεραπευτικές εφαρμογές, συνιστάται επομένως μια στροφή προς τις ζώνες συχνοτήτων ULF, VLF, LF και MF.
Δευτερογενείς βιολογικές επιδράσεις:
οι βιολογικές επιδράσεις των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων προκαλούνται από διαδικασίες ενίσχυσης. Για παράδειγμα, το πεδίο μπορεί να επηρεάσει μια πρωτεΐνη μεταφοράς, η οποία οδηγεί σε αλλαγή της ροής των ιόντων και κατά συνέπεια σε αλλαγές στις κυτταρικές συγκεντρώσεις ιόντων. Το ασβέστιο ως δευτερογενής αγγελιοφόρος μπορεί στη συνέχεια να πυροδοτήσει βιοχημικούς καταρράκτες.
Συμπέρασμα:
Υπάρχουν πειστικές αποδείξεις για την επίδραση των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στα βιολογικά συστήματα, ακόμη και σε ενέργειες που βρίσκονται στην περιοχή του θερμικού θορύβου. Ωστόσο, οι ακριβείς βιοφυσικοί μηχανισμοί δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητοί. Χρειάζεται περαιτέρω έρευνα για τον προσδιορισμό των βέλτιστων συχνοτήτων και μεθόδων εφαρμογής για θεραπευτικούς σκοπούς.