L'interazione dei campi elettromagnetici deboli con le cellule: Un mistero della biofisica
Bioelettricità, biomagnetismo e bioelettromagnetismo sono stati avvolti nel mistero e nella ciarlataneria fin dalla loro scoperta.
Questo articolo, basato sull'articolo di Roland Glaser "Current concepts of the interaction of weak electromagnetic fields with cells", fa luce sulle scoperte scientifiche alla base dell'interazione dei campi elettromagnetici deboli con le cellule e sfata alcuni miti.
Una panoramica storica:
Gli effetti del magnetismo e dell'elettricità sul corpo umano sono stati oggetto di indagine scientifica fin dalle prime fasi. Mentre la "cura magnetica" di Franz Anton Mesmer nel XVIII secolo era ancora fortemente caratterizzata dal misticismo, la ricerca di Luigi Galvani sull'"elettricità animale" gettò le basi della moderna elettrofisiologia. Nonostante gli enormi progressi nel campo della fisica, dell'elettrochimica e dell'elettrofisiologia, il campo del bioelettromagnetismo è rimasto a lungo soggetto alla ciarlataneria.
Fenomeni scientificamente fondati:
Oggi, alcuni fenomeni nel campo del bioelettromagnetismo sono scientificamente riconosciuti:
- Eccitabilità elettrica delle cellule (elettrofisiologia)
- Elettrorecezione nei pesci e in altri animali
- Magnetorecezione nei batteri e negli uccelli
- Movimento passivo delle cellule in campi artificiali (elettroforesi, dielettroforesi, elettrorotazione)
- Sfondamento elettrico delle membrane attraverso brevi impulsi elettrici (perforazione cellulare, fusione cellulare)
Focus sui campi elettromagnetici deboli:
Oggi l'attenzione si concentra sugli effetti dei campi elettromagnetici deboli - campi con energie prossime al rumore termico (kT). Questi campi sono spesso utilizzati in terapia, ma allo stesso tempo è in corso un dibattito controverso sull'elettrosmog.
Come influiscono i campi elettromagnetici sulle cellule?
La domanda centrale è: in che modo i campi elettromagnetici possono influenzare i processi cellulari? Numerosi esperimenti dimostrano che tali effetti esistono, spesso si verificano a frequenze e intensità specifiche e sono spesso associati al trasporto di Ca²⁺. I campi elettromagnetici pulsati o modulati (CEMP) sembrano essere particolarmente efficaci se modulati a basse frequenze (16-60 Hz).
Il ruolo della membrana cellulare:
La membrana cellulare svolge un ruolo cruciale nell'interazione con i campi elettromagnetici. Agisce come barriera di diffusione per gli ioni e come matrice per le proteine funzionali. Dal punto di vista elettrico, si comporta come un condensatore. I campi esterni si sovrappongono al forte campo di membrana che esiste in vivo. È importante notare che i campi elettrici possono esistere nei sistemi elettrochimici senza che vi sia una corrente ionica.
Possibili meccanismi biofisici:
esistono diverse ipotesi sui meccanismi primari di azione dei campi elettromagnetici sulle strutture cellulari:
- Influenza sulle transizioni di fase dei domini lipidici di membrana.
- Influenza diretta sulla funzione delle proteine di membrana (processi di trasporto, attività enzimatiche)
- Influenza sull'organizzazione laterale della membrana e induzione di correnti ioniche laterali
- Influenza sulle cariche superficiali e sui doppi strati elettrici
queste ipotesi si basano su fenomeni come la cooperatività, gli effetti di risonanza e l'innesco di transizioni tra stati multistazionari.
Ottimizzazione delle bande di frequenza:
le frequenze utilizzate per i trattamenti medici sono spesso tecniche e non necessariamente ottimali per l'interazione biofisica. I modelli prevedono frequenze di risonanza per le proteine di trasporto comprese tra 10³ e 10⁶ Hz. Per le applicazioni terapeutiche, si consiglia quindi di passare alle bande di frequenza ULF, VLF, LF e MF.
Effetti biologici secondari:
gli effetti biologici dei campi elettromagnetici sono causati da processi di amplificazione. Ad esempio, il campo può influenzare una proteina di trasporto, che porta a un cambiamento nel flusso di ioni e di conseguenza a cambiamenti nelle concentrazioni ioniche cellulari. Il calcio, come messaggero secondario, può innescare cascate biochimiche.
Conclusioni:
Esistono prove convincenti dell'effetto dei campi elettromagnetici sui sistemi biologici, anche a energie che rientrano nella gamma del rumore termico. Tuttavia, gli esatti meccanismi biofisici non sono ancora del tutto chiari. Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare le frequenze e i metodi di applicazione ottimali per scopi terapeutici.