Silpnų elektromagnetinių laukų sąveika su ląstelėmis: Biofizikos paslaptis
Bioelektra, biomagnetizmas ir bioelektromagnetizmas nuo pat jų atradimo buvo apgaubti paslapties ir šarlatanizmo skraiste.
Šiame straipsnyje, parengtame pagal Rolando Glaserio straipsnį "Dabartinės silpnųjų elektromagnetinių laukų sąveikos su ląstelėmis sampratos", nušviečiamos mokslinės silpnųjų elektromagnetinių laukų sąveikos su ląstelėmis išvados ir išsklaidomi kai kurie mitai.
Istorinė apžvalga:
Magnetizmo ir elektros poveikis žmogaus organizmui nuo pat pradžių buvo mokslinių tyrimų objektas. XVIII a. Franzo Antono Mesmerio "magnetinis gydymas" vis dar pasižymėjo misticizmu, o Luidžio Galvanio (Luigi Galvani) "gyvūnų elektros" tyrimai padėjo pagrindus šiuolaikinei elektrofiziologijai. Nepaisant didžiulės fizikos, elektrochemijos ir elektrofiziologijos pažangos, bioelektromagnetizmo sritis ilgą laiką išliko jautri šarlatanizmui.
Moksliškai pagrįsti reiškiniai:
Šiandien kai kurie bioelektromagnetizmo srities reiškiniai yra moksliškai pripažinti:
- Ląstelių elektrinis sužadinamumas (elektrofiziologija)
- Žuvų ir kitų gyvūnų elektrorecepcija
- Bakterijų ir paukščių magnetorecepcija
- Pasyvus ląstelių judėjimas dirbtiniuose laukuose (elektroforezė, dielektroforezė, elektrorotacija)
- Elektrinis membranų pramušimas trumpais elektriniais impulsais (ląstelių perforacija, ląstelių susiliejimas)
Dėmesys silpniems elektromagnetiniams laukams:
Šiandien daugiausia dėmesio skiriama silpnų elektromagnetinių laukų poveikiui - laukams, kurių energija artima šiluminiam triukšmui (kT). Šie laukai dažnai naudojami terapijoje, tačiau tuo pat metu vyksta prieštaringos diskusijos dėl elektrosmogo.
Kaip elektromagnetiniai laukai veikia ląsteles?
Pagrindinis klausimas: kaip elektromagnetiniai laukai gali paveikti ląstelių procesus? Daugybė eksperimentų įrodo, kad toks poveikis egzistuoja, dažnai pasireiškia esant tam tikriems dažniams ir intensyvumui ir dažnai yra susijęs su Ca²⁺ pernešimu. Impulsiniai arba moduliuoti elektromagnetiniai laukai (PEMF), atrodo, yra ypač veiksmingi, kai yra moduliuoti žemais dažniais (16-60 Hz).
Ląstelės membranos vaidmuo:
Ląstelės membrana atlieka svarbų vaidmenį sąveikai su elektromagnetiniais laukais. Ji veikia kaip difuzijos barjeras jonams ir kaip funkcinių baltymų matrica. Elektriniu požiūriu ji elgiasi kaip kondensatorius. Išoriniai laukai uždedami ant stipraus membranos lauko, kuris egzistuoja in vivo. Svarbu pažymėti, kad elektriniai laukai gali egzistuoti elektrocheminėse sistemose ir be tekančios jonų srovės.
Galimi biofizikiniai mechanizmai:
yra įvairių hipotezių apie pirminius elektromagnetinių laukų veikimo ląstelinėms struktūroms mechanizmus:
- Įtaka membranos lipidų domenų faziniams perėjimams
- Tiesioginė įtaka membraninių baltymų funkcijoms (transportavimo procesams, fermentinei veiklai)
- Įtaka šoninei membranos organizacijai ir šoninių jonų srovių indukcijai
- Poveikis paviršiaus krūviams ir elektriniams dvigubiems sluoksniams
šios hipotezės grindžiamos tokiais reiškiniais kaip kooperatyvumas, rezonanso efektas ir perėjimų tarp daugiastatinių būsenų sukėlimas.
Dažnių juostų optimizavimas:
medicininiam gydymui naudojami dažniai dažnai yra techniniai ir nebūtinai optimalūs biofizinei sąveikai. Modeliuose transporto baltymų rezonansiniai dažniai numatomi nuo 10³ iki 10⁶ Hz. Todėl gydymui rekomenduojama pereiti prie ULF, VLF, LF ir MF dažnių juostų.
Antrinis biologinis poveikis:
biologinį elektromagnetinių laukų poveikį sukelia stiprinimo procesai. Pavyzdžiui, laukas gali paveikti transportinį baltymą, dėl to pasikeičia jonų srautas ir atitinkamai pakinta jonų koncentracija ląstelėse. Kalcis, kaip antrinis pasiuntinys, gali sukelti biochemines kaskadas.
Išvada:
Yra įtikinamų įrodymų apie elektromagnetinių laukų poveikį biologinėms sistemoms, net jei jų energija yra šiluminio triukšmo diapazone. Tačiau tikslūs biofizikiniai mechanizmai dar nėra iki galo išaiškinti. Reikia tolesnių tyrimų, kad būtų galima nustatyti optimalius dažnius ir jų taikymo metodus gydymo tikslais.