Vāju elektromagnētisko lauku mijiedarbība ar šūnām: Biofizikas noslēpums
Bioelektrība, biomagnētisms un bioelektromagnētisms kopš to atklāšanas ir apvīti ar noslēpumainību un šarlatānismu.
Šajā rakstā, kas balstīts uz Rolanda Glāzera (Roland Glaser) darbu "Pašreizējie priekšstati par vājo elektromagnētisko lauku mijiedarbību ar šūnām", tiek izgaismotas zinātniskās atziņas par vājo elektromagnētisko lauku mijiedarbību ar šūnām un kliedēti daži mīti.
Vēsturisks pārskats:
Magnētisma un elektrības iedarbība uz cilvēka organismu ir bijusi zinātniskās izpētes objekts jau kopš agras pagātnes. Kamēr Franča Antona Mesmera "magnētisko dziedināšanu" 18. gadsimtā vēl spēcīgi raksturoja misticisms, Luidži Galvani pētījumi par "dzīvnieku elektrību" lika pamatus mūsdienu elektrofizioloģijai. Neraugoties uz milzīgo progresu fizikā, elektroķīmijā un elektrofizioloģijā, bioelektromagnētisma joma ilgu laiku bija pakļauta šarlatānismam.
Zinātniski pamatotas parādības:
Mūsdienās dažas parādības bioelektromagnētisma jomā ir zinātniski atzītas:
- Šūnu elektriskā uzbudināmība (elektrofizioloģija)
- Elektrorecepcija zivīs un citos dzīvniekos
- Magnetorecepcija baktērijās un putnos
- Šūnu pasīvā kustība mākslīgos laukos (elektroforēze, dielektroforēze, elektrorotacija)
- Membrānu elektriskā izlaušanās, izmantojot īsus elektriskos impulsus (šūnu perforācija, šūnu saplūšana)
Koncentrēšanās uz vājiem elektromagnētiskajiem laukiem:
Šobrīd galvenā uzmanība tiek pievērsta vāju elektromagnētisko lauku ietekmei - laukiem, kuru enerģija ir tuvu termālajam troksnim (kT). Šos laukus bieži izmanto terapijā, bet vienlaikus notiek pretrunīgas diskusijas par elektrosmogu.
Kā elektromagnētiskie lauki ietekmē šūnas?
Galvenais jautājums ir: kā elektromagnētiskie lauki var ietekmēt šūnu procesus? Daudzi eksperimenti pierāda, ka šāda ietekme pastāv, bieži vien tā izpaužas pie noteiktām frekvencēm un intensitātes un bieži vien ir saistīta ar Ca²⁺ transportu. Pulsa vai modulētie elektromagnētiskie lauki (PEMF) ir īpaši efektīvi, ja tie modulēti ar zemām frekvencēm (16-60 Hz).
Šūnu membrānas loma:
Šūnu membrānai ir būtiska nozīme mijiedarbībā ar elektromagnētiskajiem laukiem. Tā darbojas kā difūzijas barjera joniem un kā matrica funkcionāliem proteīniem. No elektriskā viedokļa tā darbojas kā kondensators. Ārējie lauki pārklājas ar spēcīgo membrānas lauku, kas pastāv in vivo. Ir svarīgi atzīmēt, ka elektroķīmiskās sistēmās elektriskie lauki var pastāvēt arī bez jonu strāvas plūsmas.
Iespējamie biofizikālie mehānismi:
pastāv dažādas hipotēzes par elektromagnētisko lauku primārajiem iedarbības mehānismiem uz šūnu struktūrām:
- Ietekme uz membrānas lipīdu domēnu fāžu pārejām
- Tieša ietekme uz membrānu olbaltumvielu funkcijām (transporta procesi, enzīmu aktivitāte)
- Ietekme uz membrānas laterālo organizāciju un laterālo jonu strāvu indukciju.
- Ietekme uz virsmas lādiņiem un elektriskajiem dubultslāņiem
šo hipotēžu pamatā ir tādas parādības kā kooperativitāte, rezonanses efekts un pāreju starp daudzstāvu stāvokļiem izraisīšana.
Frekvenču joslu optimizācija:
frekvences, ko izmanto ārstniecībā, bieži vien ir tehniskas un ne vienmēr optimālas biofizikālai mijiedarbībai. Modeļi paredz rezonanses frekvences transporta proteīniem starp 10³ un 10⁶ Hz. Tādēļ terapeitiskiem lietojumiem ieteicams pāriet uz ULF, VLF, LF un MF frekvenču joslām.
Sekundārā bioloģiskā ietekme:
elektromagnētisko lauku bioloģisko iedarbību izraisa pastiprināšanās procesi. Piemēram, lauks var ietekmēt transporta olbaltumvielas, kā rezultātā mainās jonu plūsma un līdz ar to arī jonu koncentrācija šūnās. Kalcijs kā sekundārais ziņnesis var izraisīt bioķīmiskas kaskādes.
Secinājums:
Ir pārliecinoši pierādījumi par elektromagnētisko lauku ietekmi uz bioloģiskajām sistēmām, pat ja to enerģija ir termiskā trokšņa diapazonā. Tomēr precīzi biofizikālie mehānismi vēl nav pilnībā izprasti. Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noteiktu optimālās frekvences un pielietošanas metodes terapeitiskiem mērķiem.