Oddziaływanie słabych pól elektromagnetycznych z komórkami: Tajemnica biofizyki
Bioelektryczność, biomagnetyzm i bioelektromagnetyzm były owiane tajemnicą i szarlatanerią od czasu ich odkrycia.
Niniejszy artykuł, oparty na artykule Rolanda Glasera "Aktualne koncepcje interakcji słabych pól elektromagnetycznych z komórkami", rzuca światło na odkrycia naukowe stojące za interakcją słabych pól elektromagnetycznych z komórkami i rozwiewa niektóre mity.
Przegląd historyczny:
Wpływ magnetyzmu i elektryczności na ludzkie ciało był przedmiotem badań naukowych od samego początku. Podczas gdy "leczenie magnetyczne" Franza Antona Mesmera w XVIII wieku było nadal silnie nacechowane mistycyzmem, badania Luigiego Galvaniego nad "elektrycznością zwierzęcą" położyły podwaliny pod nowoczesną elektrofizjologię. Pomimo ogromnego postępu w fizyce, elektrochemii i elektrofizjologii, dziedzina bioelektromagnetyzmu przez długi czas pozostawała podatna na szarlatanerię.
Naukowo uzasadnione zjawiska:
Obecnie niektóre zjawiska w dziedzinie bioelektromagnetyzmu są naukowo uznane:
- Pobudliwość elektryczna komórek (elektrofizjologia)
- Elektrorecepcja u ryb i innych zwierząt
- Magnetorecepcja u bakterii i ptaków
- Pasywny ruch komórek w sztucznych polach (elektroforeza, dielektroforeza, elektrorotacja)
- Elektryczne przebicie błon przez krótkie impulsy elektryczne (perforacja komórek, fuzja komórek)
Skoncentruj się na słabych polach elektromagnetycznych:
Obecnie skupiamy się na efektach słabych pól elektromagnetycznych - pól o energiach zbliżonych do szumu termicznego (kT). Pola te są często wykorzystywane w terapii, a jednocześnie toczy się kontrowersyjna debata na temat elektrosmogu.
Jak pola elektromagnetyczne wpływają na komórki?
Główne pytanie brzmi: w jaki sposób pola elektromagnetyczne mogą wpływać na procesy komórkowe? Liczne eksperymenty dowodzą, że takie efekty istnieją, często występują przy określonych częstotliwościach i natężeniach i są często związane z transportem Ca²⁺. Impulsowe lub modulowane pola elektromagnetyczne (PEMF) wydają się być szczególnie skuteczne, gdy są modulowane przy niskich częstotliwościach (16-60 Hz).
Rola błony komórkowej:
Błona komórkowa odgrywa kluczową rolę w interakcji z polami elektromagnetycznymi. Działa ona jako bariera dyfuzyjna dla jonów i jako matryca dla funkcjonalnych białek. Z elektrycznego punktu widzenia zachowuje się jak kondensator. Pola zewnętrzne nakładają się na silne pole błonowe istniejące in vivo. Należy zauważyć, że pola elektryczne mogą istnieć w układach elektrochemicznych bez przepływu prądu jonowego.
Możliwe mechanizmy biofizyczne:
istnieją różne hipotezy dotyczące podstawowych mechanizmów działania pól elektromagnetycznych na struktury komórkowe:
- Wpływ na przejścia fazowe domen lipidowych błon
- Bezpośredni wpływ na funkcje białek błonowych (procesy transportowe, aktywność enzymatyczna)
- Wpływ na boczną organizację błony i indukcję bocznych prądów jonowych
- Wpływ na ładunki powierzchniowe i elektryczne warstwy podwójne
hipotezy te opierają się na zjawiskach takich jak kooperatywność, efekty rezonansowe i wyzwalanie przejść między stanami wielostanowiskowymi.
Optymalizacja pasm częstotliwości:
częstotliwości stosowane w zabiegach medycznych są często techniczne i niekoniecznie optymalne dla interakcji biofizycznych. Modele przewidują częstotliwości rezonansowe dla białek transportowych pomiędzy 10³ a 10⁶ Hz. W przypadku zastosowań terapeutycznych zaleca się zatem przesunięcie do pasm częstotliwości ULF, VLF, LF i MF.
Wtórne skutki biologiczne:
efekty biologiczne pól elektromagnetycznych są spowodowane procesami wzmacniania. Na przykład pole może wpływać na białko transportowe, co prowadzi do zmiany przepływu jonów, a w konsekwencji do zmian stężenia jonów w komórkach. Wapń jako wtórny przekaźnik może następnie wyzwalać kaskady biochemiczne.
Wnioski:
Istnieją przekonujące dowody na wpływ pól elektromagnetycznych na systemy biologiczne, nawet przy energiach w zakresie szumu termicznego. Jednak dokładne mechanizmy biofizyczne nie są jeszcze w pełni poznane. Konieczne są dalsze badania w celu określenia optymalnych częstotliwości i metod aplikacji do celów terapeutycznych.