Interacțiunea câmpurilor electromagnetice slabe cu celulele: Un mister al biofizicii
Bioelectricitatea, biomagnetismul și bioelectromagnetismul au fost învăluite în mister și șarlatanie încă de la descoperirea lor.
Acest articol, bazat pe lucrarea lui Roland Glaser "Concepte actuale privind interacțiunea câmpurilor electromagnetice slabe cu celulele", pune în lumină descoperirile științifice din spatele interacțiunii câmpurilor electromagnetice slabe cu celulele și risipește unele mituri.
O privire de ansamblu istorică:
Efectele magnetismului și ale electricității asupra corpului uman au făcut obiectul unor cercetări științifice încă de timpuriu. În timp ce "cura magnetică" a lui Franz Anton Mesmer din secolul al XVIII-lea era încă puternic caracterizată de misticism, cercetările lui Luigi Galvani privind "electricitatea animală" au pus bazele electrofiziologiei moderne. În ciuda progreselor enorme în fizică, electrochimie și electrofiziologie, domeniul bioelectromagnetismului a rămas mult timp expus șarlatanismului.
Fenomene fundamentate științific:
În prezent, unele fenomene din domeniul bioelectromagnetismului sunt recunoscute științific:
- Excitabilitatea electrică a celulelor (electrofiziologie)
- Electrorecepția la pești și alte animale
- Magnetorecepția la bacterii și păsări
- Mișcarea pasivă a celulelor în câmpuri artificiale (electroforeză, dielectroforeză, electrorotație)
- Străpungerea electrică a membranelor prin impulsuri electrice scurte (perforarea celulelor, fuziunea celulelor)
Concentrarea asupra câmpurilor electromagnetice slabe:
Accentul se pune astăzi pe efectele câmpurilor electromagnetice slabe - câmpuri cu energii apropiate de zgomotul termic (kT). Aceste câmpuri sunt frecvent utilizate în terapie, în timp ce, în același timp, există o dezbatere controversată cu privire la electrosmog.
Cum afectează câmpurile electromagnetice celulele?
Întrebarea centrală este: Cum pot influența câmpurile electromagnetice procesele celulare? Numeroase experimente demonstrează că astfel de efecte există, apar adesea la frecvențe și intensități specifice și sunt frecvent asociate cu transportul Ca²⁺. Câmpurile electromagnetice pulsate sau modulate (PEMF) par a fi deosebit de eficiente atunci când sunt modulate la frecvențe joase (16-60 Hz).
Rolul membranei celulare:
Membrana celulară joacă un rol crucial în interacțiunea cu câmpurile electromagnetice. Aceasta acționează ca o barieră de difuzie pentru ioni și ca o matrice pentru proteinele funcționale. Din punct de vedere electric, aceasta se comportă ca un condensator. Câmpurile externe se suprapun peste câmpul membranar puternic care există in vivo. Este important de remarcat faptul că în sistemele electrochimice pot exista câmpuri electrice fără ca un curent ionic să circule.
Mecanisme biofizice posibile:
există diverse ipoteze privind mecanismele primare de acțiune ale câmpurilor electromagnetice asupra structurilor celulare:
- Influența asupra tranzițiilor de fază ale domeniilor lipidice membranare
- Influența directă asupra funcției proteinelor membranare (procese de transport, activități enzimatice)
- Influența asupra organizării laterale a membranei și inducerea curenților ionici laterali
- Influența asupra sarcinilor de suprafață și a straturilor duble electrice
aceste ipoteze se bazează pe fenomene precum cooperativitatea, efectele de rezonanță și declanșarea de tranziții între stări multistaționare.
Optimizarea benzilor de frecvență:
frecvențele utilizate pentru tratamentele medicale sunt adesea tehnice și nu neapărat optime pentru interacțiunea biofizică. Modelele prezic frecvențe de rezonanță pentru proteinele de transport între 10³ și 10⁶ Hz. Prin urmare, pentru aplicațiile terapeutice, se recomandă o trecere la benzile de frecvență ULF, VLF, LF și MF.
Efecte biologice secundare:
efectele biologice ale câmpurilor electromagnetice sunt cauzate de procese de amplificare. De exemplu, câmpul poate influența o proteină de transport, ceea ce duce la o modificare a fluxului de ioni și, în consecință, la modificări ale concentrațiilor celulare de ioni. Calciul, ca mesager secundar, poate declanșa apoi cascade biochimice.
Concluzii:
Există dovezi convingătoare ale efectului câmpurilor electromagnetice asupra sistemelor biologice, chiar și la energii din gama zgomotului termic. Cu toate acestea, mecanismele biofizice exacte nu sunt încă pe deplin înțelese. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a determina frecvențele optime și metodele de aplicare în scopuri terapeutice.