Interakcia slabých elektromagnetických polí s bunkami: Záhada biofyziky
Bioelektrina, biomagnetizmus a bioelektromagnetizmus boli od svojho objavu zahalené rúškom tajomstva a šarlatánstva.
Tento článok, ktorý vychádza z článku Rolanda Glasera "Súčasné koncepcie interakcie slabých elektromagnetických polí s bunkami", osvetľuje vedecké poznatky o interakcii slabých elektromagnetických polí s bunkami a vyvracia niektoré mýty.
Historický prehľad:
Účinky magnetizmu a elektriny na ľudský organizmus boli predmetom vedeckého skúmania už od raného štádia. Kým "magnetická liečba" Franza Antona Mesmera v 18. storočí bola ešte silne poznačená mystikou, výskum "živočíšnej elektriny" Luigiho Galvaniho položil základy modernej elektrofyziológie. Napriek obrovskému pokroku vo fyzike, elektrochémii a elektrofyziológii zostala oblasť bioelektromagnetizmu dlho náchylná na šarlatánstvo.
Vedecky podložené javy:
V súčasnosti sú niektoré javy v oblasti bioelektromagnetizmu vedecky uznané:
- Elektrická vzrušivosť buniek (elektrofyziológia)
- Elektrorecepcia u rýb a iných živočíchov
- Magnetorecepcia u baktérií a vtákov
- Pasívny pohyb buniek v umelých poliach (elektroforéza, dielektroforéza, elektrorotácia)
- Elektrické prerazenie membrán prostredníctvom krátkych elektrických impulzov (perforácia bunky, fúzia buniek)
Zameranie na slabé elektromagnetické polia:
Dnes sa zameriavame na účinky slabých elektromagnetických polí - polí s energiami blízkymi tepelnému šumu (kT). Tieto polia sa často využívajú v terapii, pričom sa zároveň vedie kontroverzná diskusia o elektrosmogu.
Ako elektromagnetické polia ovplyvňujú bunky?
Hlavná otázka znie: Ako môžu elektromagnetické polia ovplyvňovať bunkové procesy? Početné experimenty dokazujú, že takéto účinky existujú, často sa vyskytujú pri špecifických frekvenciách a intenzitách a často súvisia s prenosom Ca²⁺. Zdá sa, že pulzné alebo modulované elektromagnetické polia (PEMF) sú obzvlášť účinné, ak sú modulované pri nízkych frekvenciách (16 - 60 Hz).
Úloha bunkovej membrány:
Bunková membrána zohráva kľúčovú úlohu pri interakcii s elektromagnetickými poľami. Funguje ako difúzna bariéra pre ióny a ako matrica pre funkčné proteíny. Z elektrického hľadiska sa správa ako kondenzátor. Vonkajšie polia sú superponované na silné membránové pole, ktoré existuje in vivo. Je dôležité poznamenať, že elektrické polia môžu existovať v elektrochemických systémoch bez toho, aby tiekol iónový prúd.
Možné biofyzikálne mechanizmy:
existujú rôzne hypotézy o primárnych mechanizmoch pôsobenia elektromagnetických polí na bunkové štruktúry:
- Vplyv na fázové prechody membránových lipidových domén
- Priamy vplyv na funkciu membránových proteínov (transportné procesy, enzymatické aktivity)
- Vplyv na laterálnu organizáciu membrány a indukciu laterálnych iónových prúdov
- Vplyv na povrchové náboje a elektrické dvojvrstvy
tieto hypotézy sú založené na javoch, ako je kooperativita, rezonančné efekty a spúšťanie prechodov medzi viacstacionárnymi stavmi.
Optimalizácia frekvenčných pásiem:
frekvencie používané na lekárske ošetrenia sú často technické a nie nevyhnutne optimálne pre biofyzikálne interakcie. Modely predpovedajú rezonančné frekvencie pre transportné proteíny medzi 10³ a 10⁶ Hz. Pre terapeutické aplikácie sa preto odporúča posun do frekvenčných pásiem ULF, VLF, LF a MF.
Sekundárne biologické účinky:
biologické účinky elektromagnetických polí sú spôsobené procesmi zosilnenia. Pole môže napríklad ovplyvniť transportný proteín, čo vedie k zmene toku iónov a následne k zmenám koncentrácie iónov v bunke. Vápnik ako sekundárny posol potom môže spustiť biochemické kaskády.
Záver:
Existujú presvedčivé dôkazy o vplyve elektromagnetických polí na biologické systémy, a to aj pri energiách v rozsahu tepelného šumu. Presné biofyzikálne mechanizmy však ešte nie sú úplne pochopené. Na určenie optimálnych frekvencií a metód aplikácie na terapeutické účely je potrebný ďalší výskum.