Interakcija šibkih elektromagnetnih polj s celicami: Skrivnost biofizike
Bioelektričnost, biomagnetizem in bioelektromagnetizem so vse od svojega odkritja zaviti v tančico skrivnosti in šarlatanstva.
Ta članek, ki temelji na članku Rolanda Glaserja z naslovom "Current concepts of the interaction of weak electromagnetic fields with cells", osvetljuje znanstvena spoznanja o interakciji šibkih elektromagnetnih polj s celicami in razblinja nekatere mite.
Zgodovinski pregled:
Učinki magnetizma in elektrike na človeško telo so bili predmet znanstvenega raziskovanja že zelo zgodaj. Medtem ko je bilo "magnetno zdravljenje" Franza Antona Mesmerja v 18. stoletju še vedno močno zaznamovano z misticizmom, je Luigi Galvani z raziskavami "živalske elektrike" postavil temelje sodobni elektrofiziologiji. Kljub ogromnemu napredku na področju fizike, elektrokemije in elektrofiziologije je bilo področje bioelektromagnetizma še dolgo dovzetno za šarlatanstvo.
Znanstveno utemeljeni pojavi:
Danes so nekateri pojavi na področju bioelektromagnetizma znanstveno priznani:
- Električna vzburljivost celic (elektrofiziologija)
- Elektrorecepcija pri ribah in drugih živalih
- Magnetorecepcija pri bakterijah in pticah
- Pasivno gibanje celic v umetnih poljih (elektroforeza, dielektroforeza, elektrorotacija)
- Električni preboj membran s kratkimi električnimi impulzi (perforacija celic, zlitje celic)
Osredotočite se na šibka elektromagnetna polja:
Danes se osredotočamo na učinke šibkih elektromagnetnih polj - polj z energijami blizu toplotnega šuma (kT). Ta polja se pogosto uporabljajo v terapiji, hkrati pa poteka sporna razprava o elektrosmogu.
Kako elektromagnetna polja vplivajo na celice?
Osrednje vprašanje se glasi: kako lahko elektromagnetna polja vplivajo na celične procese? Številni poskusi dokazujejo, da takšni učinki obstajajo, da se pogosto pojavljajo pri določenih frekvencah in intenzitetah ter so pogosto povezani s prenosom Ca²⁺. Pulzna ali modulirana elektromagnetna polja (PEMF) se zdijo še posebej učinkovita, če so modulirana pri nizkih frekvencah (16-60 Hz).
Vloga celične membrane:
Celična membrana ima ključno vlogo pri interakciji z elektromagnetnimi polji. Deluje kot difuzijska ovira za ione in kot matrica za funkcionalne beljakovine. Z električnega vidika se obnaša kot kondenzator. Zunanja polja se nalagajo na močno membransko polje, ki obstaja in vivo. Pomembno je poudariti, da lahko električna polja obstajajo v elektrokemičnih sistemih, ne da bi tekel ionski tok.
Možni biofizikalni mehanizmi:
obstajajo različne hipoteze o primarnih mehanizmih delovanja elektromagnetnih polj na celične strukture:
- Vpliv na fazne prehode membranskih lipidnih domen
- Neposreden vpliv na delovanje membranskih proteinov (transportni procesi, encimske aktivnosti)
- Vpliv na lateralno organizacijo membrane in indukcijo lateralnih ionskih tokov
- Vpliv na površinske naboje in električne dvojne plasti
te hipoteze temeljijo na pojavih, kot so kooperativnost, resonančni učinki in sprožanje prehodov med več stacionarnimi stanji.
Optimizacija frekvenčnih pasov:
frekvence, ki se uporabljajo za medicinsko zdravljenje, so pogosto tehnične in niso nujno optimalne za biofizikalno interakcijo. Modeli predvidevajo resonančne frekvence za transportne proteine med 10³ in 10⁶ Hz. Za terapevtske aplikacije je zato priporočljiv premik v frekvenčne pasove ULF, VLF, LF in MF.
Sekundarni biološki učinki:
biološki učinki elektromagnetnih polj so posledica procesov ojačitve. Polje lahko na primer vpliva na transportni protein, kar povzroči spremembo pretoka ionov in posledično spremembe koncentracije ionov v celicah. Kalcij kot sekundarni sporočevalec lahko nato sproži biokemične kaskade.
Zaključek:
Obstajajo prepričljivi dokazi o vplivu elektromagnetnih polj na biološke sisteme, celo pri energijah, ki so v območju toplotnega šuma. Vendar natančni biofizikalni mehanizmi še niso povsem pojasnjeni. Za določitev optimalnih frekvenc in načinov uporabe v terapevtske namene so potrebne nadaljnje raziskave.