Lyhyt katsaus magneettikenttien vaikutuksesta neurologisiin sairauksiin, osa 2

Solukalvossa reseptorit tai kanavaproteiinit voivat toimia myös vipuina tai antenneina resonanssiilmiöiden aktivoimina. Tämä johtuu siitä, että varautuneita molekyylielementtejä voidaan käsitellä "epäspesifisesti" sopivilla EMF:n resonanssitaajuuksilla (kuvio 1).

Solukalvo on tärkeä solun komponentti ja yksi avainmekanismeista muistin tallentamisessa. Solukalvo on ohut kalvo, joka koostuu kaksinkertaisesta lipidimolekyylikerroksesta, joka ympäröi ja suojaa solun sisällä olevia erilaisia ​​organelleja ja kemikaaleja. Sillä on tärkeä rooli ulkoisten aineiden viemisessä soluun ja solun sisäisen ja ulkoisen ympäristön vakauden ylläpitämisessä, ja se liittyy läheisesti myös ihmisen muistiin.

Solukalvo ei voi vain viedä aineita soluun, vaan myös välittää signaaleja neuronista toiseen välittäjäaineiden kautta. Siksi se on tärkeä neurotransmissiokanava ja liittyy läheisesti ihmisen oppimiseen ja muistiin. Psykologia ja neurotiede selittää ihmisen muistin. Pitkällä aikavälillä se perustuu pääasiassa muutoksiin aivokuoren synapsien morfologiassa ja toiminnassa.

Muisti liittyy läheisesti hermosoluihin, koska neuronien välinen yhteys muodostaa muistimme fyysisen ja kemiallisen perustan. Lipidit, proteiinit ja muut solukalvon yhdisteet ovat tärkeässä roolissa hermosolujen välisessä yhteydessä. Esimerkiksi postsynaptisen kalvon rakenteen ja toiminnan kannalta solukalvolla olevilla proteiineilla on tärkeä rooli. Ne edistävät välittäjäaineiden vapautumista ja välittäjäainereseptorien toimintaa postsynaptisella solukalvolla.

Sen lisäksi, että solukalvolla on rooli neuronaalisissa yhteyksissä, se voi myös tallentaa muistia aluespesifisten värähtelysignaalien kautta. Kokonaispotentiaalieroa voidaan käyttää esimerkiksi emotionaalisten kokemusten havaitsemiseen ja tiettyjen kohtausten muistamiseen, joilla on tärkeä rooli ihmisen muistin muodostumisessa. Lyhyesti sanottuna solukalvojen rooli muistissa liittyy läheisesti ihmisen muistin neurologiaan, joten solukalvon toiminnan ja vakauden ylläpitäminen on yksi tärkeimmistä tekijöistä ihmisen muistin terveyden suojelemisessa.

Päivittäisessä elämässä solukalvojen terveyden ylläpitäminen on välttämätöntä terveen muistin ylläpitämiseksi. Kohtuullinen ruokavalio, säännöllinen liikunta, riittävä uni ja mielenterveys ovat tärkeitä tapoja ylläpitää solukalvon toimintaa. Samalla välttämättömiä rasvahappoja sisältävien elintarvikkeiden (kuten kala ja pähkinät) syöminen sekä oikeiden ravintoaineiden ja ravintokuitujen täydentäminen voivat myös auttaa ylläpitämään solukalvojen normaalia toimintaa. Nämä tavat eivät ole vain hyviä fyysiselle terveydelle, vaan auttavat myös ylläpitämään ihmisen muistin terveyttä. Voidaan nähdä, että meidän on parannettava muistia, ja Cistanche voi parantaa muistia merkittävästi, koska Cistanchella on antioksidanttisia, anti-inflammatorisia ja ikääntymistä estäviä vaikutuksia, jotka voivat auttaa vähentämään oksidatiivisia ja tulehdusreaktioita aivoissa ja siten suojelemaan kehon terveyttä. hermosto. Lisäksi Cistanche voi myös edistää hermosolujen kasvua ja korjausta, mikä parantaa hermoverkkojen liitettävyyttä ja toimintaa. Nämä vaikutukset voivat auttaa parantamaan muistia, oppimiskykyä ja ajattelunopeutta ja voivat myös estää kognitiivisten toimintahäiriöiden ja hermostoa rappeuttavien sairauksien esiintymisen.

Napsauta Know-painiketta parantaaksesi lyhytaikaista muistia

Signalointikaskadin tämän vaiheen jälkeen ilmaantuu toissijaisia ​​lähettiläitä ja tämä käynnistää "klassiset" reitit [38, 41, 60]. Toissijaiset, alavirran tapahtumat saadaan esiin esim. reseptorityrosiinikinaasien PIP2 (fosfatidyyli-inositoli 4,{5}}bifosfaatti) kautta. ), PIP3 (fosfatidyyli-inositoli 3,4, 5-trifosfaatti) ja lipidifosfataasi PTEN (fosfataasi- ja tensiinihomologi).

PIP3 voi signaloida edelleen Akt:n kautta, ja Akt itse on monien muiden signalointireittien (1) keskus: proteiinisynteesiä varten, joka vaikuttaa kasvuun, erilaistumiseen, vaeltoon jne. VGCC:n aikaansaama Ca++-virta voi indusoida monia signalointikaskadeja.

EMF:n magneettinen komponentti voi vaikuttaa radikaalien tuotantoon ja happiväliaineessa myös radikaaleihin happilajeihin (ROS). Lisäksi voidaan indusoida byspin-triplet-uudelleenorientaatio myös suuntakomponentti. Kryptokromit (CRY) voivat laukaista tämän ja johtaa ROS-tuotantoon. Myös mitokondriot voivat olla ROS-tuotannon sekä typpihapen (NO) lähde.

NO jaROS puolestaan ​​voivat reagoida myös peroksinitridin (ONOO-) kanssa. Tämä puolestaan ​​aktivoi IkB:n ja NFkB:n ja tämä voi saada aikaan solureaktioita, esim. johtaen eräänlaiseen "esikäsittelyyn" ja suojaukseen.

Tertiaariset reaktiot syntyvät ytimessä geeniekspression epigeneettisen modifikoinnin tai suoran geenisäätelyn kautta, mikä johtaa (2) redox-homeostaasiin, solujen eloonjäämiseen ja kasvuun tai (3) muuttuneeseen geeniekspressioon tai esim. muutoksiin solusyklissä.

Sanansaattajina NO ja myös ROS voivat indusoida Nrf2-antioksidanttireitin aktivaatiota ja aikaansaada suojaavia vaikutuksia [61, 62] vähentämällä solujen ja oksidatiivisten vaurioiden biomarkkereita.

Mitä tulee NO-tuotantoon, Chinon etal. [63] havaitsivat, että kohonneet NO-tasot aivohalvauspotilailla TMS:n jälkeen liittyvät hermoston typpioksidisyntetaasin (nNOS) ja/tai endoteelin NOS:n (eNOS) aktiivisuuteen, mutta eivät indusoituvaan NOS:n (iNOS) ilmentymiseen. Cho et al[5] osoittivat, että ELF-EMF (60 Hz, 2 mT) lisäsi nNOS:n ilmentymistä ja aktivaatiota rotan aivoissa [63].

Toisin kuin nNOS:n ja eNOS:n aktivoituminen riippuu kalsiumioneista, ja on monia raportteja, joiden mukaan ELF-EMF:n biologiset vaikutukset liittyvät kalsiumkanavien säätelyyn [64].

Siksi havaittu lisääntyneen NO:n muodostumisen ja aineenvaihdunnan mekanismi voi liittyä kalsium-ionivirtaan. Kalsiumvirran kautta tapahtuva monistus voi myös tarjota keinoja, joilla EMF:n kalvovälitteiset vaikutukset voitaisiin kuljettaa soluun [41, 57]. F-aktiinipohjaisen Ca2+-varaston solukohta sijaitsee submembraanissa (38).

Ca2+:n kuljetus soluun voi vaikuttaa moniin muihin reitteihin ja organelleihin. Muut solutapahtumat saadaan aikaan reseptorityrosiinikinaasien (RTK), fosfatidyyli-inositoli 4, 5-bifosfaatti (PIP2), fosfatidyyli-inositoli 3,4,{ {6}}trifosfaatti (PIP3) ja lipidifosfataasi- ja tensiinihomologi (PTEN).

PIP3 voi aktivoida reittejä seriini/treoniinikinaasi Akt:n kautta, ja Akt itsessään on erilaisten signalointireittien keskus. Näin ollen näihin signalointikaskadeihin voidaan päästä toiminnallisesti useilla eri mekanismeilla [38] (kuvio 1).

Yao et ai. [65] ovat myös osoittaneet, että PEMF-vaikutukset voivat myös vaikuttaa geeniekspressioon, koska he havaitsivat in vitro, että PEMF edistää oligodendrosyyttien esiastesolujen erilaistumista.

Epigeneettisiä muutoksia on myös raportoitu, koska heränneiden hiirten etukuoreen levitetty toistuva TMS indusoi dopamiini D2 -reseptorista riippuvaisia ​​pysyviä muutoksia CDK5:ssä (sykliiniriippuvainen kinaasi 5) ja PSD-95 (postsynaptinen tiheysproteiini 95-, joka on jäsen kalvoon liittyvä guanylaattikinaasi) proteiinitasot spesifisesti stimuloidulla aivoalueella [66].

Nämä modifikaatiot liittyivät histoniasetylaation muutoksiin niiden geenipromoottorialueella ja tämä tapahtuma estettiin antamalla histonideasetylaasi-inhibiittoria. Consoles et ai. [67] esitti kriittisen yleiskatsauksen syväaivojen stimulaation ja TMS:n laukaisemista epigeneettisistä muutoksista sekä Parkinson-potilailla että hermosoluilla erilaisista koe-eläinmalleista.

AD-potilaiden ääreisveren mononukleaarisissa soluissa Capelli et ai. [28] testasivat Low Frequency-PEMF:n kykyä moduloida geenien ilmentymistä solutoiminnoissa, jotka ovat säätelemättömiä AD:ssa (eli BACE1). He havaitsivat, että LF-PEMF voi stimuloida miRNA:iden välittämää epigeneettistä säätelyä, mikä johtaisi patologisessa tilassa dereguloitujen reittien tasapainottamiseen.

Lisätutkimukset molekyylitasolla ovat kuitenkin välttämättömiä epigeneettisten signaalien monimutkaisen verkoston ja mahdollisten haittavaikutusten mahdollisuuden suhteen.

AD-hiirillä havaittiin pitkäaikainen kognition ja muistin heikkeneminen PEMF-altistuksen jälkeen, ja tämä johti AD-oireisiin näissä hiirissä [68]. Tämän tutkimuksen kirjoittajat väittävät, että EMF voi lisätä oksidatiivista stressiä, ja tämä saattaa liittyä näillä eläimillä havaittuun autofagian toimintahäiriöön. Korkeampi MHz-taajuus ja pidempi autofagian kesto voivat johtaa demyelinisaatioon hiiren aivoissa[69].

Sitä vastoin EMF-ikkunoiden ja intensiteettien ilmiöiden mukaisesti Marchesi et al. [70] havaitsivat, että autofagia moduloituu positiivisesti ihmisen neuroblastomasoluissa suoran altistumisen kautta matalataajuisille sähkömagneettisille kentille.

Ehdotuksena mekanismina kirjoittajat mainitsevat autofagiaan vaikuttavan mikroRNA-sekvenssin ilmentymisen in vitro Beclin1:n kautta, joka on autofagiaan liittyvän geenin 6 ja BEC-1-ilmentymisen ortologi.

Tämän tutkimuksen kirjoittajat keskustelevat autofagian positiivisesta sytoprotektiivisesta vaikutuksesta proteiiniaggregaattien puhdistumiseen soluista sairauksissa, kuten AD.

Muovigeenien merkitsevästi parantunut ilmentyminen 24 tuntia ajoittaisen Theta Burst -stimulaation (iTBS) jälkeen verrattuna vale-TBS:ään havaittiin ihmisen neuronin kaltaisessa solumallissa [71].

Tämä spesifinen vaikutus tukee laajalti oletettuja plastisuusmekanismeja, jotka ovat taustalla iTBS:n vaikutuksia ihmisen aivokuoren kiihtyvyyteen. ROS-tuotanto on toinen magneettisen stimulaation molekyyliyhteys.

PEMF-laitteiden aiheuttamat muutokset solujen ROS-tasoissa voivat selittää niiden hyödylliset ja parantavat vaikutukset. Mielenkiintoista on, että tällaisten laitteiden indusoimat ROS-pitoisuudet ovat paljon alhaisemmat kuin oksidatiivisen stressin aiheuttamat [72, 73].

Paradoksaalisesti ROS:lla on hyödyllinen rooli stimuloimalla antioksidanttisia puolustus- ja korjausreittejä, ja PEMF:n terapeuttiset vaikutukset on dokumentoitu useissa patologioissa, joihin liittyy määriteltyjä solumekanismeja [74].

PEMF voi stimuloida ROSin-nisäkässolujen nopeaa kertymistä [72]. PEMF-altistuksen jälkeen solujen kasvu hidastuu ja ROS-responsiiviset geenit indusoituvat [72]. Nämä vaikutukset edellyttävät kryptokromin, oletetun magnetosensorin, läsnäoloa, joka syntetisoi ROS:ia.

Kryptokromit ovat kaikkialla ilmentyviä flavoproteiineja, jotka käyvät läpi konformaatiomuutoksen ja muodostavat aradical paria joko valo- tai magneettikenttien läsnäollessa [75, 76]. Sitä vastoin magneettikentälle altistumisen positiivinen vaikutus raportoitiin Drosophilalarvaen kohtausten palautumisen aikana [77].

Samoin tämä vaikutus on riippuvainen kryptokromista, mikä viittaa magneettisesti herkkään fotokemialliseen radikaaliparireaktioon kryptokromissa, joka muuttaa hermosolujen virityksen tasoja. Lopuksi, toistuva TMS alhaisella intensiteetillä indusoi aksonien kasvua ja synaptogeneesiä, mikä voi korjata hermopiirin in vivo ja ex vivo tilanteissa, kuten vaurion jälkeisen aksonin kasvun ja olivoserebellin hermotuksen hiiressä.

Tämä korjaus riippuu monimutkaisista biomimeettisistä kuvioista, jotka ovat erityisen tehokkaita, ja kryptokromin läsnäolosta [78].

Nämä ROS-pitoisuutta koskevat ristiriitaiset tulokset voidaan ratkaista yhdellä altistuksella ELFPEMF-indusoidulle ROS-tuotannolle ihmisen osteoblasteissa vähentämättä solunsisäistä glutationia [79].

Toistuva altistuminen PEMF:lle alensi kuitenkin ROS-tasoja, mikä viittaa antioksidanttistressivasteen muutoksiin. Radikaalilajien poistaminen vähensi PEMF-vaikutusta osteoblastitoimintoihin [73].

Siten päätellään, että PEMF aiheutti myrkyttömiä määriä ROS:ää ja että PEMF:n tuottamat reaktiot ROS:iin voivat myös johtaa näiden solujen esikäsittelyyn[81].

7. Päätelmät

Tämä neurologisten sairauksien magneettista ja EMF-stimulaatiota käsittelevä raporttikokoelma maalaa monimutkaisen kuvan keston, intensiteetin, resonanssivaikutusten ja ikkunavaikutusten monista vaihteluista johtuen. Tässä käsikirjoituksessa olemme yrittäneet määrittää tärkeitä molekyyli- ja solubiologisia yhteyksiä eläinkokeista ja kliinisistä tutkimuksista saatujen matalataajuisten sähkömagneettisten kenttien kytkemiseen.

Muiden tekijöiden ohella stressaantuneiden, tulehtuneiden tai vahingoittuneiden solujen lepopotentiaali voi käynnistää tämän vaihdon ja johtaa parantuneisiin tuloksiin näillä potilailla, joilla on neurologisia häiriöitä [81].

Solukalvoon upotetut varausherkät reseptorit ja kanavat voivat aktivoida useita signalointikaskadeja, jotka johtavat erilaisiin sekundaarisiin solu- ja kudosreaktioihin, kuten proteiinisynteesiin, kasvuun, migraatioon ja erilaistumisen. Korostamme myös ROS-tuotannon tärkeyttä, erityisesti mitokondrioista niiden erittäin korkealla ulkokalvopotentiaalilla.

Tämän organellin on käsiteltävä elektronien siirtoketjua, johon liittyy riski elektronien karkaamisesta, mikä johtaa ROS- ja NO-tuotantoon. Molemmilla lähettiläillä sekä niihin liittyvillä signalointikaskadeilla on kyky indusoida epigeneettisiä ja geneettisiä muutoksia, jotka voivat viime kädessä johtaa muutoksiin geenin ilmentymisessä, mikä voi vaikuttaa solun eloonjäämiseen, redox-homeostaasiin ja moniin muihin solureaktioihin.

Sähköiseen kytkentään verrattuna "magneettisten vuorovaikutusten" rooli on edelleen kiistanalainen. Äskettäin löydetty oletettu magnetosensori, kryptokromi, voi siirtää painopisteen EMF-, PEMF- ja TMS-vaikutuksiin niiden magneettiseen komponenttiin. Siksi on tärkeää, että biofysiikka ja siihen liittyvät tieteenalat tutkivat kvanttiradikaaliparin mekanismia ja kryptokromien roolia [82, 83].

Kun tällä alalla on viime vuosina ilmestynyt lukuisia julkaisuja, alamme nyt paremmin ymmärtää kausaalisia periaatteita EMF:n kytkemisestä biologisiin ilmiöihin.

Hallet [8] totesi, että TMS on tehokas väline kliiniselle neurofysiologille erityisesti neurologisten häiriöiden diagnosoinnissa. Koska useimmat näistä vaikutuksista ovat lieviä ja usein ohimeneviä, tarvitaan lisätutkimuksia näiden EMF-vaikutusten taustalla olevien periaatteiden ymmärtämiseksi.

Tarvitaan perusteellisempaa ymmärrystä solun sisäisten komponenttien, kuten mitokondrioiden ja nanokivisensorien organellien ja biomolekyylien sähköisestä luonteesta, jotta voidaan määrittää mekanismi, joka mahdollistaa solun sisäisten sähkökenttien laajemman leviämisen. Kehittämällä tarkkoja EMF-mittauksia solun sisällä, nämä EMF-magneettisten ja TMS-tutkimusten rajoitukset voidaan ymmärtää paremmin.

8. Tekijän panokset

MF toimitti fysiikan ja magneettiterapian peruskäsitteet ja periaatteet asiaankuuluviin sairauksiin.RHWF kuvaa magneettisten ja sähkömagneettisten vaikutusten ja kliinisten vaikutusten biologisia periaatteita.RHWF suoritti käsikirjoituksen lopullisen editoinnin.

9. Eettinen hyväksyntä ja suostumus osallistumiseen

Ei sovellu.

10. Kuittaus

Tässä katsauksessa mainitun työn rahoittivat osittain Saksin tiede- ja opetusministeriö, GWT, HZDR ja TUD (projekti NeuroMaX).

11. Rahoitus

Tämä tutkimus ei saanut ulkopuolista rahoitusta.

12. Eturistiriita

Kirjoittajat eivät ilmoittaneet eturistiriitaa

13. Viitteet

[1] Zhang Z, Luan F, Xie C, Geng D, Wang Y, Ma J. Matalataajuinen transkraniaalinen magneettistimulaatio on hyödyllinen ikääntyvien aivojen synaptisen plastisuuden parantamiseksi. Hermoston regeneraatiotutkimus. 2015; 10: 916–924.

[2] Pell GS, Roth Y, Zangen A. Toistuvan transkraniaalisen magneettisen stimulaation aiheuttaman aivokuoren kiihottumisen modulaatio: ajoituksen ja geometristen parametrien sekä taustalla olevien mekanismien vaikutus. Edistystä neurobiologiassa. 2011; 93: 59–98.

[3] Panagopoulos DJ, Margaritis LH. Intensiteetti "ikkunan" tunnistaminen matkapuhelinsäteilyn biovaikutuksista. International Journal of Radiation Biology. 2010; 86: 358–366.

[4] Marko S. Markov. "Biologiset ikkunat": kunnianosoitus W. RossAdeylle. Ympäristönsuojelija. 2005, 25: 67–74.

[5] Cho SI, Nam YS, Chu LY, Lee JH, Bang JS, Kim HR, et al. Äärimmäisen matalataajuiset magneettikentät moduloivat typpioksidisignalointia rotan aivoissa. Bioelektromagnetiikka. 2012; 33: 568–574.

[6] Parkin B, Ekhtiari H, Walsh V. Non-invasive Human BrainStimulation in Cognitive Neuroscience: A Primer. Neuron.2015; 87: 932–945.

[7] Dayan E, Censor N, Buch ER, Sandrini M, Cohen LG. Ei-invasiivinen aivojen stimulaatio: fysiologiasta verkkodynamiikkaan ja takaisin. Luonnon neurotiede. 2013; 16: 838–844.

[8] Hallett M. Transkraniaalinen magneettistimulaatio: Pohjustus. Neuroni. 2007, 55: 187–199.

[9] Ziemann U, Rothwell JC, Ridding MC. Vuorovaikutus intrakortikaalisen eston ja helpotuksen välillä ihmisen motorisessa aivokuoressa. Journal of Physiology. 1996, 496: 873-881.

[10] Beitz JM. Parkinsonin tauti: arvostelu. Frontiers in Bioscience.2014; 6: 65–74.

[11] Vadalà M, Vallelunga A, Palmieri L, Palmieri B, MoralesMedina JC, Iannitti T. Sähkömagneettisen hoidon mekanismit ja terapeuttiset sovellukset Parkinsonin taudissa. Käyttäytyminen ja aivojen toiminnot. 2015; 11:26.

[12] Morberg BM, Malling AS, Jensen BR, Gredal O, Bech P, Wermuth L. Parkinsonin tauti ja transkraniaaliset pulssit sähkömagneettiset kentät: satunnaistettu kliininen tutkimus. Movement Disorders.2017; 32: 625–626.

For more information:1950477648nn@gmail.com