Krátký přehled o vlivu magnetických polí na neurologická onemocnění 2. část

V buněčné membráně mohou receptory nebo kanálové proteiny také fungovat jako páky nebo antény, aktivované rezonančními jevy. Je to proto, že prvky nabité molekuly mohou být adresovány "nespecificky" vhodnými rezonančními frekvencemi EMF (obr. 1).

Buněčná membrána je důležitou součástí buňky a jedním z klíčových mechanismů pro záznam paměti. Buněčná membrána je tenký film složený z dvojité vrstvy lipidových molekul, který obklopuje a chrání různé organely a chemikálie uvnitř buňky. Hraje důležitou roli při vnášení vnějších látek do buňky a udržování stability vnitřního i vnějšího prostředí buňky a úzce souvisí i s lidskou pamětí.

Buněčná membrána může nejen zavádět látky do buňky, ale také přenášet signály z jednoho neuronu do druhého prostřednictvím neurotransmiterů. Proto je důležitým kanálem pro neurotransmisi a úzce souvisí s lidským učením a pamětí. Lidskou paměť vysvětluje psychologie a neurověda. Dlouhodobě se opírá především o změny morfologie a funkce synapsí v mozkové kůře.

Paměť je úzce spojena s neurony, protože spojení mezi neurony tvoří fyzikální a chemický základ naší paměti. Lipidy, proteiny a další sloučeniny v buněčné membráně hrají důležitou roli ve spojení mezi neurony. Například z hlediska struktury a funkce postsynaptické membrány hrají zásadní roli proteiny na buněčné membráně. Podporují uvolňování neurotransmiterů a aktivitu neurotransmiterových receptorů na postsynaptické buněčné membráně.

Kromě toho, že buněčná membrána hraje roli v neuronových spojeních, může také zaznamenávat paměť prostřednictvím oscilačních signálů specifických pro oblast. Celkový potenciálový rozdíl lze například využít k vnímání emocionálních zážitků a zapamatování konkrétních scén, které hrají důležitou roli při formování lidské paměti. Stručně řečeno, role buněčných membrán v paměti úzce souvisí s neurologií lidské paměti, takže zachování funkce a stability buněčné membrány je jedním z důležitých prvků ochrany zdraví lidské paměti.

V každodenním životě je udržování zdraví buněčných membrán zásadní pro udržení zdravé paměti. Rozumná strava, pravidelné cvičení, dostatečný spánek a duševní zdraví jsou důležité způsoby, jak udržet funkci buněčných membrán. Konzumace potravin bohatých na esenciální mastné kyseliny (jako jsou ryby a ořechy) a doplňování správných živin a vlákniny může zároveň přispět k udržení normální funkce buněčných membrán. Tyto návyky jsou dobré nejen pro fyzické zdraví, ale také pomáhají udržovat zdraví lidské paměti. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť a Cistanche může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche má antioxidační, protizánětlivé účinky a účinky proti stárnutí, které mohou pomoci snížit oxidační a zánětlivé reakce v mozku, a tím chránit zdraví mozku. nervový systém. Kromě toho může Cistanche také podporovat růst a opravu nervových buněk, čímž zlepšuje konektivitu a funkci neuronových sítí. Tyto účinky mohou pomoci zlepšit paměť, schopnost učení a rychlost myšlení a mohou také zabránit výskytu kognitivní dysfunkce a neurodegenerativních onemocnění.

Kliknutím na možnost Know zlepšíte krátkodobou paměť

Po tomto kroku signální kaskády jsou vyvoláni sekundární poslové, což iniciuje „klasické“ dráhy [38, 41, 60]. Sekundární následné události jsou vyvolány např. prostřednictvím receptorových tyrosinkináz, PIP2 (fosfatidylinositol 4,5-bifosfát ), PIP3 (fosfatidylinositol 3,4,5-trifosfát) a lipidová fosfatáza PTEN (homolog fosfatázy a tensinu).

PIP3 může signalizovat dále přes Akt a samotný Akt je centrem mnoha dalších signálních drah(1): pro syntézu proteinů působící na růst, diferenciaci, migraci atd. Proud Ca++ vyvolaný VGCC může indukovat mnoho signálních kaskád.

Magnetická složka EMF může působit na tvorbu radikálů a v prostředí s kyslíkem i na radikálové formy kyslíku (ROS). Dále může být indukována byspin-tripletová reorientace také směrová složka. Kryptochromy (CRY) to mohou spustit a vést k produkci ROS. Také mitochondrie mohou být zdrojem produkce ROS a také dusíkatého kyslíku (NO).

NO a ROS mohou také reagovat na peroxynitrid (ONOO-). To zase aktivuje IκB a NFκB a to může vyvolat buněčné reakce, např. vedoucí k jakési „předběžné úpravě“ a ochraně.

Terciární reakce vznikají v jádře epigenetickou modifikací genové exprese nebo přímou genovou regulací, vedoucí k (2) redoxní homeostáze, přežití buněk a růstu nebo (3) změněné genové expresi nebo např. změnám v buněčném cyklu.

NO a také ROS mohou jako poslové indukovat aktivaci antioxidační dráhy Nrf2 a vykazovat ochranné účinky [61, 62] se snížením biomarkerů buněčného a oxidativního poškození.

Pokud jde o produkci NO, Chinon et al. [63] pozorovali, že zvýšené hladiny NO u pacientů s cévní mozkovou příhodou po TMS jsou spojeny s aktivitami nervové syntetázy oxidu dusnatého (nNOS) a/nebo endoteliální NOS (eNOS), ale ne s indukovatelnou expresí NOS (iNOS). Cho et al.[5] prokázali, že ELF-EMF (60 Hz, 2 mT) zvýšil expresi a aktivaci nNOS v mozcích potkanů ​​[63].

Na rozdíl od toho je aktivace nNOS a eNOS závislá na iontech vápníku a existuje mnoho zpráv, že biologické účinky ELF-EMF souvisejí s kontrolou vápníkových kanálů [64].

Proto pozorovaný mechanismus zvýšené tvorby a metabolismu NO může být spojen s tokem vápníku a iontů. Amplifikace prostřednictvím toku vápníku může také poskytnout prostředky, kterými by se membránově zprostředkované účinky EMP mohly přenést do buňky [41, 57]. Buněčné místo ukládání Ca2+ na bázi F-aktinu se nachází v submembránovém cytoskeletu [38].

Transport Ca2+ do buňky může působit na mnoha dalších cestách a organelách. Další buněčné děje jsou vyvolány prostřednictvím receptorových tyrosinkináz (RTK), fosfatidylinositol 4, 5-bifosfát (PIP2), fosfatidylinositol 3,4,{ {6}}trifosfát (PIP3) a homolog lipidové fosfatázy a tenzinu (PTEN).

PIP3 může aktivovat dráhy prostřednictvím serin/threonin kinázy Akt a samotný Akt je centrem různých signálních drah. Tyto signální kaskády mohou být tedy funkčně přístupné různými mechanismy [38] (obr. 1).

Yao a kol. [65] také ukázali, že účinky PEMF mohou také ovlivnit genovou expresi, protože in vitro zjistili, že PEMF podporuje diferenciaci prekurzorových buněk oligodendrocytů.

Epigenetické změny byly také hlášeny, protože repetitivní TMS aplikovaný na frontální kortex probuzených myší indukuje na dopaminovém D2 receptoru závislé trvalé změny CDK5 (cyklin-dependentní kináza 5) a PSD-95 (postsynaptický denzitní protein 95-člen skupiny membránově asociovaná guanylátkináza) hladiny proteinu specificky ve stimulované oblasti mozku [66].

Tyto modifikace byly spojeny se změnami histonacetylace v oblasti jejich genového promotoru a této události bylo zabráněno podáváním inhibitoru histondeacetylázy. Consoles a kol. [67] předložili kritický přehled epigenetických změn vyvolaných hlubokou mozkovou stimulací a TMS jak u pacientů s Parkinsonovou nemocí, tak u neuronů z různých experimentálních zvířecích modelů.

U mononukleárních buněk periferní krve pacientů s AD Capelli et al. [28] testovali schopnost nízkofrekvenčního PEMF modulovat genovou expresi v buněčných funkcích, které jsou u AD dysregulovány (tj. BACE1). Pozorovali, že LF-PEMF může stimulovat epigenetickou regulaci zprostředkovanou miRNA, což by vedlo k opětovnému vyvážení drah deregulovaných v patologickém stavu.

Jsou však nutné další studie na molekulární úrovni týkající se komplexní sítě epigenetických signálů a možnosti potenciálních nežádoucích účinků.

AD myši vykazovaly dlouhodobé zhoršení kognice a paměti po expozici PEMF, což vedlo k symptomům AD u těchto myší [68]. Autoři této studie tvrdí, že EMF může zvýšit oxidační stres, a to může souviset s autofagickou dysfunkcí pozorovanou u těchto zvířat. Vyšší frekvence MHz a delší trvání autofagie může vést k demyelinizaci v myších mozcích[69].

Na rozdíl od toho, v souladu s jevy EMFwindows a intenzit, Marchesi et al. [70] zjistili, že autofagie je pozitivně modulována v lidských neuroblastomových buňkách přímým vystavením nízkofrekvenčním elektromagnetickým polím.

Jako navrhovaný mechanismus autoři uvádějí invitro expresi sekvence mikroRNA, která ovlivňuje autofagii prostřednictvím Beclin1, ortologu exprese genu 6 souvisejícího s autofagií a BEC-1.

Autoři této studie diskutují o pozitivním cytoprotektivním účinku autofagie na clearance proteinových agregátů v buňkách u onemocnění, jako je AD.

Výrazně zvýšená exprese genů plasticity 24 hodin po přerušované stimulaci Theta burstem (iTBS) ve srovnání s falešným TBS byla nalezena v buněčném modelu podobnému lidskému neuronu [71].

Tento specifický účinek poskytuje podporu pro široce předpokládané mechanismy plasticity, které jsou základem účinků iTBS na excitabilitu lidské kůry. Produkce ROS je dalším molekulárním článkem týkajícím se magnetické stimulace.

Změny v hladinách buněčných ROS, vyvolané zařízeními PEMF, mohou vysvětlit jejich příznivé a hojivé účinky. Je zajímavé, že koncentrace ROS indukované takovými zařízeními jsou mnohem nižší než koncentrace indukované oxidačním stresem [72, 73].

Paradoxně ROS hraje prospěšnou roli tím, že stimuluje antioxidační obranu a reparační dráhy, a terapeutické účinky PEMF byly dokumentovány u několika patologií zahrnujících definované buněčné mechanismy [74].

PEMF může stimulovat rychlou akumulaci savčích buněk ROSin [72]. Po expozici PEMF je buněčný růst zpomalen a jsou indukovány geny reagující na ROS [72]. Tyto efekty vyžadují přítomnost kryptochromu, domnělého magnetosensoru, který syntetizuje ROS.

Kryptochromy jsou všudypřítomné flavoproteiny, které podléhají konformační změně a vytvářejí aradikální pár v přítomnosti světla nebo magnetických polí [75, 76]. Naopak pozitivní účinek expozice magnetickému poli byl popsán během zotavení ze záchvatu u Drosophilalarvae [77].

Podobně je tento účinek závislý na kryptochromu, což naznačuje magneticky citlivou, fotochemickou reakci párů radikálů v kryptochromu, která mění úrovně neuronální excitace. Konečně, repetitivní TMS při nízké intenzitě indukuje růst axonu a synaptogenezi, která může opravit nervový okruh v situacích in vivo a ex vivo, jako je postleze axonální růst a olivocerebelární reinervace u myši.

Tato oprava závisí na komplexních biomimetických vzorcích, které jsou zvláště účinné, a na přítomnosti kryptochromu [78].

Tyto protichůdné výsledky týkající se koncentrace ROS lze vyřešit jedinou expozicí ELFPEMF-indukované produkci ROS v lidských osteoblastech bez snížení intracelulárního glutathionu [79].

Opakovaná expozice PEMF však snížila hladiny ROS, což naznačuje změny v reakci na antioxidační stres. Vychytávání radikálů snížilo účinek PEMF na funkci osteoblastů [73].

Dospělo se tedy k závěru, že PEMF vyvolal netoxická množství ROS a že reakce na ROS generované PEMF mohou také vést k předběžné úpravě těchto buněk [81].

7. Závěry

Tato kompilace zpráv týkajících se magnetické a EMF stimulace u neurologických onemocnění vykresluje složitý obraz kvůli mnoha variacím v trvání, intenzitě, rezonančních efektech a také efektech okna. V tomto rukopisu jsme se pokusili určit důležité molekulární a buněčné biologické vazby pro spojení nízkofrekvenčních elektromagnetických polí odvozených ze zvířecích a klinických studií.

Kromě jiných faktorů může tento přechod iniciovat klidový potenciál stresovaných, zanícených nebo ohrožených buněk a vést ke zlepšení výsledků u těchto pacientů s neurologickými poruchami [81].

Nábojově citlivé receptory a kanály zabudované v buněčné membráně mohou aktivovat různé signální kaskády vedoucí k různým sekundárním buněčným a tkáňovým reakcím, jako je syntéza proteinů, růst, migrace a diferenciace. Zdůrazňujeme také význam tvorby ROS, zejména z mitochondrií s jejich velmi vysokým potenciálem vnější membrány.

Tato organela se musí vypořádat s řetězem přenosu elektronů, který přichází s rizikem úniku elektronů vedoucích k produkci ROS a NO. Oba poslové, stejně jako související signální kaskády, mají schopnost vyvolat epigenetické a genetické změny, které mohou v konečném důsledku vést ke změnám v genové expresi, které mohou ovlivnit přežití buněk, redoxní homeostázu a mnoho dalších buněčných reakcí.

Ve srovnání s elektrickým spojením zůstává role „magnetických interakcí“ kontroverzní. Nově nalezený domnělý magnetosensor, kryptochrom, má potenciál přesunout zaměření na EMF, PEMF a TMS efekty na jejich magnetickou složku. Proto je důležité, aby biofyzika a příbuzné obory zkoumaly mechanismus kvantových radikálových párů a roli kryptochromů [82, 83].

S četnými publikacemi, které se v této oblasti objevily v posledních letech, nyní začínáme lépe chápat kauzální principy spojení EMP s biologickými jevy.

Hallet [8] poznamenal, že TMS je mocným nástrojem pro klinického neurofyziologa, zejména v diagnostice neurologických poruch. Protože většina těchto účinků je mírná a často přechodná, je nezbytné další zkoumání, abychom pochopili základní principy těchto účinků vyvolaných EMP.

Je nutné důkladněji porozumět elektrické povaze vnitřních složek buňky, jako jsou organely a biomolekuly mitochondriálních nanooblázkových senzorů, aby se určil mechanismus pro širší šíření vnitřních buněčných elektrických polí. Vývojem přesných měření EMF uvnitř buňky lze tato omezení EMF-magnetických a TMS studií lépe pochopit.

8. Autorské příspěvky

MF poskytla základní pojmy a principy ve fyzice a magnetoterapii pro příslušné nemoci. RHWF popisuje biologické principy magnetických a elektromagnetických účinků a klinické účinky. RHWF provedl konečnou úpravu rukopisu.

9. Etický souhlas a souhlas s účastí

Nelze použít.

10. Poděkování

Práce zmíněná v tomto přehledu byla částečně financována saským ministerstvem vědy a vzdělávání, GWT, HZDR a TUD (projekt NeuroMaX).

11. Financování

Tento výzkum nezískal žádné externí financování.

12. Střet zájmů

Autoři neprohlašují žádný střet zájmů

13. Reference

[1] Zhang Z, Luan F, Xie C, Geng D, Wang Y, Ma J. Nízkofrekvenční transkraniální magnetická stimulace je prospěšná pro zvýšení synaptické plasticity ve stárnoucím mozku. Výzkum neurální regenerace. 2015, 10: 916–924.

[2] Pell GS, Roth Y, Zangen A. Modulace kortikální excitability indukovaná opakovanou transkraniální magnetickou stimulací: vliv časování a geometrických parametrů a základních mechanismů. Pokrok v neurobiologii. 2011, 93: 59–98.

[3] Panagopoulos DJ, Margaritis LH. Identifikace "okna" intenzity na biologické účinky záření mobilních telefonů. International Journal of Radiation Biology. 2010; 86: 358–366.

[4] Marko S. Markov. "Biologická okna": Pocta W. RossAdeymu. Environmentalista. 2005, 25: 67–74.

[5] Cho SI, Nam YS, Chu LY, Lee JH, Bang JS, Kim HR a kol. Extrémně nízkofrekvenční magnetická pole modulují oxidaci dusíku v mozcích potkanů. Bioelektromagnetické. 2012, 33: 568–574.

[6] Parkin B, Ekhtiari H, Walsh V. Neinvazivní stimulace lidského mozku v kognitivní neurovědě: primer. Neuron.2015;87: 932–945.

[7] Dayan E, Censor N, Buch ER, Sandrini M, Cohen LG. Neinvazivní mozková stimulace: od fyziologie k síťové dynamice a zpět. Příroda Neuroscience. 2013, 16: 838–844.

[8] Hallett M. Transkraniální magnetická stimulace: primer. Neuron. 2007, 55: 187–199.

[9] Ziemann U, Rothwell JC, Ridding MC. Interakce mezi intrakortikální inhibicí a facilitací v lidské motorické kůře. Journal of Physiology. 1996, 496: 873–881.

[10] Beitz JM. Parkinsonova nemoc: přehled. Frontiers in Bioscience.2014;6: 65–74.

[11] Vadalà M, Vallelunga A, Palmieri L, Palmieri B, MoralesMedina JC, Iannitti T. Mechanismy a terapeutické aplikace elektromagnetické terapie u Parkinsonovy choroby. Chování a funkce mozku. 2015; 11:26.

[12] Morberg BM, Malling AS, Jensen BR, Gredal O, Bech P, Wermuth L. Parkinsonova nemoc a transkraniální pulzní elektromagnetická pole: Randomizovaná klinická studie. Pohybové poruchy.2017;32: 625–626.

For more information:1950477648nn@gmail.com