Краткий обзор о влиянии магнитных полей на неврологические заболевания. Часть 2.

В клеточной мембране рецепторы или белки-каналы также могут функционировать как рычаги или усики, активируемые за счет резонансных явлений. Это связано с тем, что к заряженным элементам молекулы можно обращаться «неспецифически» с помощью соответствующих резонансных частот ЭДС (рис. 1).

Клеточная мембрана является важным компонентом клетки и одним из ключевых механизмов записи памяти. Клеточная мембрана представляет собой тонкую пленку, состоящую из двойного слоя липидных молекул, которая окружает и защищает различные органеллы и химические вещества внутри клетки. Он играет важную роль во внедрении в клетку внешних веществ и поддержании стабильности внутренней и внешней среды клетки, а также тесно связан с памятью человека.

Клеточная мембрана может не только вводить вещества в клетку, но и передавать сигналы от одного нейрона к другому посредством нейротрансмиттеров. Следовательно, это важный канал нейротрансмиссии, тесно связанный с обучением и памятью человека. Человеческая память объясняется психологией и нейробиологией. В долгосрочной перспективе это главным образом зависит от изменений морфологии и функции синапсов коры головного мозга.

Память тесно связана с нейронами, поскольку связь между нейронами составляет физическую и химическую основу нашей памяти. Липиды, белки и другие соединения клеточной мембраны играют важную роль в связи между нейронами. Например, с точки зрения структуры и функции постсинаптической мембраны белки клеточной мембраны играют жизненно важную роль. Они способствуют высвобождению нейротрансмиттеров и активности рецепторов нейромедиаторов на постсинаптической клеточной мембране.

Помимо того, что клеточная мембрана играет роль в нейронных соединениях, она также может записывать воспоминания посредством колебательных сигналов, специфичных для конкретной области. Например, общая разность потенциалов может быть использована для восприятия эмоциональных переживаний и запоминания конкретных сцен, играя важную роль в формировании памяти человека. Короче говоря, роль клеточных мембран в памяти тесно связана с неврологией памяти человека, поэтому поддержание функции и стабильности клеточных мембран является одним из важных элементов защиты здоровья памяти человека.

В повседневной жизни поддержание здоровья клеточных мембран имеет важное значение для поддержания здоровой памяти. Разумная диета, регулярные физические упражнения, достаточный сон и психическое здоровье являются важными способами поддержания функции клеточных мембран. В то же время употребление в пищу продуктов, богатых незаменимыми жирными кислотами (например, рыбы и орехов), а также правильных питательных веществ и пищевых волокон также может помочь поддерживать нормальную функцию клеточных мембран. Эти привычки не только полезны для физического здоровья, но и помогают сохранить здоровье человеческой памяти. Видно, что нам необходимо улучшить память, а Цистанхе может значительно улучшить память, поскольку Цистанхе обладает антиоксидантным, противовоспалительным и антивозрастным действием, что может помочь уменьшить окислительные и воспалительные реакции в мозге, тем самым защищая здоровье организма. нервная система. Кроме того, Цистанхе может также способствовать росту и восстановлению нервных клеток, тем самым улучшая связь и функцию нейронных сетей. Эти эффекты могут помочь улучшить память, способность к обучению и скорость мышления, а также предотвратить возникновение когнитивной дисфункции и нейродегенеративных заболеваний.

Нажмите «Знать», чтобы улучшить кратковременную память.

После этого этапа сигнального каскада вызываются вторичные мессенджеры, и это инициирует «классические» пути [38, 41, 60]. Вторичные, нижестоящие события вызываются, например, через рецепторные тирозинкиназы, PIP2 (фосфатидилинозитол 4, 5-бифосфат). ), PIP3 (фосфатидилинозитол 3,4,5-трифосфат) и липидная фосфатаза PTEN (гомолог фосфатазы и тензина).

PIP3 может передавать сигналы дальше через Akt, а Akt сам по себе является центром многих других сигнальных путей (1): для синтеза белка, действующего на рост, дифференцировку, миграцию и т. д. Поток Ca++, вызываемый VGCC, может индуцировать множество сигнальных каскадов.

Магнитная составляющая ЭМП может действовать на образование радикалов, а в среде с кислородом также на радикальные формы кислорода (АФК). Кроме того, путем спин-триплетной переориентации также может быть вызвана направленная составляющая. Криптохромы (CRY) могут вызвать это и привести к производству АФК. Кроме того, митохондрии могут быть источником производства АФК, а также азотного кислорода (NO).

NO и АФК, в свою очередь, также могут реагировать на пероксинитрид (ONOO-). Это, в свою очередь, активирует IκB и NFκB, что может вызвать клеточные реакции, например, ведущие к своего рода «предварительному кондиционированию» и защите.

Третичные реакции возникают внутри ядра посредством эпигенетической модификации экспрессии генов или прямой регуляции генов, что приводит к (2) окислительно-восстановительному гомеостазу, выживанию и росту клеток или (3) изменению экспрессии генов или, например, изменениям клеточного цикла.

В качестве мессенджеров NO, а также АФК могут индуцировать активацию антиоксидантного пути Nrf2 и оказывать защитное действие [61, 62] за счет снижения количества биомаркеров клеточного и окислительного повреждения.

Что касается производства NO, Chinon et al. [63] заметили, что повышенные уровни NO у пациентов с инсультом после ТМС связаны с активностью нейронной синтетазы оксида азота (nNOS) и/или эндотелиальной NOS (eNOS), но не с индуцируемой экспрессией NOS (iNOS). Чо и др. [5] показали, что КНЧ-ЭМП (60 Гц, 2 мТл) увеличивает экспрессию и активацию nNOS в мозге крыс [63].

Напротив, активация nNOS и eNOS зависит от ионов кальция, и есть много сообщений о том, что биологические эффекты ELF-EMF связаны с контролем кальциевых каналов [64].

Следовательно, наблюдаемый механизм увеличения генерации и метаболизма NO может быть связан с потоком ионов кальция. Амплификация посредством потока кальция может также обеспечить средства, с помощью которых мембраноопосредованные эффекты ЭМП могут быть перенесены в клетку [41, 57]. Клеточный участок хранения Ca2+ на основе F-актина расположен в субмембранном цитоскелете [38].

Транспорт Ca2+ в клетку может действовать на многие другие пути и органеллы. Другие клеточные события вызываются через рецепторные тирозинкиназы (RTK), фосфатидилинозитол 4, 5-бифосфат (PIP2), фосфатидилинозитол 3,4,{ {6}}трифосфат (PIP3) и гомолог липидфосфатазы и тензина (PTEN).

PIP3 может активировать пути через серин/треониновую киназу Akt, а Akt сам по себе является центром разнообразных сигнальных путей. Следовательно, эти сигнальные каскады могут быть функционально доступны с помощью различных механизмов [38] (рис. 1).

Яо и др. [65] также показали, что эффекты PEMF также могут влиять на экспрессию генов, поскольку они обнаружили in vitro, что PEMF способствует дифференцировке клеток-предшественников олигодендроцитов.

Сообщалось также об эпигенетических изменениях, когда повторяющиеся воздействия ТМС на лобную кору проснувшихся мышей вызывают устойчивые изменения, зависимые от рецептора дофамина D2, CDK5 (циклин-зависимой киназы 5) и PSD-95 (белка постсинаптической плотности 95-, члена мембран-ассоциированной гуанилаткиназы) белка, особенно в стимулируемой области мозга [66].

Эти модификации были связаны с изменениями ацетилирования гистонов в промоторной области их генов, и это событие предотвращалось введением ингибитора деацетилазы гистонов. Консоли и др. [67] представили критический обзор эпигенетических изменений, вызванных глубокой стимуляцией мозга и ТМС как у пациентов с болезнью Паркинсона, так и у нейронов на различных экспериментальных моделях животных.

В мононуклеарных клетках периферической крови пациентов с АД Capelli et al. [28] проверили способность низкочастотного PEMF модулировать экспрессию генов в функциях клеток, которые нарушены при болезни Альцгеймера (т.е. BACE1). Они заметили, что LF-PEMF может стимулировать эпигенетическую регуляцию, опосредованную микроРНК, что может привести к перебалансировке путей, дерегуляция которых нарушена в патологическом состоянии.

Однако необходимы дальнейшие исследования на молекулярном уровне в отношении сложной сети эпигенетических сигналов и возможности потенциальных побочных эффектов.

У мышей с болезнью Альцгеймера наблюдалось долговременное ухудшение когнитивных функций и памяти после воздействия PEMF, что приводило к появлению симптомов болезни Альцгеймера у этих мышей [68]. Авторы этого исследования утверждают, что ЭМП может усиливать окислительный стресс, и это может быть связано с дисфункцией аутофагии, наблюдаемой у этих животных. Более высокая частота МГц и более продолжительная аутофагия могут привести к демиелинизации в мозге мышей [69].

Напротив, в соответствии с явлениями окон и интенсивностей ЭМП, Marchesi et al. [70] обнаружили, что аутофагия положительно модулируется в клетках нейробластомы человека за счет прямого воздействия низкочастотных электромагнитных полей.

В качестве предполагаемого механизма авторы ссылаются на экспрессию in vitro последовательности микроРНК, которая влияет на аутофагию посредством экспрессии Beclin1, ортолога связанного с аутофагией гена 6 и BEC-1.

Авторы этого исследования обсуждают положительный цитопротекторный эффект аутофагии при очистке белковых агрегатов внутри клеток при таких заболеваниях, как БА.

Значительно повышенная экспрессия генов пластичности через 24 часа после прерывистой тета-стимуляции (iTBS) по сравнению с имитацией TBS была обнаружена на модели нейроноподобных клеток человека [71].

Этот специфический эффект обеспечивает поддержку широко предполагаемых механизмов пластичности, лежащих в основе воздействия iTBS на возбудимость коры головного мозга человека. Производство АФК является еще одним молекулярным звеном, связанным с магнитной стимуляцией.

Изменения уровня клеточных АФК, вызванные устройствами PEMF, могут объяснить их полезный и лечебный эффект. Интересно, что концентрации АФК, индуцированные такими устройствами, значительно ниже, чем концентрации, индуцированные окислительным стрессом [72, 73].

Парадоксально, но АФК играют полезную роль, стимулируя антиоксидантную защиту и пути восстановления, а терапевтические эффекты PEMF были документированы при нескольких патологиях, затрагивающих определенные клеточные механизмы [74].

PEMF может стимулировать быстрое накопление АФК в клетках млекопитающих [72]. После воздействия PEMF рост клеток замедляется и индуцируются гены, чувствительные к АФК [72]. Эти эффекты требуют присутствия криптохрома, предполагаемого магнитосенсора, который синтезирует АФК.

Криптохромы представляют собой повсеместно экспрессируемые флавопротеины, которые претерпевают конформационные изменения и генерируют пару радикалов в присутствии света или магнитных полей [75, 76]. И наоборот, о положительном эффекте воздействия магнитного поля сообщалось во время восстановления приступов у Drosophilalarvae [77].

Аналогичным образом, этот эффект зависит от криптохрома, что указывает на магниточувствительную фотохимическую реакцию пары радикалов в криптохроме, которая изменяет уровни возбуждения нейронов. Наконец, повторяющаяся ТМС низкой интенсивности индуцирует рост аксонов и синаптогенез, которые могут восстанавливать нервную цепь в ситуациях in vivo и ex vivo, таких как рост аксонов после повреждения и реиннервация оливо-мозжечка у мышей.

Это восстановление зависит от особенной эффективности сложных биомиметических паттернов и присутствия криптохрома [78].

Эти противоречивые результаты относительно концентрации АФК могут быть устранены путем однократного воздействия ELFPEMF-индуцированной продукции АФК в остеобластах человека без снижения внутриклеточного глутатиона [79].

Однако повторяющееся воздействие PEMF приводило к снижению уровня АФК, что свидетельствует об изменениях в антиоксидантной реакции на стресс. Удаление радикальных частиц уменьшало влияние PEMF на функцию остеобластов [73].

Таким образом, делается вывод, что PEMF вызывает нетоксичное количество АФК и что реакции на АФК, генерируемые PEMF, также могут приводить к предварительному кондиционированию этих клеток [81].

7. Выводы

Этот сборник отчетов о магнитной и ЭМП-стимуляции при неврологических заболеваниях рисует сложную картину из-за множества различий в продолжительности, интенсивности, резонансных эффектах, а также эффектах окна. В этой рукописи мы попытались определить важные молекулярные и клеточные биологические связи. для связи низкочастотных электромагнитных полей, полученных в результате исследований на животных и в клинических исследованиях.

Помимо других факторов, потенциал покоя стрессированных, воспаленных или поврежденных клеток может инициировать это переключение и привести к улучшению результатов лечения пациентов с неврологическими расстройствами [81].

Зарядочувствительные рецепторы и каналы, встроенные в клеточную мембрану, могут активировать различные сигнальные каскады, приводящие к различным вторичным клеточным и тканевым реакциям, таким как синтез белка, рост, миграция и дифференцировка. Мы также подчеркиваем важность генерации АФК, особенно из митохондрий с их очень высоким потенциалом внешней мембраны.

Эта органелла должна управлять цепью переноса электронов, которая сопряжена с риском выхода электронов, что приводит к образованию АФК и NO. Оба мессенджера, а также связанные с ними сигнальные каскады обладают способностью вызывать эпигенетические и генетические изменения, которые в конечном итоге могут привести к изменениям в экспрессии генов, которые могут повлиять на выживаемость клеток, окислительно-восстановительный гомеостаз и многие другие клеточные реакции.

По сравнению с электрической связью роль «магнитных взаимодействий» остается спорной. Недавно обнаруженный предполагаемый магнитосенсор, криптохром, может сместить акцент с эффектов ЭДС, ИЭМП и ТМС на их магнитный компонент. Поэтому важно, чтобы биофизика и смежные дисциплины исследовали механизм квантово-радикальных пар и роль криптохромов [82, 83].

Благодаря многочисленным публикациям, появившимся в этой области в последние годы, мы теперь начинаем лучше понимать причинные принципы связи ЭМП с биологическими явлениями.

Халлет [8] отметил, что ТМС является мощным инструментом клинического нейрофизиолога, особенно при диагностике неврологических расстройств. Поскольку большинство этих эффектов легкие и часто преходящие, необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять основные принципы этих эффектов, вызванных ЭМП.

Необходимо более глубокое понимание электрической природы внутренних компонентов клетки, таких как органеллы и биомолекулы митохондрий, с использованием наногалечных датчиков для определения механизма более широкого распространения внутренних клеточных электрических полей. Разработав точные измерения ЭДС внутри клетки, можно лучше понять эти ограничения исследований ЭДС-магнитного поля и ТМС.

8. Вклад авторов

МФ предоставил основные концепции и принципы физики и магнитной терапии соответствующих заболеваний. RHWF описывает биологические принципы магнитных и электромагнитных эффектов, а также клинические эффекты. RHWF выполнила окончательное редактирование рукописи.

9. Одобрение этики и согласие на участие

Непригодный.

10. Благодарность

Работа, упомянутая в этом обзоре, частично финансировалась Министерством науки и образования Саксонии, GWT, HZDR и TUD (проект NeuroMaX).

11. Финансирование

Это исследование не получило внешнего финансирования.

12. Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

13. Ссылки

[1] Чжан З, Луан Ф, Се С, Гэн Д, Ван Ю, Ма Дж. Низкочастотная транскраниальная магнитная стимуляция полезна для повышения синаптической пластичности в стареющем мозге. Исследования регенерации нейронов. 2015; 10: 916–924.

[2] Пелл Г.С., Рот Ю., Занген А. Модуляция корковой возбудимости, вызванная повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляцией: влияние временных и геометрических параметров и основных механизмов. Прогресс нейробиологии. 2011; 93: 59–98.

[3] Панагопулос Д.Д., Маргаритис Л.Х. Идентификация «окна» интенсивности биоэффектов излучения мобильной телефонии. Международный журнал радиационной биологии. 2010; 86: 358–366.

[4] Марко С. Марков. «Биологические окна»: дань уважения У. РоссЭди. Эколог. 2005, 25: 67–74.

[5] Чо С.И., Нам Ю.С., Чу Л.И., Ли Дж.Х., Банг Дж.С., Ким Х.Р. и др. Чрезвычайно низкочастотные магнитные поля модулируют передачу сигналов оксида азота в мозге крыс. Биоэлектромагнетизм. 2012; 33: 568–574.

[6] Паркин Б., Эхтиари Х., Уолш В. Неинвазивная стимуляция мозга человека в когнитивной нейронауке: учебник для начинающих. Нейрон.2015; 87: 932–945.

[7] Даян Э., Цензор Н., Бух Э.Р., Сандрини М., Коэн Л.Г. Неинвазивная стимуляция мозга: от физиологии к сетевой динамике и обратно. Природная неврология. 2013; 16: 838–844.

[8] Халлетт М. Транскраниальная магнитная стимуляция: введение. Нейрон. 2007; 55: 187–199.

[9] Циманн У., Ротвелл Дж.К., Риддинг М.К. Взаимодействие внутрикоркового торможения и облегчения в моторной коре человека. Физиологический журнал. 1996; 496: 873–881.

[10] Бейтц Дж.М. Болезнь Паркинсона: обзор. Границы бионауки.2014; 6: 65–74.

[11] Вадала М., Валлелунга А., Палмьери Л., Палмьери Б., Моралес Медина Х.К., Яннитти Т. Механизмы и терапевтическое применение электромагнитной терапии при болезни Паркинсона. Поведение и функции мозга. 2015; 11: 26.

[12] Морберг Б.М., Маллинг А.С., Дженсен Б.Р., Гредал О., Бек П., Вермут Л. Болезнь Паркинсона и транскраниальные импульсные электромагнитные поля: рандомизированное клиническое исследование. Двигательные расстройства.2017; 32: 625–626.

For more information:1950477648nn@gmail.com