En kort gennemgang af magnetfelters indflydelse på neurologiske sygdomme, del 2

I cellemembranen kan receptorer eller kanalproteiner også fungere som løftestænger eller antenner, aktiveret af resonansfænomener. Dette skyldes, at ladede molekyleelementer kan adresseres "ikke-specifikt" ved passende resonansfrekvenser af EMF (fig. 1).

Cellemembranen er en vigtig komponent i cellen og en af ​​nøglemekanismerne til registrering af hukommelse. Cellemembranen er en tynd film sammensat af et dobbelt lag af lipidmolekyler, der omgiver og beskytter forskellige organeller og kemikalier inde i cellen. Det spiller en vigtig rolle i at indføre eksterne stoffer i cellen og opretholde stabiliteten af ​​cellens indre og ydre miljø og er også tæt forbundet med menneskets hukommelse.

Cellemembranen kan ikke kun indføre stoffer i cellen, men også overføre signaler fra en neuron til en anden gennem neurotransmittere. Derfor er det en vigtig kanal for neurotransmission og er tæt forbundet med menneskelig indlæring og hukommelse. Menneskets hukommelse forklares af psykologi og neurovidenskab. I det lange løb er det hovedsageligt afhængigt af ændringer i morfologien og funktionen af ​​synapser i hjernebarken.

Hukommelse er tæt forbundet med neuroner, fordi forbindelsen mellem neuroner danner det fysiske og kemiske grundlag for vores hukommelse. Lipider, proteiner og andre forbindelser i cellemembranen spiller en vigtig rolle i forbindelsen mellem neuroner. For eksempel, hvad angår strukturen og funktionen af ​​den postsynaptiske membran, spiller proteiner på cellemembranen en afgørende rolle. De fremmer frigivelsen af ​​neurotransmittere og aktiviteten af ​​neurotransmitterreceptorer på den postsynaptiske cellemembran.

Ud over at spille en rolle i neuronale forbindelser, kan cellemembranen også optage hukommelse gennem regionsspecifikke oscillerende signaler. For eksempel kan den overordnede potentielle forskel bruges til at opfatte følelsesmæssige oplevelser og huske specifikke scener, hvilket spiller en vigtig rolle i menneskelig hukommelsesdannelse. Kort sagt er cellemembranernes rolle i hukommelsen tæt forbundet med menneskets hukommelsesneurologi, så opretholdelse af cellemembranfunktion og stabilitet er et af de vigtige elementer for at beskytte menneskers hukommelsessundhed.

I det daglige liv er det vigtigt at bevare cellemembranernes sundhed for at bevare en sund hukommelse. En rimelig kost, regelmæssig motion, tilstrækkelig søvn og mental sundhed er vigtige måder at opretholde cellemembranfunktionen på. Samtidig kan indtagelse af fødevarer rig på essentielle fedtsyrer (såsom fisk og nødder) og tilskud af de korrekte næringsstoffer og kostfibre også hjælpe med at opretholde cellemembranernes normale funktion. Disse vaner er ikke kun gode for det fysiske helbred, men hjælper også med at opretholde sundheden for menneskelig hukommelse. Det kan ses, at vi er nødt til at forbedre hukommelsen, og Cistanche kan forbedre hukommelsen markant, fordi Cistanche har antioxidant-, anti-inflammatoriske og anti-aldringseffekter, som kan hjælpe med at reducere oxidative og inflammatoriske reaktioner i hjernen og derved beskytte sundheden i hjernen. nervesystemet. Derudover kan Cistanche også fremme vækst og reparation af nerveceller og derved forbedre forbindelsen og funktionen af ​​neurale netværk. Disse effekter kan hjælpe med at forbedre hukommelsen, indlæringsevnen og tænkehastigheden og kan også forhindre forekomsten af ​​kognitiv dysfunktion og neurodegenerative sygdomme.

Klik på Kend for at forbedre korttidshukommelsen

Efter dette trin i en signaleringskaskade fremkaldes sekundære budbringere, og dette initierer "klassiske" veje [38, 41, 60]. Sekundære, nedstrøms hændelser fremkaldes, f.eks. via receptortyrosinkinaser, PIP2 (Phosphatidylinositol 4,5-biphosphate) ), PIP3 (Phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphat) og lipid Phosphatase PTEN (Phosphatase and Tensin homolog).

PIP3 kan signalere videre via Akt, og Akt selv er centrum for mange andre signalveje(1): for proteinsyntese, der virker på vækst, differentiering, migration osv. Ca++-strømmen fremkaldt af VGCC kan inducere mange signaleringskaskader.

Den magnetiske komponent af EMF kan virke på radikalproduktion og i et medium med oxygen også på radikale oxygenarter (ROS). Yderligere kan byspin-triplet reorientering også induceres en retningsbestemt komponent. Kryptokromer (CRY) kan udløse dette og føre til ROS-produktion. Mitokondrier kan også være kilden til ROS-produktion såvel som salpetersyre (NO).

NO ogROS kan til gengæld også reagere på peroxynitrid (ONOO-). Dette vil igen aktivere IκB og NFκB, og dette kan fremkalde cellereaktioner, f.eks. føre til en slags "forkonditionering" og beskyttelse.

Tertiære reaktioner opstår i kernen via epigenetisk modifikation af genekspression eller direkte genregulering, hvilket fører til (2) Redox-homeostase, celleoverlevelse og vækst eller (3) ændret genekspression eller f.eks. ændringer i cellecyklussen.

Som budbringere kan NO og også ROS inducere aktivering af Nrf2-antioxidant-vejen og udøve beskyttende virkninger [61, 62] med en reduktion af celle- og oxidativskade biomarkører.

Angående NO-produktion, Chinon et al. [63] observerede, at øgede NO-niveauer hos patienter med slagtilfælde efter TMS er forbundet med neural nitrogenoxidsyntetase (nNOS) og/eller endotel NOS (eNOS) aktiviteter, men ikke med inducerbar NOS (iNOS) ekspression. Cho et al.[5], viste, at ELF-EMF (60 Hz, 2 mT) øgede ekspressionen og aktiveringen af ​​nNOS i rottehjerner [63].

I modsætning hertil er aktivering af nNOS og eNOS afhængig af calciumioner, og der er mange rapporter om, at de biologiske virkninger af ELF-EMF er relateret til kontrollen af ​​calciumkanaler [64].

Derfor kan den observerede mekanisme med øget NO-dannelse og metabolisme være forbundet med calcium-ion-flux. Amplifikation via calcium-flux kan også give midler, hvorved de membran-medierede virkninger af EMF'er kan føres ind i cellen [41, 57]. Det cellulære sted for F-actin-baseret Ca2+-lagring er placeret i submembrancytoskelettet [38].

Ca2+-transport ind i cellen kan virke på mange andre veje og organeller. Andre cellulære hændelser fremkaldes via receptortyrosinkinaser (RTK), Phosphatidylinositol 4,5-biphosphat(PIP2), Phosphatidylinositol 3,4,{ {6}}triphosphat (PIP3), og lipidphosphatase og tensinhomolog (PTEN).

PIP3 kan aktivere veje via serin/threoninkinasen Akt, og Akt selv er centrum for forskellige signalveje. Derfor kan disse signaleringskaskader tilgås funktionelt af forskellige mekanismer [38] (fig. 1).

Yao et al. [65] har også vist, at PEMF-effekterne også kan påvirke genekspression, da de fandt, in vitro, at PEMF fremmer differentiering af oligodendrocyt-precursorceller.

Epigenetiske ændringer er også blevet rapporteret, da gentagen TMS påført over frontal cortex af vækkede mus inducerer dopamin D2-receptorafhængige vedvarende ændringer af CDK5 (cyclin-afhængig kinase 5) og PSD-95 (postsynaptisk densitetsprotein 95-et medlem af membran-associeret guanylatkinase) proteinniveauer specifikt inden for det stimulerede hjerneområde [66].

Disse modifikationer var forbundet med ændringer af histonacetylering inden for deres genpromotorregion, og denne begivenhed blev forhindret ved administration af en histon-deacetylaseinhibitor. Konsoler et al. [67] præsenterede et kritisk overblik over de epigenetiske ændringer udløst af dyb hjernestimulering og TMS i både Parkinsons patienter og neuroner fra forskellige eksperimentelle dyremodeller.

I perifere blodmononukleære celler fra AD-patienter, Capelli et al. [28] testede lavfrekvent-PEMF's evne til at modulere genekspression i cellefunktioner, der er dysreguleret i AD (dvs. BACE1). De observerede, at LF-PEMF kan stimulere epigenetisk regulering medieret af miRNA'er, hvilket ville føre til en rebalancering af de deregulerede veje i den patologiske tilstand.

Imidlertid er yderligere undersøgelser på molekylært niveau nødvendige vedrørende det komplekse netværk af epigenetiske signaler og muligheden for potentielle negative virkninger.

AD-mus viste en langvarig svækkelse af kognition og hukommelse efter PEMF-eksponering, og dette resulterede i AD-symptomer hos disse mus [68]. Forfatterne af denne undersøgelse hævder, at EMF kan øge oxidativ stress, og dette kan være relateret til den autofagiske dysfunktion, der ses hos disse dyr. Højere MHz-frekvens og længere varighed af autofagi kan føre til demyelinisering i musehjerner[69].

I modsætning hertil, i overensstemmelse med fænomenerne EMF-vinduer og intensiteter, Marchesi et al. [70] fandt, at autofagi er positivt moduleret i humane neuroblastomceller gennem direkte eksponering for lavfrekvente elektromagnetiske felter.

Som en foreslået mekanisme citerer forfatterne in vitro-ekspressionen af ​​en mikroRNA-sekvens, der påvirker autofagi via Beclin1, en ortolog af autofagi-relateret gen 6 og BEC-1, ekspression.

Forfatterne af denne undersøgelse diskuterer den positive cytobeskyttende effekt af autofagi i clearance af proteinaggregater i cellerne i sygdomme som AD.

Den signifikant forbedrede ekspression af plasticitetsgener 24 timer efter intermitterende Theta Burst Stimulation (iTBS) sammenlignet med falsk TBS blev fundet i en humanneuronlignende cellemodel [71].

Denne specifikke effekt giver støtte til de udbredte plasticitetsmekanismer, der ligger til grund for iTBS-effekter på menneskelig cortex-excitabilitet. ROS-produktion er et andet molekylært led vedrørende magnetisk stimulering.

Ændringer i cellulære ROS-niveauer, induceret af PEMF-enheder, kan forklare deres gavnlige og helbredende virkninger. Interessant nok er koncentrationer af ROS induceret af sådanne enheder meget lavere end dem, der induceres af oxidativt stress [72, 73].

Paradoksalt nok spiller ROS en gavnlig rolle ved at stimulere antioxidantforsvar og reparationsveje, og de terapeutiske virkninger af PEMF er blevet dokumenteret i flere patologier, der involverer definerede cellulære mekanismer [74].

PEMF kan stimulere en hurtig akkumulering af ROSin pattedyrsceller [72]. Efter eksponering for PEMF bremses cellevækst, og ROS-responsive gener induceres [72]. Disse effekter kræver tilstedeværelsen af ​​kryptokrom, en formodet magnetosensor, som syntetiserer ROS.

Kryptokromer er allestedsnærværende udtrykte flavoproteiner, der gennemgår konformationsændringer og genererer aradikalpar i nærvær af enten lys eller magnetiske felter [75, 76]. Omvendt blev der rapporteret en positiv effekt af magnetfelteksponering under gendannelse af anfald i Drosophilalarvae [77].

Tilsvarende er denne effekt afhængig af kryptokrom, hvilket tyder på en magnetisk følsom, fotokemisk radikalparreaktion i kryptokrom, der ændrer niveauer af neuronal excitation. Endelig inducerer gentagne TMS ved lav intensitet axonudvækst og synaptogenese, som kan reparere et neuralt kredsløb i in vivo og ex vivo situationer, såsom postlesion axonal udvækst og olivocerebellarreinnervation i musen.

Denne reparation afhænger af, at komplekse biomimetiske mønstre er særligt effektive og tilstedeværelsen af ​​kryptokrom [78].

Disse modstridende resultater vedrørende ROS-koncentration kan løses ved en enkelt eksponering for ELFPEMF-induceret ROS-produktion i humane osteoblaster uden at reducere intracellulær glutathion [79].

Gentagen eksponering for PEMF reducerede imidlertid ROS-niveauer, hvilket tyder på ændringer i antioxidativ stressrespons. Opfangning af radikale arter mindskede PEMF-effekten på osteoblastfunktion [73].

Det konkluderes således, at PEMF fremkaldte ikke-toksiske mængder af ROS, og at reaktioner på ROS genereret af PEMF også kan resultere i prækonditionering for disse celler[81].

7. Konklusioner

Denne samling af rapporter vedrørende magnetisk og EMF-stimulering i neurologiske sygdomme tegner et komplekst billede på grund af de mange variationer i varighed, intensiteter, resonanseffekter samt vindueseffekter. I dette manuskript har vi forsøgt at bestemme vigtige molekylære og cellebiologiske forbindelser til kobling af lavfrekvente elektromagnetiske felter afledt af dyre- og kliniske undersøgelser.

Blandt andre faktorer kan hvilepotentialet for stressede, betændte eller kompromitterede celler initiere dette skifte og resultere i forbedrede resultater for disse patienter med neurologiske lidelser [81].

Ladningsfølsomme receptorer og kanaler, der er indlejret i cellemembranen, kan aktivere en række signalkaskader, der fører til forskellige sekundære cellulære og vævsreaktioner såsom proteinsyntese, vækst, migration og differentiering. Vi understreger også vigtigheden af ​​ROS-generering, især fra mitokondrier med deres meget høje ydre membranpotentiale.

Denne organel skal håndtere elektronoverførselskæden, som kommer med risiko for at undslippe elektroner, der fører til ROS- og NO-produktion. Begge budbringere, såvel som tilhørende signalkaskader, har evnen til at inducere epigenetiske og genetiske ændringer, der i sidste ende kan føre til ændringer i genekspression, som kan påvirke celleoverlevelse, redox-homeostase og mange andre cellulære reaktioner.

Sammenlignet med elektrisk kobling er rollen som "magnetiske interaktioner" fortsat kontroversiel. Den nyfundne formodede magnetosensor, kryptokrom, har potentialet til at flytte fokus på EMF-, PEMF- og TMS-effekter til deres magnetiske komponent. Derfor er det vigtigt, at biofysik og relaterede discipliner undersøger kvanteradikalparmekanismen og kryptokromernes rolle [82, 83].

Med adskillige publikationer, der dukker op på dette område i de seneste år, begynder vi nu bedre at forstå årsagsprincipperne for kobling af EMF til biologiske fænomener.

Hallet [8] bemærkede, at TMS er et kraftfuldt instrument for den kliniske neurofysiolog, især til diagnosticering af neurologiske lidelser. Da de fleste af disse effekter er milde og ofte forbigående, er yderligere undersøgelse nødvendig for at forstå de underliggende principper for disse EMF-inducerede effekter.

En mere grundig forståelse er nødvendig med hensyn til den elektriske natur af cellens indre komponenter, såsom organeller og biomolekyler af mitokondrier-fremkaldende nano-småstenssensorer for at bestemme mekanismen for en bredere spredning af interne, cellulære elektriske felter. Ved at udvikle præcise EMF-målinger inde i cellens indre kan disse begrænsninger af EMF-magnetiske og TMS-studier blive bedre forstået.

8. Forfatterbidrag

MF leverede de grundlæggende begreber og principper i fysik og magnetisk terapi for de relevante sygdomme. RHWF beskriver biologiske principper for magnetiske og elektromagnetiske effekter og kliniske effekter. RHWF udførte den endelige redigering af manuskriptet.

9. Etisk godkendelse og samtykke til deltagelse

Ikke relevant.

10. Anerkendelse

Arbejdet nævnt i denne gennemgang blev delvist finansieret af det saksiske ministerium for videnskab og undervisning, GWT, HZDR og TUD (projekt NeuroMaX).

11. Finansiering

Denne forskning modtog ingen ekstern finansiering.

12. Interessekonflikt

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt

13. Referencer

[1] Zhang Z, Luan F, Xie C, Geng D, Wang Y, Ma J. Lavfrekvent transkraniel magnetisk stimulering er gavnlig til at forbedre synaptisk plasticitet i den aldrende hjerne. Neural Regeneration Research. 2015; 10: 916-924.

[2] Pell GS, Roth Y, Zangen A. Modulation af kortikal excitabilitet induceret af gentagen transkraniel magnetisk stimulering: indflydelse af timing og geometriske parametre og underliggende mekanismer. Fremskridt i neurobiologi. 2011; 93: 59-98.

[3] Panagopoulos DJ, Margaritis LH. Identifikationen af ​​et intensitets-'vindue' på bioeffekterne af mobiltelefonistråling. International Journal of Radiation Biology. 2010; 86: 358-366.

[4] Marko S. Markov. "Biologiske vinduer": En hyldest til W. RossAdey. Miljøforkæmperen. 2005, 25: 67-74.

[5] Cho SI, Nam YS, Chu LY, Lee JH, Bang JS, Kim HR, et al. Ekstremt lavfrekvente magnetfelter modulerer nitrogenoxidsignalering i rottehjerner. Bioelektromagnetik. 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. Ikke-invasiv hjernestimulering: fra fysiologi til netværksdynamik og tilbage. Naturens neurovidenskab. 2013; 16: 838-844.

[8] Hallett M. Transcranial Magnetic Stimulation: A Primer. Neuron. 2007; 55: 187-199.

[9] Ziemann U, Rothwell JC, Ridding MC. Interaktion mellem intrakortikal hæmning og facilitering i menneskelig motorisk cortex. Journal of Physiology. 1996, 496: 873-881.

[10] Beitz JM. Parkinsons sygdom: en anmeldelse. Frontiers in Bioscience.2014; 6: 65-74.

[11] Vadalà M, Vallelunga A, Palmieri L, Palmieri B, MoralesMedina JC, Iannitti T. Mekanismer og terapeutiske anvendelser af elektromagnetisk terapi ved Parkinsons sygdom. Behaviora og hjernefunktioner. 2015; 11:26.

[12] Morberg BM, Malling AS, Jensen BR, Gredal O, Bech P, Wermuth L. Parkinsons sygdom og transkranielle pulserende elektromagnetiske felter: Et randomiseret klinisk forsøg. Movement Disorders.2017; 32: 625-626.

For more information:1950477648nn@gmail.com