En kort gjennomgang av innflytelsen av magnetiske felt på nevrologiske sykdommer del 2

I cellemembranen kan reseptorer eller kanalproteiner også fungere som spaker eller antenner, aktivert av resonansfenomener. Dette er fordi ladede molekylelementer kan adresseres "ikke-spesifikt" av passende resonansfrekvenser for EMF (fig. 1).

Cellemembranen er en viktig komponent i cellen og en av nøkkelmekanismene for å registrere minne. Cellemembranen er en tynn film som består av et dobbelt lag med lipidmolekyler som omgir og beskytter ulike organeller og kjemikalier inne i cellen. Det spiller en viktig rolle i å introdusere eksterne stoffer i cellen og opprettholde stabiliteten til cellens indre og ytre miljø og er også nært knyttet til menneskelig hukommelse.

Cellemembranen kan ikke bare introdusere stoffer i cellen, men også overføre signaler fra en nevron til en annen gjennom nevrotransmittere. Derfor er det en viktig kanal for nevrotransmisjon og er nært knyttet til menneskelig læring og hukommelse. Menneskets hukommelse forklares av psykologi og nevrovitenskap. På lang sikt er den hovedsakelig avhengig av endringer i morfologien og funksjonen til synapser i hjernebarken.

Minne er nært knyttet til nevroner fordi forbindelsen mellom nevroner danner det fysiske og kjemiske grunnlaget for hukommelsen vår. Lipider, proteiner og andre forbindelser i cellemembranen spiller en viktig rolle i forbindelsen mellom nevroner. For eksempel, når det gjelder strukturen og funksjonen til den postsynaptiske membranen, spiller proteiner på cellemembranen en viktig rolle. De fremmer frigjøring av nevrotransmittere og aktiviteten til nevrotransmitterreseptorer på den postsynaptiske cellemembranen.

I tillegg til å spille en rolle i nevronale forbindelser, kan cellemembranen også registrere minne gjennom regionspesifikke oscillerende signaler. For eksempel kan den totale potensielle forskjellen brukes til å oppfatte emosjonelle opplevelser og huske spesifikke scener, og spille en viktig rolle i menneskelig hukommelsesdannelse. Kort sagt, rollen til cellemembraner i minnet er nært knyttet til menneskelig hukommelsesnevrologi, så opprettholdelse av cellemembranfunksjon og stabilitet er et av de viktige elementene for å beskytte menneskelig minnehelse.

I dagliglivet er det viktig å opprettholde helsen til cellemembraner for å opprettholde sunn hukommelse. Et fornuftig kosthold, regelmessig mosjon, tilstrekkelig søvn og mental helse er viktige måter å opprettholde cellemembranfunksjonen på. Samtidig kan inntak av mat som er rik på essensielle fettsyrer (som fisk og nøtter) og tilskudd av riktige næringsstoffer og kostfiber også bidra til å opprettholde normal funksjon av cellemembraner. Disse vanene er ikke bare bra for fysisk helse, men bidrar også til å opprettholde helsen til menneskelig hukommelse. Det kan sees at vi trenger å forbedre hukommelsen, og Cistanche kan forbedre hukommelsen betydelig fordi Cistanche har antioksidant-, anti-inflammatoriske og antialdringseffekter, som kan bidra til å redusere oksidative og inflammatoriske reaksjoner i hjernen, og dermed beskytte helsen til hjernen. nervesystemet. I tillegg kan Cistanche også fremme vekst og reparasjon av nerveceller, og dermed forbedre tilkoblingen og funksjonen til nevrale nettverk. Disse effektene kan bidra til å forbedre hukommelsen, læreevnen og tenkehastigheten, og kan også forhindre forekomsten av kognitiv dysfunksjon og nevrodegenerative sykdommer.

Klikk på Know for å forbedre korttidshukommelsen

Etter dette trinnet i en signaleringskaskade, fremkalles sekundære budbringere, og dette initierer "klassiske" veier [38, 41, 60]. Sekundære, nedstrøms hendelser fremkalles, f.eks. via reseptortyrosinkinaser, PIP2 (Phosphatidylinositol 4,5-biphosphate) ), PIP3 (fosfatidylinositol 3,4,5-trifosfat) og lipid fosfatase PTEN (fosfatase og tensin homolog).

PIP3 kan signalere videre via Akt og Akt selv er sentrum for mange andre signalveier(1): for proteinsyntese som virker på vekst, differensiering, migrasjon, etc. Ca++-strømmen fremkalt av VGCC kan indusere mange signalkaskader.

Den magnetiske komponenten av EMF kan virke på radikalproduksjon og i et medium med oksygen også på radikale oksygenarter (ROS). Videre kan byspinn-triplett-reorientering også en retningskomponent induseres. Kryptokromer (CRY) kan utløse dette og føre til ROS-produksjon. Også mitokondrier kan være kilden til ROS-produksjon så vel som nitrogenoksygen (NO).

NO ogROS kan på sin side også reagere på peroksynitrid (ONOO-). Dette vil igjen aktivere IκB og NFκB, og dette kan fremkalle cellereaksjoner, f.eks. føre til en slags "pre-conditioning" og beskyttelse.

Tertiære reaksjoner oppstår i kjernen via epigenetisk modifikasjon av genuttrykk eller direkte genregulering, som fører til (2) Redoks-homeostase, celleoverlevelse og vekst eller (3) endret genuttrykk eller f.eks. endringer i cellesyklusen.

Som budbringere kan NO og også ROS indusere aktivering av Nrf2 antioksidantveien og utøve beskyttende effekter [61, 62] med en reduksjon av celle- og oksidativskade biomarkører.

Angående NO produksjon, Chinon etal. [63] observerte at økte NO-nivåer hos slagpasienter etter TMS er assosiert med neural nitrogenoksidsyntetase (nNOS) og/eller endotelial NOS (eNOS) aktiviteter, men ikke med induserbar NOS (iNOS) uttrykk. Cho et al. [5], viste at ELF-EMF (60 Hz, 2 mT) økte uttrykket og aktiveringen av nNOS i rottehjerner [63].

I motsetning til dette er aktivering av nNOS og eNOS avhengig av kalsiumioner, og det er mange rapporter om at de biologiske effektene av ELF-EMF er relatert til kontrollen av kalsiumkanaler [64].

Derfor kan den observerte mekanismen for økt NO-generering og metabolisme være assosiert med kalsiumion-fluks. Amplifisering via kalsiumfluks kan også gi midler som de membranmedierte effektene av EMF kan bæres inn i cellen [41, 57]. Det cellulære stedet for F-aktin-basert Ca2+-lagring er lokalisert i submembrancytoskjelettet [38].

Ca2+-transport inn i cellen kan virke på mange andre veier og organeller. Andre cellulære hendelser fremkalles via reseptortyrosinkinaser (RTK), fosfatidylinositol 4,5-bifosfat(PIP2), fosfatidylinositol 3,4,{ {6}}trifosfat (PIP3), og lipid fosfatase og tensin homolog (PTEN).

PIP3 kan aktivere veier via serin/treoninkinasen Akt, og Akt i seg selv er sentrum for forskjellige signalveier. Derfor kan disse signalkaskadene være funksjonelt tilgjengelige ved hjelp av forskjellige mekanismer [38] (fig. 1).

Yao et al. [65] har også vist at PEMF-effektene også kan påvirke genuttrykk ettersom de fant, in vitro, at PEMF fremmer differensiering av oligodendrocytt-forløperceller.

Epigenetiske endringer er også rapportert ettersom repeterende TMS påført over frontal cortex hos vekkede mus induserer dopamin D2-reseptoravhengige vedvarende endringer av CDK5 (cyklinavhengig kinase 5) og PSD-95 (postsynaptisk tetthetsprotein 95-et medlem av membranassosiert guanylatkinase) proteinnivåer spesifikt innenfor det stimulerte hjerneområdet [66].

Disse modifikasjonene var assosiert med endringer av histonacetylering i deres genpromotorregion, og denne hendelsen ble forhindret ved administrering av en histon-deacetylasehemmer. Konsoller et al. [67] presenterte en kritisk oversikt over de epigenetiske endringene utløst av dyp hjernestimulering og TMS hos både Parkinsons pasienter og nevroner fra forskjellige eksperimentelle dyremodeller.

I perifere blodmononukleære celler av AD-pasienter, Capelli et al. [28] testet evnen til lavfrekvent-PEMF til å modulere genuttrykk i cellefunksjoner som er dysregulert i AD (dvs. BACE1). De observerte at LF-PEMF kan stimulere epigenetisk regulering mediert av miRNA, noe som ville føre til en rebalansering av banene som er deregulert i den patologiske tilstanden.

Imidlertid er ytterligere studier på molekylært nivå nødvendig angående det komplekse nettverket av epigenetiske signaler og muligheten for potensielle bivirkninger.

AD-mus viste en langvarig svekkelse av kognisjon og hukommelse etter PEMF-eksponering, og dette resulterte i AD-symptomer hos disse musene [68]. Forfatterne av denne studien hevder at EMF kan øke oksidativt stress, og dette kan være relatert til autofagi-dysfunksjonen som er sett hos disse dyrene. Høyere MHz-frekvens og lengre varighet av autofagi kan føre til demyelinisering i musehjerner [69].

I motsetning til dette, i tråd med fenomenene EMF-vinduer og intensiteter, Marchesi et al. [70] fant at autofagi er positivt modulert i humane neuroblastomceller gjennom direkte eksponering for lavfrekvente elektromagnetiske felt.

Som en foreslått mekanisme, siterer forfatterne invitro-ekspresjonen av en mikroRNA-sekvens som påvirker autofagi via Beclin1, en ortolog av autofagi-relatert gen 6 og BEC-1, uttrykk.

Forfatterne av denne studien diskuterer den positive cytobeskyttende effekten av autofagi i fjerning av proteinaggregater i cellene ved sykdommer som AD.

Det betydelig forbedrede uttrykket av plastisitetsgener 24 timer etter intermitterende Theta Burst Stimulation (iTBS) sammenlignet med falsk TBS ble funnet i en humanneuronlignende cellemodell [71].

Denne spesifikke effekten gir støtte for de allment antatte plastisitetsmekanismene som ligger til grunn for iTBS-effekter på menneskelig cortex-eksitabilitet. ROS-produksjon er en annen molekylær kobling angående magnetisk stimulering.

Endringer i cellulære ROS-nivåer, indusert av PEMF-enheter, kan forklare deres gunstige og helbredende effekter. Interessant nok er konsentrasjoner av ROS indusert av slike enheter mye lavere enn de som induseres av oksidativt stress [72, 73].

Paradoksalt nok spiller ROS en fordelaktig rolle ved å stimulere antioksidantforsvar og reparasjonsveier, og de terapeutiske effektene av PEMF har blitt dokumentert i flere patologier som involverer definerte cellulære mekanismer [74].

PEMF kan stimulere en rask akkumulering av ROSin pattedyrceller [72]. Etter eksponering for PEMF bremses celleveksten, og ROS-responsive gener induseres [72]. Disse effektene krever tilstedeværelsen av kryptokrom, en antatt magnetosensor, som syntetiserer ROS.

Kryptokromer er allestedsnærværende uttrykte flavoproteiner som gjennomgår konformasjonsendring og genererer aradikalpar i nærvær av enten lys eller magnetiske felt [75, 76]. Motsatt ble en positiv effekt av magnetfelteksponering rapportert under anfallsgjenoppretting i Drosophilalarvae [77].

På samme måte er denne effekten avhengig av kryptokrom som antyder en magnetisk sensitiv, fotokjemisk radikalparreaksjon i kryptokrom som endrer nivåene av nevronal eksitasjon. Til slutt induserer repeterende TMS ved lav intensitet aksonutvekst og synaptogenese som kan reparere en nevral krets i in vivo og ex vivo situasjoner som postlesjon aksonal utvekst og olivocerebellarreinnervasjon i musen.

Denne reparasjonen avhenger av at komplekse biomimetiske mønstre er spesielt effektive, og tilstedeværelsen av kryptokrom [78].

Disse motstridende resultatene angående ROS-konsentrasjon kan løses ved en enkelt eksponering for ELFPEMF-indusert ROS-produksjon i humane osteoblaster uten å redusere intracellulært glutation [79].

Gjentatt eksponering for PEMF reduserte imidlertid ROS-nivåer som tyder på endringer i antioksidativ stressrespons. Oppfanging av radikale arter reduserte PEMF-effekten på osteoblastfunksjon [73].

Dermed konkluderes det med at PEMF fremkalte ikke-toksiske mengder ROS og at reaksjoner på ROS generert av PEMF også kan føre til prekondisjonering for disse cellene [81].

7. Konklusjoner

Denne samlingen av rapporter om magnetisk og EMF-stimulering ved nevrologiske sykdommer tegner et komplekst bilde, på grunn av de mange variasjonene i varighet, intensiteter, resonanseffekter, samt vinduseffekter. I dette manuskriptet har vi forsøkt å bestemme viktige molekylære og cellebiologiske koblinger for kobling av lavfrekvente elektromagnetiske felt avledet fra dyre- og kliniske studier.

Blant andre faktorer kan hvilepotensialet til stressede, betente eller kompromitterte celler starte denne byttet og resultere i forbedrede resultater for disse pasientene med nevrologiske lidelser [81].

Ladningsfølsomme reseptorer og kanaler innebygd i cellemembranen kan aktivere en rekke signalkaskader som fører til forskjellige sekundære cellulære og vevsreaksjoner som proteinsyntese, vekst, migrasjon og differensiering. Vi understreker også viktigheten av ROS-generering, spesielt fra mitokondrier med deres svært høye ytre membranpotensial.

Denne organellen må håndtere elektronoverføringskjeden som kommer med risiko for å unnslippe elektroner som fører til ROS- og NO-produksjon. Begge budbringere, så vel som tilhørende signalkaskader, har evnen til å indusere epigenetiske og genetiske endringer som til slutt kan føre til endringer i genuttrykk som kan påvirke celleoverlevelse, redokshomeostase og mange andre cellulære reaksjoner.

Sammenlignet med elektrisk kobling er rollen til "magnetiske interaksjoner" fortsatt kontroversiell. Den nylig funnet antatte magnetosensoren, kryptokrom, har potensial til å flytte fokus på EMF-, PEMF- og TMS-effekter til deres magnetiske komponent. Derfor er det viktig at biofysikk, og relaterte disipliner, undersøker kvanteradikal-parmekanismen og rollen til kryptokromene [82, 83].

Med en rekke publikasjoner som dukker opp på dette feltet de siste årene, begynner vi nå å bedre forstå årsaksprinsippene for å koble EMF til biologiske fenomener.

Hallet [8] bemerket at TMS er et kraftig instrument for den kliniske nevrofysiologen, spesielt ved diagnostisering av nevrologiske lidelser. Siden de fleste av disse effektene er milde og ofte forbigående, er ytterligere undersøkelser nødvendig for å forstå de underliggende prinsippene for disse EMF-induserte effektene.

En mer grundig forståelse er nødvendig angående den elektriske naturen til de indre komponentene i cellen, slik som organeller og biomolekyler av mitokondriereauserende nano-småsteinsensorer for å bestemme mekanismen for en bredere spredning av interne, cellulære elektriske felt. Ved å utvikle nøyaktige EMF-målinger i cellens indre, kan disse begrensningene ved EMF-magnetiske og TMS-studier bli bedre forstått.

8. Forfatterbidrag

MF ga de grunnleggende konseptene og prinsippene i fysikk og magnetisk terapi for de relevante sykdommene. RHWF beskriver biologiske prinsipper for magnetiske og elektromagnetiske effekter og kliniske effekter. RHWF utførte den endelige redigeringen av manuskriptet.

9. Etikkgodkjenning og samtykke til å delta

Ikke aktuelt.

10. Anerkjennelse

Arbeidet nevnt i denne anmeldelsen ble delvis finansiert av det saksiske departementet for vitenskap og utdanning, GWT, HZDR og TUD (prosjekt NeuroMaX).

11. Finansiering

Denne forskningen mottok ingen ekstern finansiering.

12. Interessekonflikt

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt

13. Referanser

[1] Zhang Z, Luan F, Xie C, Geng D, Wang Y, Ma J. Lavfrekvent transkraniell magnetisk stimulering er gunstig for å øke synaptisk plastisitet i den aldrende hjernen. Forskning om nevrale regenerering. 2015; 10: 916–924.

[2] Pell GS, Roth Y, Zangen A. Modulering av kortikal eksitabilitet indusert av repeterende transkraniell magnetisk stimulering: påvirkning av timing og geometriske parametere og underliggende mekanismer. Fremgang i nevrobiologi. 2011; 93: 59–98.

[3] Panagopoulos DJ, Margaritis LH. Identifikasjonen av et intensitets-"vindu" på bioeffektene av mobiltelefonistråling. International Journal of Radiation Biology. 2010; 86: 358–366.

[4] Marko S. Markov. "Biologiske vinduer": En hyllest til W. RossAdey. Miljøverneren. 2005, 25: 67–74.

[5] Cho SI, Nam YS, Chu LY, Lee JH, Bang JS, Kim HR, et al. Ekstremt lavfrekvente magnetiske felt modulerer nitrogenoksidsignalering i rottehjerner. Bioelektromagnetikk. 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 nettverksdynamikk og tilbake. Natur nevrovitenskap. 2013; 16: 838–844.

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

[9] Ziemann U, Rothwell JC, Ridding MC. Interaksjon mellom intrakortikal hemming og tilrettelegging i menneskelig motorisk cortex.Journal of Physiology. 1996, 496: 873-881.

[10] Beitz JM. Parkinsons sykdom: en gjennomgang. Frontiers in Bioscience.2014; 6: 65–74.

[11] Vadalà M, Vallelunga A, Palmieri L, Palmieri B, MoralesMedina JC, Iannitti T. Mekanismer og terapeutiske anvendelser av elektromagnetisk terapi ved Parkinsons sykdom. Behavioraland Hjernefunksjoner. 2015; 11:26.

[12] Morberg BM, Malling AS, Jensen BR, Gredal O, Bech P, Wermuth L. Parkinsons sykdom og transkranielle pulserende elektromagnetiske felt: En randomisert klinisk studie. Movement Disorders.2017; 32: 625–626.

For more information:1950477648nn@gmail.com