Investigación en terapia magnética: mecanismos funcionales
- Mecanismo de acción de campos magnéticos estáticos de intensidad moderada sobre sistemas biológicos
- Canales iónicos neuronales y su sensibilidad a los efectos de campos eléctricos débiles de frecuencia extremadamente baja
- La naturaleza microscópica de la localización en el efecto Hall cuántico
- Desplazamiento anormal de la proteína conexina inducido por campos electromagnéticos en células pulmonares de hámster
- Mecanismos físicos en terapias neuroelectromagnéticas
- Mecanismo de acción de los campos electromagnéticos ELF sobre los sistemas biológicos
- Un mecanismo propuesto para la acción de fuertes campos magnéticos estáticos sobre biomembranas
Mecanismo de acción de campos magnéticos estáticos de intensidad moderada sobre sistemas biológicos.
Rosen AD.
Departamento de Ciencias Biológicas, Universidad de Purdue, West Lafayette, IN 47907, EE. UU. arosen@bilbo.bio.purdue.edu
Existe evidencia sustancial que indica que los campos magnéticos estáticos (CME) de intensidad moderada pueden influir en diversos sistemas biológicos, en particular aquellos cuya función está estrechamente relacionada con las propiedades de los canales de membrana. La mayoría de los efectos moderados reportados en los CME pueden explicarse mediante alteraciones en el flujo de iones calcio en la membrana. El mecanismo sugerido para explicar estos efectos se basa en las propiedades anisitrópicas diamagnéticas de los fosfolípidos de membrana. Se propone que la reorientación de estas moléculas durante la exposición moderada a CME provocará la deformación de los canales iónicos incrustados, alterando así su cinética de activación. No se esperaría que la inactivación del canal se vea influenciada por estos campos, ya que este mecanismo no se localiza en la porción intramembranosa del canal. Estudios de fijación de parches en canales de calcio han respaldado esta hipótesis, además de demostrar una dependencia de la temperatura comprensible debido a la transición de fase termotrópica de la membrana. Estudios adicionales han demostrado que los canales de sodio se ven afectados de forma similar por los CME, aunque en menor grado. Estos hallazgos respaldan la opinión de que los efectos moderados del SMF sobre las membranas biológicas representan un fenómeno general y que algunos canales son más susceptibles que otros a la deformación de la membrana.
Bioquímica Celular Biophys. 2003;39(2):163-73.
Canales iónicos neuronales y su sensibilidad a los efectos de campos eléctricos débiles de frecuencia extremadamente baja.
Mathie A, Kennard LE, Veale EL.
Sección de Biofísica, Departamento de Ciencias Biológicas, Imperial College London, Londres SW7 2AZ, Reino Unido. a.mathie@imperial.ac.uk
Los canales iónicos neuronales son poros con compuertas cuya apertura y cierre suelen estar regulados por factores como el voltaje o los ligandos. Suelen ser selectivamente permeables a iones como el sodio, el potasio o el calcio. La rápida señalización neuronal requiere mecanismos sensibles al voltaje para el cierre y la apertura del poro. Cualquier interferencia con el voltaje de la membrana puede alterar la compuerta del canal, y cambios comparativamente pequeños en las propiedades de compuerta de un canal pueden tener efectos profundos. Se cree que los campos eléctricos o magnéticos de frecuencia extremadamente baja producen, como máximo, cambios de microvoltios en el potencial de membrana neuronal. A primera vista, estos cambios en el potencial de membrana parecen órdenes de magnitud demasiado pequeños para influir significativamente en la señalización neuronal. Sin embargo, en el sistema nervioso central existen diversos mecanismos que amplifican las señales. Esto puede permitir que cambios tan pequeños en el potencial de membrana induzcan efectos fisiológicos significativos.
Dosimetría de protección contra la radiación. 2003; 106(4): 311-6.
La naturaleza microscópica de la localización en el efecto Hall cuántico.
Ilani S, Martin J, Teitelbaum E, Smet JH, Mahalu D, Umansky V, Yacoby A.
[1] Departamento de Física de la Materia Condensada, Instituto de Ciencias Weizmann, Rehovot 76100, Israel [2] Dirección actual: Laboratorio de Física Atómica y del Estado Sólido, Universidad de Cornell, Ithaca, Nueva York 14853, EE. UU.
El efecto Hall cuántico surge de la interacción entre los estados localizados y extendidos que se forman cuando los electrones, confinados en dos dimensiones, se someten a un campo magnético perpendicular. Este efecto implica la cuantificación exacta de todas las propiedades de transporte electrónico debido a la localización de partículas. En la teoría convencional del efecto Hall cuántico, la localización de campo fuerte se asocia con un movimiento de deriva de electrones de una sola partícula a lo largo de contornos de potencial de desorden constante. Experimentos de transporte que investigan los estados extendidos en las regiones de transición entre fases Hall cuánticas se han utilizado para comprobar tanto la teoría como sus implicaciones para las transiciones de fase Hall cuánticas. Si bien varios experimentos con muestras altamente desordenadas han confirmado la validez de la teoría de una sola partícula, otros experimentos y algunas teorías recientes han encontrado desviaciones del comportamiento universal predicho. En este trabajo, utilizamos un transistor de barrido de un solo electrón para investigar los estados localizados individuales, que encontramos notablemente diferentes de las predicciones de la teoría de una sola partícula. Los estados están determinados principalmente por interacciones de Coulomb y aparecen solo cuando la cuantificación de la energía cinética limita la capacidad de apantallamiento de los electrones. Concluimos que el efecto Hall cuántico presenta una mayor diversidad de regímenes y transiciones de fase que la predicha por el modelo de partícula única. Nuestros experimentos sugieren una imagen unificada de localización, en la que el modelo de partícula única es válido únicamente en el límite del desorden fuerte.
Naturaleza. 22 de enero de 2004; 427(6972): 328-332.
Desplazamiento anormal de la proteína de unión gap de conexina 43 inducido por campos electromagnéticos de 50 Hz en células pulmonares de hámster chino.
Zeng Q, Hu G, Chiang H, Fu Y, Mao G, Lu D.
Laboratorio de microondas, Facultad de Medicina de la Universidad de Zhejiang, Hangzhou 310031, China.
OBJETIVO: Estudiar los efectos de los campos magnéticos de frecuencia extremadamente baja (ELF MF) sobre la cantidad y localización de la proteína de unión gap conexina 43 (Cx43) en las células del pulmón de hámster chino (CHL), y explorar el mecanismo de supresión de ELF MF en la comunicación intercelular por unión gap (GJIC).
MÉTODOS: Las células se irradiaron durante 24 h con un campo magnético sinusoidal de 50 Hz a 0,8 mT, con o sin 12-O-tetradecanoilforbol-3-acetato (TPA), 5 ng/ml durante 1 h. La localización de las proteínas Cx43 se realizó mediante análisis histoquímico de inmunofluorescencia indirecta y se detectaron mediante microscopía confocal. El segundo experimento se realizó para examinar la cantidad de proteínas Cx43 en el núcleo o el citoplasma, y se detectó mediante Western blot.
RESULTADOS: Las células expuestas a TPA durante 1 h mostraron menos puntos marcados brillantes en las regiones de unión intercelular que las células normales. La mayoría de los puntos marcados con Cx43 se localizaron en el citoplasma y se agregaron cerca de los núcleos. Al mismo tiempo, la cantidad de proteína Cx43 en el citoplasma aumentó [(2,03 ± 0,89) en el grupo ELF, (2,43 ± 0,82) en el grupo TPA] en comparación con el control normal (1,04 ± 0,17) (P < 0,01).
CONCLUSIÓN: La inhibición de la función GJIC por ELF MF solo o combinado con TPA puede estar relacionada con el desplazamiento de Cx43 desde las regiones de unión intercelular al citoplasma.
Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. Agosto de 2002; 20(4): 260-2.
Mecanismos físicos en terapias neuroelectromagnéticas.
Liboff AR, Jenrow KA.
Departamento de Física, Universidad de Oakland, Rochester, MI 48309, EE. UU. liboff@oakland.edu
Los parámetros físicos que se utilizan para caracterizar los diferentes tipos de dispositivos electromagnéticos utilizados en neuroterapia pueden incluir potencia, frecuencia, frecuencia portadora, corriente, intensidad del campo magnético y si una aplicación es principalmente eléctrica o principalmente magnética. Las corrientes pueden variar de decenas de microamperios a cientos de miliamperios, los campos magnéticos de decenas de microtesla a más de un tesla, y las frecuencias de unos pocos Hz a más de 50 GHz. Se propone una división en tres categorías de dispositivos, con base en la corriente aplicada y la especificidad de la señal terapéutica. Dos áreas de investigación tienen un gran potencial para nuevas estrategias neuroelectromagnéticas. Estudios de estados oscilatorios neuronales endógenos sugieren usar campos externos para reforzar o inhibir tales estados. Además, varios grupos independientes han reportado que los campos magnéticos débiles, en particular los campos de resonancia ciclotrónica iónica, son capaces de alterar drásticamente el comportamiento en ratas.
NeuroRehabilitación. 2002;17(1):9-22.
Un mecanismo de acción de campos electromagnéticos de frecuencia extremadamente baja sobre sistemas biológicos.
Balcavage WX, Alvager T, Swez J, Goff CW, Fox MT, Abdullyava S, King MW.
Facultad de Medicina de la Universidad de Indiana, Universidad Estatal de Indiana, Terre Haute 47809, EE. UU.
Este informe describe un mecanismo simple, basado en el efecto Hall, mediante el cual los campos electromagnéticos pulsados (PEMF) estáticos y de baja frecuencia (50-60 Hz) pueden modificar el flujo de cationes a través de las membranas biológicas y alterar el metabolismo celular. Demostramos que los campos magnéticos comunes en el ambiente pueden causar interacciones biológicamente significativas entre los cationes transportados y los dominios básicos de las proteínas de los canales catiónicos. Calculamos que estas interacciones generan fuerzas de una magnitud similar a las creadas por los cambios normales de voltaje transmembrana que se sabe que regulan los canales catiónicos. Por lo tanto, se ha demostrado que los PEMF tienen el potencial de regular el flujo a través de los canales catiónicos, modificando las concentraciones estacionarias de cationes celulares y, por consiguiente, los procesos metabólicos que dependen de las concentraciones de cationes.
Biochem Biophys Res Commun. 15 de mayo de 1996;222(2):374-8.
Un mecanismo propuesto para la acción de fuertes campos magnéticos estáticos sobre biomembranas.
Rosen AD.
Departamento de Neurología, Facultad de Medicina, Universidad Estatal de Nueva York en Stony Brook 11794-8121.
Estudios experimentales han demostrado un efecto dependiente de la temperatura por campos magnéticos estáticos intensos sobre la función sináptica. Se propone que estos hallazgos pueden explicarse por las propiedades diamagnéticas de los fosfolípidos de membrana. El cambio en la anisotropía diamagnética coincidente con la transición de fase termotrópica de la membrana es responsable de la dependencia de la temperatura de este fenómeno y proporciona información sobre el mecanismo de acción de estos campos. En la temperatura de transición de prefase existen dominios de fase de gel anisotrópicos altamente diamagnéticos dentro de una fase de cristal líquido más fluida. La reorientación magnética parcial de estos dominios resulta en la distorsión de la membrana y, por lo tanto, el deterioro funcional de los canales iónicos específicos contiguos. Este mecanismo explica adecuadamente las observaciones de los efectos de los campos magnéticos estáticos tanto en el sistema nervioso central como en la unión neuromuscular. Se sugiere que el mismo mecanismo puede estar operativo en otros biosistemas.
Int J Neurosci. Noviembre de 1993;73(1-2):115-9.