신경 질환에 대한 자기장의 영향에 대한 짧은 검토 2부
Aug 15, 2024
세포막에서 수용체나 채널 단백질은 공명 현상에 의해 활성화되는 레버나 안테나 역할도 할 수 있습니다. 이는 전하 분자 요소가 EMF의 적절한 공명 주파수에 의해 "비특이적으로" 다루어질 수 있기 때문입니다(그림 1).
세포막은 세포의 중요한 구성 요소이자 기억을 기록하는 주요 메커니즘 중 하나입니다. 세포막은 세포 내부의 다양한 세포 소기관과 화학 물질을 둘러싸고 보호하는 지질 분자의 이중층으로 구성된 얇은 막입니다. 세포 내부로 외부 물질을 도입하고 세포 내부와 외부 환경의 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 하며 인간의 기억과도 밀접한 관련이 있다.
세포막은 세포에 물질을 도입할 수 있을 뿐만 아니라 신경전달물질을 통해 한 뉴런에서 다른 뉴런으로 신호를 전달할 수도 있습니다. 따라서 신경전달의 중요한 채널이며 인간의 학습 및 기억과 밀접한 관련이 있습니다. 인간의 기억은 심리학과 신경과학으로 설명됩니다. 장기적으로는 대뇌 피질의 시냅스 형태와 기능의 변화에 주로 의존합니다.
뉴런 사이의 연결이 우리 기억의 물리적, 화학적 기초를 형성하기 때문에 기억은 뉴런과 밀접하게 연결되어 있습니다. 세포막의 지질, 단백질 및 기타 화합물은 뉴런 간의 연결에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 시냅스후 막의 구조와 기능 측면에서 세포막의 단백질은 중요한 역할을 합니다. 그들은 신경전달물질의 방출과 시냅스후 세포막의 신경전달물질 수용체의 활동을 촉진합니다.
세포막은 신경 연결에서 역할을 하는 것 외에도 영역별 진동 신호를 통해 기억을 기록할 수도 있습니다. 예를 들어, 전반적인 전위차는 정서적 경험을 인식하고 특정 장면을 기억하는 데 사용될 수 있으며 인간의 기억 형성에 중요한 역할을 합니다. 즉, 기억에서 세포막의 역할은 인간의 기억 신경학과 밀접한 관련이 있기 때문에 세포막의 기능과 안정성을 유지하는 것은 인간의 기억 건강을 보호하는 중요한 요소 중 하나입니다.
일상생활에서 건강한 기억력을 유지하기 위해서는 세포막의 건강을 유지하는 것이 필수적입니다. 합리적인 식단, 규칙적인 운동, 적절한 수면, 정신 건강은 세포막 기능을 유지하는 중요한 방법입니다. 동시에 필수지방산이 풍부한 음식(생선, 견과류 등)을 섭취하고 올바른 영양소와 식이섬유를 보충하는 것도 세포막의 정상적인 기능을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 습관은 신체 건강에 좋을 뿐만 아니라 인간의 기억력 건강을 유지하는 데에도 도움이 됩니다. 기억력 향상이 필요하다는 것을 알 수 있는데, 시스탄체에는 항산화, 항염증, 항노화 효과가 있어 뇌의 산화 및 염증 반응을 감소시켜 뇌의 건강을 보호할 수 있기 때문에 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 신경계. 또한 시스탄체는 신경 세포의 성장과 복구를 촉진하여 신경망의 연결성과 기능을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 효과는 기억력, 학습능력, 사고속도 향상에 도움을 줄 수 있으며, 인지기능 장애 및 퇴행성 신경질환의 발생을 예방할 수도 있습니다.
신호 전달 단계의 이 단계에 이어 2차 전달자가 유도되고 이는 "고전적인" 경로를 시작합니다[38, 41, 60]. 2차 하류 이벤트는 예를 들어 수용체 티로신 키나제인 PIP2(포스파티딜이노시톨 4,5-이인산)를 통해 유도됩니다. ), PIP3(포스파티딜이노시톨 3,4,5-트리포스페이트) 및 지질 포스파타제 PTEN(포스파타제 및 텐신 동족체).
PIP3은 Akt를 통해 더 많은 신호를 보낼 수 있으며 Akt 자체는 성장, 분화, 이동 등에 작용하는 단백질 합성을 위한 많은 다른 신호 전달 경로(1)의 중심입니다. VGCC에 의해 유도된 Ca++ 스트림은 많은 신호 전달 계통을 유도할 수 있습니다.
EMF의 자기 성분은 라디칼 생성에 작용할 수 있으며 산소가 있는 매질에서도 라디칼 산소종(ROS)에 작용할 수 있습니다. 또한, 방향성 성분인 스핀-삼중항 재배향도 유도될 수 있다. 크립토크롬(CRY)은 이를 유발하고 ROS 생산으로 이어질 수 있습니다. 또한 미토콘드리아는 질소산소(NO)뿐만 아니라 ROS 생산의 원천이 될 수 있습니다.
NO와 ROS는 또한 과산화물(ONOO-)에도 반응할 수 있습니다. 이는 차례로 IκB 및 NFκB를 활성화하고 이는 일종의 "사전 조건화" 및 보호로 이어지는 세포 반응을 유도할 수 있습니다.
3차 반응은 유전자 발현의 후생적 변형 또는 직접적인 유전자 조절을 통해 핵 내에서 발생하며, 이는 (2) 산화환원 항상성, 세포 생존 및 성장 또는 (3) 변경된 유전자 발현 또는 예를 들어 세포 주기의 변화를 초래합니다.
전달자로서 NO와 ROS는 Nrf2 항산화 경로의 활성화를 유도하고 세포 및 산화 손상 바이오마커를 감소시켜 보호 효과를 발휘할 수 있습니다[61, 62].
NO 생산과 관련하여 Chinon et al. [63]은 TMS 후 뇌졸중 환자의 NO 수준 증가가 신경 산화질소 합성효소(nNOS) 및/또는 내피 NOS(eNOS) 활동과 관련이 있지만 유도성 NOS(iNOS) 발현과는 관련이 없음을 관찰했습니다. Cho 등[5]은 ELF-EMF(60Hz, 2mT)가 쥐 뇌에서 nNOS의 발현과 활성화를 증가시킨다는 것을 보여주었습니다[63].
대조적으로, nNOS 및 eNOS의 활성화는 칼슘 이온에 의존하며 ELF-EMF의 생물학적 효과가 칼슘 채널의 제어와 관련이 있다는 많은 보고가 있습니다[64].
따라서 NO 생성 및 대사 증가의 관찰된 메커니즘은 칼슘 이온 흐름과 연관될 수 있습니다. 칼슘 흐름을 통한 증폭은 또한 EMF의 막 매개 효과가 세포 내로 전달될 수 있는 수단을 제공할 수 있습니다[41, 57]. F-액틴 기반 Ca2+ 저장의 세포 부위는 막밑세포골격에 위치합니다[38].
세포 내로의 Ca2+ 수송은 많은 다른 경로와 소기관에 작용할 수 있습니다. 다른 세포 반응은 수용체 티로신 키나제(RTK), 포스파티딜이노시톨 4,5-이인산염(PIP2), 포스파티딜이노시톨 3,4,{ {6}}삼인산(PIP3), 지질 포스파타제 및 텐신 동족체(PTEN).
PIP3은 세린/트레오닌 키나제 Akt를 통해 경로를 활성화할 수 있으며 Akt 자체는 다양한 신호 전달 경로의 중심입니다. 따라서 이러한 신호 전달 계통은 다양한 메커니즘에 의해 기능적으로 접근될 수 있습니다[38](그림 1).
Yaoet al. [65] 또한 PEMF가 희소돌기아교세포 전구체 세포의 분화를 촉진한다는 것을 시험관 내에서 발견한 것처럼 PEMF 효과가 유전자 발현에도 영향을 미칠 수 있음을 보여주었습니다.
후성유전학적 변화는 깨어난 쥐의 전두엽 피질에 반복적인 TMS를 적용하면 CDK5(사이클린 의존성 키나제 5)와 PSD-95(시냅스후 밀도 단백질95-의 구성원)의 도파민 D2 수용체 의존성 지속적인 변화를 유도하는 것으로 보고되었습니다. 막 관련 구아닐산 키나제) 단백질 수준은 특히 자극된 뇌 영역 내에서 측정됩니다[66].
이러한 변형은 유전자 프로모터 영역 내의 히스톤아세틸화 변화와 연관되어 있으며 이 현상은 히스톤 데아세틸라제 억제제를 투여하여 예방할 수 있습니다. 콘솔 외. [67]은 파킨슨병 환자와 다양한 실험 동물 모델의 뉴런 모두에서 뇌 심부 자극과 TMS에 의해 유발된 후생적 변화에 대한 중요한 개요를 제시했습니다.
AD 환자의 말초 혈액 단핵 세포에서 Capelli et al. [28]은 AD(즉, BACE1)에서 조절 장애가 있는 세포 기능의 유전자 발현을 조절하는 저주파-PEMF의 능력을 테스트했습니다. 그들은 LF-PEMF가 miRNA에 의해 매개되는 후생적 조절을 자극할 수 있으며, 이는 병리학적 상태에서 규제가 완화된 경로의 재균형을 가져올 수 있음을 관찰했습니다.
그러나 후성유전 신호의 복잡한 네트워크와 잠재적인 부작용 가능성에 대해서는 분자 수준에서 추가 연구가 필요합니다.
AD 생쥐는 PEMF 노출 후 장기간 인지 및 기억 장애를 보였으며 이로 인해 이들 생쥐에서 AD 증상이 나타났습니다[68]. 이 연구의 저자는 EMF가 산화 스트레스를 강화할 수 있으며 이는 이러한 동물에서 나타나는 자가포식 기능 장애와 관련이 있을 수 있다고 주장합니다. 더 높은 MHz 주파수와 더 긴 자가포식 기간은 쥐 뇌의 탈수초화를 초래할 수 있습니다.
대조적으로, EMF 창 및 강도 현상에 맞춰 Marchesi et al. [70]은 자가포식이 저주파 전자기장에 직접 노출을 통해 인간 신경모세포종 세포에서 긍정적으로 조절된다는 것을 발견했습니다.
제안된 메커니즘으로, 저자들은 자가포식 관련 유전자 6의 오르토로그인 Beclin1과 BEC-1 발현을 통해 자가포식에 영향을 미치는 마이크로RNA 서열의 발현을 시험관에서 인용했습니다.
이 연구의 저자는 AD와 같은 질병에서 세포 내 단백질 응집체를 제거하는 자가포식의 긍정적인 세포 보호 효과에 대해 논의합니다.
가짜 TBS와 비교하여 간헐적인 Theta Burst Stimulation(iTBS) 24시간 후 가소성 유전자의 발현이 크게 향상된 것이 인간 뉴런 유사 세포 모델에서 발견되었습니다[71].
이 특정 효과는 인간 피질 흥분성에 대한 iTBS 효과의 기본이 되는 널리 가정된 가소성 메커니즘에 대한 지원을 제공합니다. ROS 생산은 자기 자극과 관련된 또 다른 분자 연결입니다.
PEMF 장치에 의해 유발된 세포 ROS 수준의 변화는 장치의 유익하고 치유 효과를 설명할 수 있습니다. 흥미롭게도 이러한 장치에 의해 유도된 ROS 농도는 산화 스트레스에 의해 유도된 농도보다 훨씬 낮습니다[72, 73].
역설적이게도 ROS는 항산화 방어 및 복구 경로를 자극하여 유익한 역할을 하며 PEMF의 치료 효과는 정의된 세포 메커니즘과 관련된 여러 병리학에서 문서화되었습니다[74].
PEMF는 ROSin 포유류 세포의 빠른 축적을 자극할 수 있습니다[72]. PEMF에 노출되면 세포 성장이 느려지고 ROS 반응 유전자가 유도됩니다. 이러한 효과에는 ROS를 합성하는 추정 자기 센서인 크립토크롬의 존재가 필요합니다.
크립토크롬은 빛이나 자기장이 있을 때 형태 변화를 겪고 라디칼 쌍을 생성하는 편재적으로 발현되는 플라보단백질입니다[75, 76]. 반대로, 초파리의 발작 회복 동안 자기장 노출의 긍정적인 효과가 보고되었습니다[77].
유사하게, 이 효과는 신경 자극 수준을 변경하는 크립토크롬의 자기적으로 민감한 광화학적 라디칼 쌍 반응을 암시하는 크립토크롬에 의존합니다. 마지막으로, 낮은 강도의 반복적인 TMS는 축삭의 성장과 시냅스 생성을 유도하여 마우스의 병변 후 축삭 성장 및 올리브소뇌 재신경 분포와 같은 생체 내 및 생체 외 상황에서 신경 회로를 복구할 수 있습니다.
이 복구는 특히 효과적인 복잡한 생체 모방 패턴과 크립토크롬의 존재에 달려 있습니다[78].
ROS 농도에 관한 이러한 모순되는 결과는 세포 내 글루타티온을 감소시키지 않고 인간 조골 세포에서 ELFPEMF 유발 ROS 생산에 대한 단일 노출로 해결될 수 있습니다 [79].
그러나 PEMF에 반복적으로 노출되면 ROS 수준이 감소하여 항산화 스트레스 반응의 변화를 암시합니다. 라디칼 종의 제거는 골아세포 기능에 대한 PEMF 효과를 감소시켰습니다[73].
따라서 PEMF는 독성이 없는 양의 ROS를 유도했으며 PEMF에 의해 생성된 ROS에 대한 반응은 이러한 세포에 대한 사전 조건화를 초래할 수도 있다고 결론지었습니다[81].
7. 결론
신경 질환의 자기 및 EMF 자극에 관한 이 보고서 편집은 기간, 강도, 공명 효과 및 창 효과의 다양한 변화로 인해 복잡한 그림을 그립니다. 이 원고에서 우리는 중요한 분자 및 세포 생물학적 연관성을 확인하려고 노력했습니다. 동물 및 임상 연구에서 파생된 저주파 전자기장을 결합하기 위한 것입니다.
다른 요인들 중에서, 스트레스를 받거나 염증이 있거나 손상된 세포의 휴면 잠재력이 이 스위치를 시작하여 신경 장애가 있는 환자의 결과를 개선할 수 있습니다[81].
세포막에 내장된 전하 민감성 수용체와 채널은 다양한 신호 전달 계통을 활성화하여 단백질 합성, 성장, 이동 및 분화와 같은 다양한 2차 세포 및 조직 반응을 유도할 수 있습니다. 우리는 또한 ROS 생성, 특히 외막 잠재력이 매우 높은 미토콘드리아의 중요성을 강조합니다.
이 소기관은 ROS 및 NO 생산으로 이어지는 전자 탈출 위험이 있는 전자 전달 사슬을 처리해야 합니다. 두 전달자 및 관련 신호 전달 계통은 궁극적으로 세포 생존, 산화환원 항상성 및 기타 여러 세포 반응에 영향을 미칠 수 있는 유전자 발현의 변화를 초래할 수 있는 후생적 및 유전적 변형을 유도하는 능력을 가지고 있습니다.
전기적 결합과 비교하여 "자기적 상호작용"의 역할은 여전히 논란의 여지가 있습니다. 새로 발견된 추정 자기 센서인 크립토크롬은 EMF, PEMF 및 TMS 효과에 초점을 자기 구성 요소로 전환할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그러므로 생물물리학 및 관련 분야에서 양자 라디칼 쌍 메커니즘과 크립토크롬의 역할을 조사하는 것이 중요합니다[82, 83].
최근 몇 년 동안 이 분야에서 수많은 출판물이 등장하면서 우리는 이제 EMF를 생물학적 현상에 결합시키는 인과 원칙을 더 잘 이해하기 시작했습니다.
Hallet [8]은 TMS가 특히 신경학적 장애 진단에서 임상 신경생리학자를 위한 강력한 도구라고 지적했습니다. 이러한 효과의 대부분은 경미하고 일시적인 경우가 많기 때문에 이러한 EMF 유발 효과의 기본 원리를 이해하려면 추가 조사가 필요합니다.
내부 세포 전기장이 더 광범위하게 확산되는 메커니즘을 결정하려면 나노 자갈 센서를 사용하여 세포 소기관 및 미토콘드리아의 생체 분자와 같은 세포 내부 구성 요소의 전기적 특성에 대한보다 철저한 이해가 필요합니다. 세포 내부 내에서 정확한 EMF 측정을 개발함으로써 EMF 자기 및 TMS 연구의 이러한 한계를 더 잘 이해할 수 있습니다.
8. 저자 기여
MF는 해당 질병에 대한 물리학 및 자기치료의 기본 개념과 원리를 제공했습니다. RHWF는 자기 및 전자기 효과와 임상 효과에 대한 생물학적 원리를 설명합니다. RHWF는 원고의 최종 편집을 수행했습니다.
9. 윤리 승인 및 참여 동의
해당되지 않습니다.
10. 승인
이 리뷰에서 언급된 작업은 Saxonian 과학 교육부, GWT, HZDR 및 TUD(NeuroMaX 프로젝트)에서 부분적으로 자금을 지원 받았습니다.
11. 자금조달
본 연구는 외부 자금 지원을 받지 않았습니다.
12. 이해상충
저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
13. 참고자료
[1] Zhang Z, Luan F, Xie C, Geng D, Wang Y, Ma J. 저주파 경두개 자기 자극은 노화된 뇌의 시냅스 가소성을 향상시키는 데 유익합니다. 신경 재생 연구. 2015, 10: 916–924.
[2] Pell GS, Roth Y, Zangen A. 반복적인 경두개 자기 자극에 의해 유도된 피질 흥분성의 조절: 타이밍과 기하학적 매개변수 및 기본 메커니즘의 영향. 신경생물학의 발전. 2011; 93: 59–98.
[3] 파나고풀로스 DJ, 마가리티스 LH. 이동 전화 방사선의 생물학적 영향에 대한 강도 '창' 식별. 국제 방사선 생물학 저널. 2010; 86: 358–366.
[4] 마르코 S. 마르코프. "생물학적 창": W. RossAdey에 대한 찬사. 환경운동가. 2005, 25: 67–74.
[5] Cho SI, Nam YS, Chu LY, Lee JH, Bang JS, Kim HR, et al. 극도로 저주파 자기장은 쥐 뇌에서 산화질소 신호를 조절합니다. 생체 전자기학. 2012, 33: 568–574.
[6] Parkin B, Ekhtiari H, Walsh V. 인지 신경과학의 비침습적 인간 뇌 자극: 입문서. Neuron.2015;87: 932–945.
[7] Dayan E, 검열 N, Buch ER, Sandrini M, Cohen LG. 비침습적 뇌 자극: 생리학부터 네트워크 역학까지. 자연신경과학. 2013, 16: 838–844.
[8] Hallett M. 경두개 자기 자극: 입문서. 뉴런. 2007, 55: 187–199.
[9] Ziemann U, Rothwell JC, Ridding MC. 인간 운동 피질의 피질 내 억제와 촉진 사이의 상호 작용. 생리학 저널. 1996, 496: 873–881.
[10] 베이츠 JM. 파킨슨병: 검토. 생명과학의 개척자.2014, 6: 65–74.
[11] Vadalà M, Vallelunga A, Palmieri L, Palmieri B, MoralesMedina JC, Iannitti T. 파킨슨병에서 전자기 요법의 메커니즘 및 치료 적용. 행동 및 뇌 기능. 2015;11:26.
[12] Morberg BM, Malling AS, Jensen BR, Gredal O, Bech P, Wermuth L. Parkinson병 및 경두개 펄스 전자기장: 무작위 임상 시험. 운동 장애.2017, 32: 625–626.
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