link mellem forskellige processer
ovenstående resultater involverer tre separate processer, der er involveret i cardiomyocyte normale funktion; den mekaniske sammentrækning, calcium transienter og CK frigivelse sats. Hvorvidt et par forskellige mekanismer eller en fælles indflydelsesvej er ansvarlig for disse effekter forbliver et åbent spørgsmål., Den pludselige afslutning af de spontane mekaniske sammentrækninger blev ledsaget af et gradvist fald i calciumtransienternes amplitude og en længere stigningstid. Disse to observationer betyder en reduktion i mængden og tempoet i calciumindgangen til cytosol. Kombineret med den fremragende lighed mellem tidsafhængigheden af den mekaniske sammentrækningshastighed og den estimerede sammentrækningsstyrke antyder det, at en reduktion i det intracellulære calcium sandsynligvis er årsagen til sammentrækningssuspensionen, når calciumtransienternes amplitude falder under en bestemt tærskel., En anden begrundelse for forbindelsen mellem disse to effekter er stigningen i sammentrækningshastighed i løbet af de første 20 minutter af feltpåføring. Den øgede sammentrækningshastighed kan være en manifestation af en reduceret SR-belastning. Øget hastighed på grund af kortere afslapningstid mindsker calciumudløbet og modvirker derfor reduktionen i calciumreservoiret12,13,14 og gør det muligt for cellen at overvinde reduktionen i calcium SR-reservoiret.,
både den mekaniske sammentrækning og den intracellulære calciumbalance afhænger stærkt af mængden af CK i cytoplasmaet, idet den er en nøglespiller i energivedligeholdelsesmekanismen15. Under normale forhold, CK frigivelseshastighed er ekstremt lav ~5% af indholdet af cellen i 1,5 timer. Derfor er det usandsynligt, at de observerede variationer i CK-frigivelse vil påvirke energibalancen markant og hindre de mekaniske sammentrækninger. Et andet potentielt link er gennem calcium påvirket e .ocytose. Intracellulære calciumkoncentrationsvariationer kan påvirke eksocytosehastigheden og kvante16, 17, 18., Derfor, hvis ScR-magnetfeltet påvirker calciumhomeostasen, kan det indirekte påvirke e .ocytose og mængden af CK frigivet til bufferen. En øget reduktion i CK-frigivelseshastigheden blev observeret under Hypo .iske og O .idative stressbetingelser. Det antyder en anden mulig relation på grund af koblingen mellem calcium-og ROS-signalveje19,20,21. O .idativ stress hæver den intracellulære calciumkoncentration, og øget calciumkoncentration aktiverer ROS-genererende en .ymer. Øgede ROS-niveauer blev vist at forårsage langvarige SR-lækager og Ca2+ – udtømning22.,
Indflydelse på calcium homeostase
Det faktum, at den 7,8 Hz, 90 nT MF felt ikke påvirke det diastoliske Ca2+ koncentration og kun havde en lille effekt på fald tid indikerer, at en betydelig nedgang i calcium amplitude ikke udelukkende kan tilskrives en direkte indflydelse på Natrium-Calcium Varmeveksler (NCX) og Sarco/Endoplasmatisk Reticulum Ca2+ ATPase (SERCA) mekanismer., Det store fald i calcium forbigående udsving, og den langvarige stigning tidspunkt foreslår en indflydelse af ScR-MF på en af de to vigtigste mekanismer, der er ansvarlige for kalk indgang til cytosol; calcium tilstrømning (gennem L-type spænding, der er afhængige af calcium kanaler) og calcium frigivelse fra SR, udløst af Ca2+ tilstrømning nuværende. Funktionsfejl i en af disse to mekanismer bør oversætte til en langsommere indgang af calcium og derfor en langvarig stigningstid og en lavere forbigående amplitude., En lignende reduktion i calcium forbigående amplitude forårsaget af ScR MF blev set i rotte skeletmuskulatur kulturer (skal offentliggøres). Det antyder, at calciumfrigivelse fra SR er målet, da “Ca-induceret Ca-frigivelse” ikke er relevant i knoglemuskler.
Indflydelse på CK frigivelse
opsigelse af mekaniske sammentrækninger og reduktion af calcium koncentration under cardiomyocyte spontane sammentrækning følgende apparatet af ScR-området, kan betyde en forringelse i cellernes ordentlig aktivitet., Vi undersøgte derfor påvirkningen af ScR-feltet på CK-frigivelse til bufferen. CK-frigivelseshastigheden er langsom og var umådelig efter 45 minutter (mindre end standardafvigelsen), hvor faldet i calciumovergangsamplitude forekom. Den gennemsnitlige mængde CK-frigivelse er ~10% af indholdet af cellerne på 90 minutter. En sådan lille ændring synes sandsynligvis ikke at indikere en betydelig indflydelse på energibalancen eller cellelevedygtigheden og hindre de mekaniske sammentrækninger., For at kontrollere, at lavere CK-frigivelse på grund af felteksponeringen ikke skyldtes reduceret cellelevedygtighed, undersøgte vi desuden indflydelsen på cellelevedygtighed ved hjælp af propidiumiodid (PI) farvningsprocedure (data ikke præsenteret). PI-værdier var i overensstemmelse med CK-frigivelse (dvs.lavere PI-værdier for prøverne med reduceret CK-frigivelse) og indebærer derfor mere levedygtige celler på grund af feltapplikationen.
den skadesafhængige \({\Delta }_{Protection}\) optrådte i hypo .i-eksperimentet, selvom feltet blev anvendt før den hypo .iske skade., Dette er i modsætning til den oxidative stress resultater, hvor skaden er afhængige sigt, \({\Delta } _{- Beskyttelse}\), syntes kun, når ScR-MF blev anvendt samtidig med oxidativt stress. Vi tilskrev denne uoverensstemmelse til den gradvise vs. pludselige stigning i ROS-niveauer i de hypo .iske og O .idative stresseksperimenter.
afhængighed af magnetfeltparametre
På grund af kompleksiteten og de mange involverede faktorer og mekanismer er afdækning af den fysiske mekanisme bag ScR MF-effekten en kompliceret opgave uden for dette arbejde., Afhængigheden af effekten på de anvendte MF-parametre kan imidlertid pege mod en magnetoreceptionsmekanisme.
både de mekaniske sammentrækninger og CK-frigivelseshastigheden var uafhængige af MF-størrelsen. Denne ejendom regler et par af de foreslåede fysiske forklaring såsom stokastisk resonans, Eddy strømme forklaring, ion cyklotron parametrisk resonans forklaring, hvor virkningerne’ størrelse afhænger af forholdet mellem den oscillerende og statisk MF amplituder, og de radikale par rekombination teori., En anden mulighed er, at der findes en bestemt tærskel, over hvilken effekten er plausibel. Tærsklen kan være af fysisk eller biologisk oprindelse.
de ekstremt svage amplituder af den anvendte MF (18 pT-90 nT) sætter en anden begrænsning og eliminerer nogle af de foreslåede forklaringer. Indflydelsen på radikal par rekombination for eksempel kan producere en betydelig indflydelse kun ved højere felt magnitudes23 (1-10 mT, se Grissom, 1995). Stokastisk resonans kan forstærke et signal med kun en faktor på 100 og er derfor mindre sandsynligt at være relevant for ScR effect24.,
frekvensspecifik karakter af ScR-effekten afviser det radikale par rekombinationsforklaring, der mangler frekvensselektivitetsmekanisme. Den Hvirvelstrømsforklaring præsenterer en lineær afhængighed af felternes frekvens og dermed irrelevant for ScR-effekten. En af de populære teorier, der forklarer indflydelsen af svag ELF MF s i biologiske væv, er ioncyklotroneffekten. Andre27, 28 har undersøgt indflydelsen af 16 H.40 NT-felt på de spontane calciumtransienter af cardiomyocytter., De viste en 75% reduktion i calciumtransienternes amplitude efter 30 minutters eksponering. Frekvensen, hvor feltet påvirkede calciumtransienterne, varierede, når DC-feltstørrelsen blev varieret og monteret ioncyklotronresonansfrekvensen af kaliumion29. Jordens geomagnetiske felt i Tel Aviv er omkring 40 µT. Hvis ioncyklotronfrekvensen for et DC-felt på 40 µT er 7,8 h., vil skift af DC-feltet Til 50 µT eller 30 shiftt flytte ioncyklotronfrekvensen til henholdsvis 9,75 h. og 5,85 h.., Hvis ScR-feltpåvirkningen skyldes ioncyklotronresonansen, bør frekvensen, hvor feltet påvirker kardiomyocytterne, variere henholdsvis, og 7, 8 H. – feltet vil ikke påvirke sammentrækningshastigheden. Som beskrevet i resultatafsnittet er dette ikke tilfældet, og 7.8 h.magnetfeltet påvirker den spontane sammentrækningshastighed, selv når der påføres en yderligere magnetisk DC, og vi kan derfor udelukke ioncyklotroneffekten.,
det faktum, at ioncyklotronfrekvensen er den eneste karakteristiske resonansfrekvens, der er egnet til ScR-frekvensområdet, men irrelevant for ScR-effekten, gør biologisk tuning såsom turtle cochlear hair cells tuning, en mere sandsynlig forklaring. Resonansfrekvensen for en bestemt hårcelle bestemmes af det specifikke antal og kinetik af calciumaktiverede (BK) kaliumkanaler30,31. Denne mekanisme understøtter den elektriske induktionshypotese som en mulig forløber. Ifølge Bellono et al .,32, hyppigheden følsomme electrodetection af Elasmobranch fisk stammer fra en lav spænding aktivering tærskel voltage-gated calcium kanal CaV1.3 og en mindre hældning konduktans af de store ledningsevne kalcium-aktiveret kalium kanal (BK). Disse unikke egenskaber giver anledning til membranpotentielle svingninger (~7 H.), der kan tjene som en indstillingsenhed svarende til den elektriske resonansmekanisme i hårceller., I kardiomyocyt forekommer BK-kanaler fraværende fra sarcolemma, men kanalerne er til stede i mitokondrielle membraner33 og blev vist at være involveret i hjertebeskyttelse mod iskæmi via ROS-afhængig mekanism34. Denne mulige forklaring, der indebærer en påvirkning af en inducerede elektriske felt på den rotte mitochondrier BK-kanaler, er relevant for alle ScR observerede effekter: hypoxi, oxidativt stress og calcium transienter. Der er nogle beviser, der viser inddragelse af mitokondrier BK-kanaler i hjertebeskyttelse mod iskæmi via finjustering af den o .idative tilstand35,36,37., Derudover blev ROS-produktion i mitokondrierne vist at regulere Ca2 + i rottekardiomyocytter på en tovejs, tidsafhængig manner38. De viste, at induceret mitokondriel ROS-produktion forårsagede en kortvarig stigning i Ca2+ gnistaktivitet, efterfulgt af gradvis gnistundertrykkelse delvist forårsaget af en reduktion i SR-calciumbelastningen over en tidsskala på 15 minutter., Derfor kan en påvirkning af ScR MF med elektrisk induktion som en koblingsmekanisme på mitokondrier BK-kanalen, hvilket resulterer i ROS-produktion, resultere i øget sammentrækningshastighed og et gradvist fald i calciumovergangsamplituden.