A ligação entre os diferentes processos
As conclusões supra envolve três processos envolvidos na cardiomyocyte regulares de função; a mecânica de contração, o cálcio transientes e o CK taxa de liberação. A questão de saber se alguns mecanismos diferentes ou um caminho comum de influência são responsáveis por estes efeitos continua em aberto., A interrupção abrupta das contracções mecânicas espontâneas foi acompanhada por uma diminuição gradual da amplitude dos transientes de cálcio e por um tempo de subida mais longo. Estas duas observações significam uma redução na quantidade e ritmo de entrada de cálcio para o citosol. Combinado com a excelente semelhança entre a dependência temporal da taxa de contração mecânica e a força de contração estimada, sugere que a redução do cálcio intracelular é mais provável a causa da suspensão de contração quando a amplitude dos transientes de cálcio diminui abaixo de um determinado limiar., Outra justificação para a ligação entre estes dois efeitos é o aumento da taxa de contração durante os primeiros 20 minutos de aplicação no terreno. A taxa de contração aumentada pode ser uma manifestação de uma carga SR reduzida. O aumento da taxa devido ao menor tempo de relaxamento diminui o efluxo de cálcio e,portanto,contrabalança a redução na reserva de cálcio 12, 13, 14 e permite que a célula supere a redução no reservatório de cálcio SR.,tanto a contração mecânica como o equilíbrio intracelular do cálcio dependem fortemente da quantidade de CK no citoplasma, sendo um dos principais intervenientes no mecanismo de manutenção da energia 15. Durante as condições normais, a taxa de liberação de CK é extremamente baixa ~5% do conteúdo da célula em 1,5 horas. Por conseguinte, é improvável que as variações observadas na libertação de CK influenciem significativamente o balanço energético e impeçam as contracções mecânicas. Outra ligação potencial é através da exocitose influenciada pelo cálcio. As variações da concentração intracelular de cálcio podem influenciar a taxa de exocitose e quanta16,17,18., Assim, se o campo magnético ScR influencia a homeostase do cálcio, pode indirectamente afectar a exocitose e a quantidade de CK libertada para o tampão. Observou-se um aumento da redução da taxa de libertação de CK durante as condições de stress hipóxico e oxidativo. Sugere outra possível relação devido ao acoplamento entre cálcio e ROS sinalizando pathways19,20,21. O stress oxidativo eleva a concentração intracelular de cálcio e o aumento da concentração de cálcio activa as enzimas geradoras de ROS. Níveis aumentados de ROS mostraram causar vazamentos prolongados de SR e esgotamento de Ca2+ 22.,
Influência na homeostase do cálcio
O fato de que 7,8 Hz, 90 nT MF campo não influenciar a diastólica de Ca2+ concentração e tinha apenas um pequeno efeito sobre a diminuição do tempo indica que a considerável diminuição no cálcio amplitude não pode ser atribuído exclusivamente a uma influência direta sobre o Sódio-Cálcio Trocador (n c x) e Sarco/retículo endoplasmático Ca2+ ATPase (SERCA) mecanismos., A grande diminuição da amplitude transitória do cálcio e do tempo de subida prolongado sugere uma influência do ScR MF num dos dois principais mecanismos responsáveis pela entrada de cálcio no citosol; o influxo de cálcio (através dos canais de cálcio dependentes da voltagem do tipo L) e a libertação de cálcio da SR, desencadeada pela corrente de influxo Ca2+. O mau funcionamento de um destes dois mecanismos deve traduzir-se numa entrada mais lenta de cálcio e, por conseguinte, num aumento prolongado do tempo e numa amplitude transitória mais baixa., Observou-se uma redução semelhante da amplitude transitória do cálcio causada pelo MF ScR em culturas do músculo esquelético do rato (a publicar). It suggests that calcium release from the SR is the target as “Ca induced Ca release” is not relevant in skeletal muscle.a interrupção das contracções mecânicas e a redução da concentração de cálcio durante a contracção espontânea cardiomiocitária após a aplicação do campo ScR podem sugerir uma deterioração da actividade adequada das células., Examinamos, portanto, a influência do campo ScR na liberação de CK para o buffer. A taxa de libertação de CK é lenta e foi imensurável após 45 minutos (inferior ao desvio padrão), no qual ocorreu a diminuição da amplitude transitória do cálcio. A quantidade média de liberação de CK é ~10% do conteúdo das células em 90 minutos. Tal pequena alteração parece pouco provável de indicar uma influência significativa no balanço energético ou na viabilidade celular e impedir as contracções mecânicas., Adicionalmente, a fim de verificar que a menor libertação de CK devido à exposição no campo não resultou da reduzida viabilidade celular, estudamos a influência na viabilidade celular usando o procedimento de coloração de iodeto de propídio (PI) (dados não apresentados). Os valores de PI foram consistentes com a libertação de CK (ou seja, valores PI mais baixos para as amostras com libertação de CK reduzida) e, por conseguinte, implicam células mais viáveis devido à aplicação no terreno.
o dano dependente \({\Delta} _{Protection}\) apareceu no experimento hipoxia mesmo que o campo tenha sido aplicado antes do dano hipóxico., Isto é em oposição aos resultados de stress oxidativo, em que o termo dependente de danos, \({\Delta }_{Protection}\), apareceu apenas quando o ScR MF foi aplicado simultaneamente com o stress oxidativo. Atribuímos esta discrepância ao aumento gradual e abrupto dos níveis de ROS nas experiências de stress hipóxico e oxidativo.
dependência dos parâmetros do campo magnético
devido à complexidade e aos múltiplos factores e mecanismos envolvidos, descobrir o mecanismo físico por trás do efeito MF ScR é uma tarefa complicada, para além do âmbito deste trabalho., No entanto, a dependência do efeito sobre os parâmetros de MF aplicados pode apontar para um mecanismo de magnetorecepção.tanto as contrações mecânicas quanto a taxa de liberação de CK foram independentes da magnitude de MF. Esta propriedade exclui algumas das explicações físicas propostas, tais como a ressonância estocástica, a explicação de correntes Eddy, a explicação de ressonância paramétrica de íon ciclotron na qual a magnitude dos efeitos depende da razão entre as amplitudes MF oscilantes e estáticas, e a teoria de recombinação de pares radicais., Outra opção é que existe um certo limiar acima do qual o efeito é plausível. O limiar pode ser de origem física ou biológica.
as amplitudes extremamente fracas do MF aplicado (18 pT-90 nT) estabeleceram outra restrição e eliminaram algumas das explicações propostas. A influência na recombinação radical de pares, por exemplo, pode produzir um efeito significativo apenas em magnitudes de campo mais elevadas23 (1-10 mT, ver Grissom, 1995). A ressonância estocástica pode amplificar um sinal por apenas um fator de 100 e é, portanto, menos provável de ser relevante para o efeito Scr24.,
o carácter específico da frequência do efeito ScR rejeita a explicação radical de recombinação de pares, que carece de mecanismo de selectividade da frequência. A explicação atual Eddy apresenta uma dependência linear da frequência dos Campos e, portanto, irrelevante para o efeito ScR. Uma das teorias populares que explicam a influência de ELF MF s fraco nos tecidos biológicos é o efeito de íon ciclotron. Others 27, 28 have examined the influence of 16 Hz 40 nT field on the spontaneous calcium transitors of cardiomyocytes., Demonstraram uma redução de 75% na amplitude dos transientes de cálcio após 30 minutos de exposição. A frequência em que o campo influenciou os transientes de cálcio, variou quando a magnitude do campo DC foi variada e ajustou a frequência de ressonância de íon ciclotron do ion29 de potássio. O campo geomagnético da terra em Tel Aviv é de cerca de 40 µT. Se o ciclotrónica de iões com transformada de frequência para um DC campo de 40 µT é de 7,8 Hz, deslocando o campo CC para 50 µT ou 30 µT vai mudar o ciclotrónica de iões com transformada de frequência de até 9,75 Hz e 5,85 Hz, respectivamente., Se a influência do campo ScR for devida à ressonância iónica ciclotron, a frequência em que o campo influencia os cardiomiócitos deve variar, respectivamente, e o campo de 7,8 Hz não irá influenciar a taxa de contracção. Como descrito na seção de resultados, este não é o caso, e o campo magnético de 7,8 Hz influencia a taxa de contração espontânea, mesmo quando um DC magnético adicional é aplicado, e podemos, portanto, descartar o efeito de íon ciclotron.,
o facto de a frequência de íon ciclotron ser a única frequência de ressonância característica adequada para a gama de frequências ScR, mas irrelevante para o efeito ScR, torna a afinação biológica, como a afinação de células cócleas cócleas da tartaruga, uma explicação mais provável. A frequência de ressonância de uma determinada célula capilar é determinada pelo número e cinética específicos dos canais de potássio activados pelo cálcio (BK) 30,31. Este mecanismo suporta a hipótese de indução elétrica como um possível precursor. De acordo com Bellono et al .,32, the frequency sensitive electrodetection of the Elasmobranch fishes derives from a low voltage activation threshold of the voltage-gated calcium channel CaV1.3 and a decreased slope conductance of the big conductance calcium-activated potassium channel (BK). Estas características únicas dão origem a oscilações potenciais de membrana (~7 Hz) que podem servir como um dispositivo de afinação semelhante ao mecanismo de ressonância elétrica das células capilares., No cardiomiócito, os canais BK parecem ausentes do sarcolemma, mas os canais estão presentes nos membranas mitocondriais33 e mostraram estar envolvidos na cardioprotecção contra a isquemia através do mecanismo dependente da ROS34. Esta explicação potencial, que envolve uma influência de um campo eléctrico induzido nos canais BK de mitocôndria do rato, é relevante para todos os efeitos observados na RCA: hipóxia, stress oxidativo e transientes de cálcio. Há algumas evidências que mostram o envolvimento dos canais BK mitocôndrias na cardioproteção contra isquemia através da afinação do estado oxidativo 35,36,37., Adicionalmente, a produção de ROS na mitocôndria demonstrou regular Ca2+ em cardiomiócitos de rato em manner 38 bidireccional e dependente do tempo. Mostraram que a produção mitocondrial ROS induzida causou um aumento transitório da actividade de faísca Ca2+, seguido de uma supressão gradual da faísca, parcialmente causada por uma redução da carga de cálcio SR ao longo de uma escala de tempo de 15 minutos., Assim, uma influência do ScR MF com indução elétrica como um mecanismo de acoplamento no canal BK mitocôndria, resultando na produção de ROS pode resultar em aumento da taxa de contração, e uma diminuição gradual na amplitude transitória do cálcio.