legătura dintre diferite procese
constatările De mai sus implica trei procese separate angajate în cardiomyocyte funcția regulat; mecanice contracție, calciu tranzitorii și CK rata de presă. Dacă câteva mecanisme diferite sau o cale comună de influență este responsabilă pentru aceste efecte rămâne o întrebare deschisă., Încetarea bruscă a contracțiilor mecanice spontane a fost însoțită de o scădere treptată a amplitudinii tranzitorilor de calciu și de un timp de creștere mai lung. Aceste două observații înseamnă o reducere a cantității și ritmului de intrare a calciului în citosol. Combinat cu excelenta asemănare între timp, dependența de mecanică rata de contracție și a estimat puterea de contracție, se sugerează că o reducere în calciu intracelular este cel mai probabil cauza contracției suspensie atunci când calciu tranzitorii’ amplitudine scade sub un anumit prag., O altă justificare pentru legătura dintre aceste două efecte este creșterea ratei de contracție în primele 20 de minute de aplicare pe teren. Rata crescută de contracție poate fi o manifestare a unei sarcini SR reduse. Rata a crescut din cauza mai scurt timp de relaxare scade efluxul de calciu și, prin urmare, contrabalansează reducerea calciu reservoir12,13,14 și permite celulei să depășească reducerea în calciu SR rezervor.,atât contracția mecanică, cât și echilibrul calciului intracelular depind puternic de cantitatea de CK din citoplasmă, fiind un jucător cheie în mecanismul de întreținere a energiei15. În condiții normale, rata de eliberare CK este extrem de scăzută ~5% din conținutul celulei în 1,5 ore. Prin urmare, variațiile observate în eliberarea CK sunt puțin probabil să influențeze în mod semnificativ echilibrul energetic și să împiedice contracțiile mecanice. O altă legătură potențială este prin exocitoza influențată de calciu. Variațiile concentrației intracelulare de calciu pot influența rata de exocitoză și quanta16, 17, 18., Prin urmare, dacă câmpul magnetic ScR influențează homeostazia calciului, acesta poate afecta indirect exocitoza și cantitatea de CK eliberată în tampon. O reducere crescută a vitezei de eliberare a CK a fost observată în timpul condițiilor de stres hipoxic și oxidativ. Aceasta sugerează o altă relație posibilă datorită cuplării dintre căile de semnalizare calciu și ROS19, 20, 21. Stresul oxidativ crește concentrația intracelulară de calciu, iar concentrația crescută de calciu activează enzimele generatoare de ROS. S-a demonstrat că nivelurile crescute de ROS determină scurgeri prelungite de SR și epuizarea Ca2+ 22.,
Influență asupra homeostaziei calciului
faptul că la 7,8 Hz, 90 nT MF domeniu nu influența diastolice Ca2+ de concentrare și a avut doar un efect minor pe timpul de scădere indică o scădere considerabilă în calciu amplitudine nu poate fi atribuită doar o influență directă asupra Sodiu-Calciu Schimbător (NCX) și Sarco/reticulului Endoplasmatic Ca2+ Atpazei (SERCA) mecanisme., Mare scădere în calciu tranzitorii amplitudine și prelungit timpul de creștere sugerează o influență a ScR MF pe unul din cele două mecanisme principale responsabile de calciu intrarea în citosol; calciu aflux (printr-tip L voltaj-dependente canale de calciu) și eliberarea de calciu din SR, declanșată de Ca2+ afluxul actual. Defecțiunea unuia dintre aceste două mecanisme ar trebui să se traducă într-o intrare mai lentă a calciului și, prin urmare, un timp de creștere prelungit și o amplitudine tranzitorie mai mică., O reducere similară a amplitudinii tranzitorii a calciului cauzată de ScR MF a fost observată în culturile de mușchi scheletici de șobolan (de publicat). Aceasta sugerează că eliberarea de calciu din SR este ținta, deoarece „eliberarea ca indusă de Ca” nu este relevantă în mușchiul scheletic.
Influența pe CK de presă
încetarea mecanice contracții și reducerea concentrației de calciu în timpul cardiomyocyte contracția spontană următoarele aparatul de ScR domeniu ar putea sugera o deteriorare a celulelor activitate corespunzătoare., Prin urmare, am examinat influența câmpului ScR asupra eliberării CK în tampon. Rata de eliberare a CK este lentă și a fost incomensurabilă după 45 de minute (mai mică decât abaterea standard), în care a apărut scăderea amplitudinii tranzitorii a calciului. Cantitatea medie de eliberare CK este de ~10% din conținutul celulelor în 90 de minute. O astfel de schimbare mică pare puțin probabil să indice în mod semnificativ o influență substanțială asupra echilibrului energetic sau a viabilității celulare și să împiedice contracțiile mecanice., În plus, pentru a verifica dacă eliberarea CK mai mică datorată expunerii la câmp nu a rezultat din viabilitatea celulară redusă, am studiat influența asupra viabilității celulare utilizând procedura de colorare cu iodură de Propidiu (PI) (datele nu sunt prezentate). Valorile PI au fost în concordanță cu eliberarea CK (adică valori PI mai mici pentru probele cu eliberare CK redusă) și, prin urmare, implică celule mai viabile datorită aplicării pe teren.
daunele dependente \({\Delta }_{Protection}\) au apărut în experimentul cu hipoxie, chiar dacă câmpul a fost aplicat înainte de deteriorarea hipoxică., Acest lucru este spre deosebire de rezultatele stresului oxidativ, în care termenul dependent de daune, \({\Delta }_{Protection}\), a apărut numai atunci când ScR MF a fost aplicat simultan cu stresul oxidativ. Am atribuit această discrepanță creșterii treptate vs. abrupte a nivelurilor de ROS în experimentele de stres hipoxic și oxidativ.dependența de parametrii câmpului magnetic datorită complexității și multiplelor factori și mecanisme implicate, descoperirea mecanismului fizic din spatele efectului ScR MF este o sarcină complicată, dincolo de scopul acestei lucrări., Cu toate acestea, dependența efectului asupra parametrilor MF aplicați poate indica un mecanism de magnetorecepție.atât contracțiile mecanice, cât și rata de eliberare a CK au fost independente de magnitudinea MF. Această proprietate exclude câteva dintre explicațiile fizice propuse, cum ar fi rezonanța stocastică, explicația curenților turbionari, explicația de rezonanță parametrică a ciclotronului ion în care magnitudinea efectelor depinde de raportul dintre amplitudinile oscilante și statice ale MF și teoria recombinării perechilor radicale., O altă opțiune este că există un anumit prag peste care efectul este plauzibil. Pragul ar putea fi de origine fizică sau biologică.amplitudinile extrem de slabe ale MF aplicat (18 pT-90 nT) stabilesc o altă constrângere și elimină unele dintre explicațiile propuse. Influența pe radicală pereche de recombinare, de exemplu, poate produce un efect doar cel mai mare domeniu magnitudes23 (1-10 mT, vezi Grissom, 1995). Rezonanța stocastică poate amplifica un semnal cu doar un factor de 100 și, prin urmare, este mai puțin probabil să fie relevant pentru efectul Scr24.,
caracterul specific de frecvență al efectului ScR respinge explicația de recombinare a perechilor radicale care nu are mecanismul de selectivitate a frecvenței. Explicația curentă Eddy prezintă o dependență liniară de frecvența câmpurilor și, prin urmare, irelevantă pentru efectul ScR. Una dintre teoriile populare care explică influența elf MF s slab în țesuturile biologice este efectul ciclotronului ionic. Alții27, 28 au examinat influența câmpului 16 Hz 40 nT asupra tranzienților spontani de calciu ai cardiomiocitelor., Ei au demonstrat o reducere cu 75% a amplitudinii tranzitorilor de calciu după 30 de minute de expunere. Frecvența în care câmpul a influențat tranzitorii de calciu, a variat atunci când magnitudinea câmpului DC a fost variată și a montat frecvența de rezonanță a ciclotronului ionic al ionului de potasiu29. Câmpul geomagnetic al Pământului din Tel Aviv este de aproximativ 40 µT. Dacă frecvența ciclotronului ionic pentru un câmp DC de 40 µT este de 7,8 Hz, deplasarea câmpului DC la 50 µT sau 30 µT va deplasa frecvența ciclotronului ionic la 9,75 Hz și, respectiv, 5,85 Hz., Dacă influența câmpului ScR se datorează rezonanței ciclotronului ionic, frecvența în care câmpul influențează cardiomiocitele trebuie să varieze, respectiv, iar câmpul de 7,8 Hz nu va influența rata de contracție. Așa cum este descris în secțiunea Rezultate, acest lucru nu este cazul, iar câmpul magnetic de 7,8 Hz influențează rata de contracție spontană chiar și atunci când se aplică un DC magnetic suplimentar și, prin urmare, putem exclude efectul ciclotronului ionic.,
faptul că frecvența ciclotronului ionic este singura frecvență de rezonanță caracteristică potrivită pentru intervalul de frecvență ScR, dar irelevantă pentru efectul ScR, face ca reglarea biologică, cum ar fi reglarea celulelor de păr cohlear, o explicație mai probabilă. Frecvența de rezonanță a unei celule de păr specifice este determinată de numărul și cinetica specifică a canalelor de potasiu activate de calciu (BK) 30,31. Acest mecanism susține ipoteza de inducție electrică ca posibil precursor. Potrivit lui Bellono și colab .,32, frecvența sensibile electrodetection de Elasmobranch pesti provine de la un minim de tensiune de activare prag de calciu voltaj-dependente canal CaV1.3 și o scădere a pantei conductanța de mare conductanța calciu-activat canalelor de potasiu (BK). Aceste caracteristici unice dau naștere la oscilații potențiale ale membranei (~7 Hz) care pot servi ca un dispozitiv de reglare similar mecanismului de rezonanță electrică a celulelor părului., În cardiomyocyte, BK canale apar absent din sarcolemă, dar canalele sunt prezente în mitocondriale membranes33 și s-au dovedit a fi implicate în cardioprotection împotriva ischemie prin ROS dependente mechanism34. Această explicație potențială, care implică o influență a unui câmp electric indus asupra canalelor BK mitocondriale de șobolan, este relevantă pentru toate efectele ScR observate: hipoxia, stresul oxidativ și tranzitorii de calciu. Există unele dovezi care arată implicarea mitocondriile BK canale în cardioprotection împotriva ischemie prin reglaj fin al oxidativ state35,36,37., În plus, s-a demonstrat că producția de ROS în mitocondrii reglează Ca2+ în cardiomiocitele de șobolan într-un mod bidirecțional, dependent de timp38. Ei au arătat că producția mitocondrială indusă de ROS a provocat o creștere tranzitorie a activității de scânteie Ca2+, urmată de suprimarea treptată a scânteii parțial cauzată de o reducere a sarcinii de calciu SR pe o scară de timp de 15 minute., Prin urmare, o influență a MF ScR cu inducție electrică ca mecanism de cuplare asupra canalului BK mitocondrial, rezultând în producția de ROS poate duce la creșterea ratei de contracție și la o scădere treptată a amplitudinii tranzitorii a calciului.