Новости и мнения

Слабые магнитные поля управляют регенерацией у червей

При напряженности магнитного поля несколько выше, чем у Земли, пролиферация стволовых клеток переключает передачи.

Воздействие слабых магнитных полей может, в зависимости от их силы, либо замедлять, либо ускорять регенерацию плоского червя, согласно отчету Science Advances сегодня (30 января). Исследование предоставляет доказательства возможного механизма, показывающего, что магнитные поля влияют на выработку активных форм кислорода, которые, в свою очередь, изменяют поведение клеток.

«Это очень хорошая статья, потому что они действительно пытаются понять влияние [магнитных полей]», – говорит биофизик Торстен Ритц из Калифорнийского университета в Ирвине, который не принимал участия в исследовании. «Они не просто добавляют к зоопарку эффектов, которые были замечены [раньше]».

Кроме того, «это дает возможность использовать слабое магнитное поле в качестве терапевтического инструмента для неинвазивного регулирования образования тканей», – говорит Дэниел Каттниг , биофизик из Университета Эксетера в Великобритании, который также не принимал участия в исследовании. ,

Жизненные формы на Земле постоянно подвергаются воздействию слабого магнитного поля самой планеты, которое варьируется от приблизительно 25 микротел (мкТл) на экваторе до 65 мкТл на полюсах. Они также могут столкнуться с гораздо более слабыми магнитными полями, создаваемыми некоторыми искусственными технологиями, такими как линии электропередач, бытовая техника и мобильные телефоны.

На протяжении многих лет ученые изучали биологические эффекты такого низкого уровня магнетизма, но литература неоднородна. Хотя некоторые исследования предполагают, что магнитные поля могут влиять на биологические процессы, часто результаты не были воспроизведены или получены, говорит биолог и соавтор исследования Венди Бин из Университета Западного Мичигана. «Это не та область, которую изучают ведущие биологи».

Основная гипотеза о биологическом действии слабых магнитных полей (от среднего до 1 мТл) состоит в том, что они могут вызывать процесс, называемый рекомбинацией радикальных пар. В сущности, считается, что магнитное поле может изменить направление вращения электронов во внешних оболочках атомов, нарушая молекулярное спаривание таких атомов и способствуя образованию свободных радикалов. Например, в случае определенных молекул, содержащих кислород, это нарушение увеличит выработку активных форм кислорода (АФК).

Имея в виду этот возможный механизм, Бин и его коллеги исследовали влияние магнитного поля на биологическую систему, для которой, как известно, требуется АФК – регенерация у плоского червя плоского червя Schmidtea mediterranea .

Команда сначала ампутировала червей выше и ниже их питательных трубок (в середине их тел) и поместила фрагменты тела в культуральные чашки внутри электромагнитной катушки в камере с магнитным экранированием. Таким образом, фрагменты червя подвергались воздействию ряда статических слабых магнитных полей в течение трех дней – времени, обычно необходимого для образования клеточной массы (бластемы) в месте раны.

Они обнаружили, что магнитные поля между 100 и 400 мкТл ингибировали рост бластем по сравнению с магнитными полями, создаваемыми полями эквивалентными Земле (45 мкТл), и что магнитное поле 500 мкТ увеличивало рост бластемы. Различия в росте, наблюдаемые при 200 мкТл (сила, при которой наблюдалось пиковое торможение) и 500 мкТл, были связаны с различиями в уровнях АФК, которые были ниже нормы у животных, подвергшихся воздействию 200 мкТл, и выше нормы у 500 мкТ- выставленные животные.

Почему эти неожиданные и разные эффекты на уровень АФК видны при различной напряженности поля, неясно. Одна из возможностей, объясняет Бен Гринебаум , заслуженный физик из Университета Висконсина, который не был частью исследовательской группы, состоит в том, что, хотя определенное количество магнитной энергии может отражать направление вращения электронов, другие энергетические уровни могут «перевернуть его назад, Это означает, что могут наблюдаться нелинейные результаты.

Снижение роста бластемы, наблюдаемое у 200-мкт-червей, также было связано с уменьшением пролиферации стволовых клеток и снижением уровня стресс-белка, вызванного АФК. Более того, искусственное повышение уровня АФК у животных, подвергшихся воздействию 200 мкТл, спасло рост бластемы, предоставив доказательства того, что АФК действительно являются медиаторами воздействия магнитного поля, хотя и не совсем так, как предсказывает гипотеза рекомбинации радикальной пары.

Очевидно, что многое еще предстоит понять о том, как именно молекулы и атомы подвержены воздействию магнитных полей, но результаты показывают, что в конечном итоге можно использовать такие силы для манипулирования или лечения тканей, говорит Гринебаум. Остальные фундаментальные вопросы, говорит он, «Что, черт возьми, здесь происходит, и как мы можем это использовать?»

А.В. Ван Хуйзен и др., «Слабые магнитные поля изменяют опосредованный стволовыми клетками рост», Science Advances , 5: eaau7201, 2019.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *