Uma breve revisão sobre a influência dos campos magnéticos nas doenças neurológicas, parte 1

1. Resumo

Este estudo revisa o uso de campos magnéticos e eletromagnéticos (CEM), campos eletromagnéticos pulsados ​​(PEMF) e estimulação magnética transcraniana (EMT) na doença de Parkinson, doença de Alzheimer (DA) ou esclerose múltipla (EM).

A doença de Parkinson é uma doença neurodegenerativa caracterizada por rigidez, tremores e movimentos lentos. No entanto, o que muitas pessoas não sabem é que a doença de Parkinson também pode causar problemas de memória e capacidades cognitivas. Porém, não devemos deixar que essas notícias negativas nos desanimem, principalmente quando percebemos que podemos tomar medidas para melhorar nossa saúde cognitiva.

Primeiro, devemos compreender como a doença de Parkinson afeta a nossa memória e capacidades cognitivas. Embora a situação seja diferente para cada pessoa, alguns pacientes podem apresentar deterioração da memória, pensamento lento, falta de atenção e dificuldade de raciocínio abstrato. Estes problemas podem afectar seriamente a vida quotidiana, o que torna o tratamento da doença de Parkinson mais complicado.

No entanto, devemos lembrar que a doença de Parkinson não significa necessariamente que toda a memória e capacidades cognitivas serão perdidas. Os pesquisadores encontraram algumas maneiras de melhorar a saúde cognitiva, que também podem ser utilizadas por pessoas com doença de Parkinson. Esses métodos incluem:

1. Realize treinamento cognitivo

O treinamento cognitivo pode ajudar a fortalecer e desafiar as habilidades cognitivas do cérebro, incluindo memória, atenção e habilidades de pensamento. Estudos também mostraram que o treinamento cognitivo pode melhorar a função cognitiva e a qualidade de vida em pessoas com doença de Parkinson.

2. Mantenha-se saudável

A saúde física tem um grande impacto na função cognitiva, por isso é muito importante manter uma boa experiência e praticar exercícios moderados. Foi demonstrado que exercícios cardiopulmonares de longo prazo, como corrida e ciclismo, melhoram a função cognitiva.

3. Interação social

A interação social é fundamental para a saúde cognitiva de muitas pessoas. Mesmo com a doença de Parkinson, podemos permanecer conectados com outras pessoas e fortalecer as interações sociais, reduzindo assim o risco de deterioração cognitiva.

Em suma, a doença de Parkinson pode afetar a memória e a capacidade cognitiva, mas não perdemos necessariamente a memória e a capacidade cognitiva. Podemos melhorar nossa capacidade cognitiva por meio do treinamento cognitivo, mantendo a saúde física e a interação social para manter uma vida saudável e ativa. Vamos acreditar nas nossas capacidades, enfrentar os desafios de forma positiva e seguir em frente. Percebe-se que precisamos melhorar a memória, e Cistanche pode melhorar significativamente a memória porque Cistanche é uma medicina tradicional chinesa com muitos efeitos únicos, um dos quais é melhorar a memória. A eficácia do Cistanche vem dos vários ingredientes ativos que contém, incluindo ácido tânico, polissacarídeos, glicosídeos flavonóides, etc., que podem promover a saúde do cérebro de várias maneiras.

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A introdução fornece uma revisão de EMF, PEMF e TMS com base em observações clínicas. Isto é seguido por uma descrição dos princípios básicos desses tratamentos e uma revisão da literatura sobre possíveis mecanismos que descrevem o acoplamento desses tratamentos com respostas biológicas.

Esses mecanismos de resposta incluem a membrana celular e seus receptores, canais e bombas incorporados, bem como cascatas de sinalização dentro da célula e ligações com organelas celulares.

Também discutimos a contribuição magnética para o acoplamento de EMF e a recente descoberta do criptocromo como um suposto magnetosensor.

Nossa conclusão resume a complexa rede de fatores causais desencadeados por CEM, como aqueles que surgem da membrana celular através de cascatas de sinalização para espécies radicais de oxigênio, óxido nítrico, fatores de crescimento, criptocromos e outros mecanismos que envolvem alterações epigenéticas e genéticas.

2. Introdução

A estimulação magnética transcraniana (EMT) tem sido reconhecida como uma nova ferramenta terapêutica neurológica e psiquiátrica útil no tratamento de diversas doenças neurológicas porque é não invasiva e indolor, ao mesmo tempo que estimula regiões específicas do cérebro [1, 2].

No entanto, os efeitos dos campos eletromagnéticos (CEM) nos sistemas moleculares e biológicos ainda não são completamente compreendidos. Sabe-se que os "efeitos de janela" estão presentes dependendo do comprimento de onda e da intensidade e, por causa disso, os efeitos dos CEM podem variar de benéficos a adversos. [3].

Este efeito descreve o fenômeno em que existem amplitudes específicas de valores de frequência, nas quais a resposta do sistema biológico é ativada, enquanto outras amplitudes ou frequências podem inibir o mesmo sistema biológico [4].

Nesta revisão, estudamos o impacto da terapia magnética em 3 doenças neurológicas com alto impacto socioeconômico: doença de Parkinson (DP), doença de Alzheimer (DA) e esclerose múltipla (EM).

Citamos apenas os estudos que relacionam essas doenças com a terapia magnética. Concentramos nossos esforços nos estudos envolvidos no acoplamento de campos eletromagnéticos (EMF) (de baixa frequência), campos eletromagnéticos pulsados ​​(PEMF) e estimulação magnética transcraniana (TMS) para determinar os efeitos fisiopatológicos na biologia celular e molecular.

A terapia magnética usada para reabilitação de AVC e seus efeitos em variáveis ​​como intensidade de AVC e tempos de regeneração também estão incluídos nesta revisão [5].

3. Aspectos técnicos

Nesta revisão, estudamos o tratamento de “terapia de campo magnético” com EMF, PEMF ou TMS. A TMS pode ser aplicada em pulsos únicos, múltiplos ou repetitivamente (EMTr, aplicada em frequências baixas ou altas).

Na estimulação theta-burst (TBS), existem três pulsos 50-Hz aplicados a 5 Hz por 20–40 segundos como TBS contínuo (cTBS) ou como TBS intermitente (iTBS) [6, 7]. Um campo magnético é produzido com uma bobina, simples ou em forma de borboleta.

As linhas de fluxo passam perpendicularmente ao plano da bobina que normalmente é colocada tangencialmente ao couro cabeludo. A intensidade do campo magnético pode atingir aproximadamente 2 Tesla e normalmente dura aproximadamente 100 ms.

O campo magnético induz um campo elétrico que é perpendicular a este plano. Este campo elétrico excita neurônios e correntes são induzidas levando a potenciais evocados motores [8]. Pulsos pareados levam a uma curta inibição e facilitação intracortical que reflete a ação dos interneurônios corticais [9].

4. Doenças e campos magnéticos

Os efeitos clínicos positivos da TMS na doença de Parkinson foram relatados em várias revisões [10–15]. O tratamento com TMS foi superior ao placebo [14] em pacientes com doença leve que apresentam maior potencial para reabilitação neural [15].

O tratamento com TMS melhorou os escores de mobilidade e atividades da vida diária no grupo de pacientes mais ativos [12]. Além disso, o TMS semanal (densidade de fluxo de pico tesla) reduziu a frequência de congelamento e queda [16].

Não apenas os sintomas clínicos do Parkinson podem ser aliviados pela EMT [11], mas também a concentração de dopamina e ácido homovanílico no líquido cefalorraquidiano lombar também tende a retornar aos valores normais [17, 18].

O aumento da percepção reduzida do cheiro após apenas 7 HzEMF representa o efeito janela do EMF, especificamente, a liberação de dopamina e a subsequente ativação dos receptores D2 da dopamina no bulbo olfatório [19].

Na doença de Parkinson, existem dois mecanismos propostos para o acoplamento de campos eletromagnéticos: espécies radicais de oxigênio (ROS) e o efeito das ERO no potencial de membrana (ver Seção Principal) [20, 21].

A influência dos campos eletromagnéticos no potencial de membrana e na excitabilidade cortical também é mencionada em estudos clínicos de DA por Lopez et al. [22]. A terapia TMS tem sido associada à "religação cortical" ou "plasticidade sináptica". Esses fenômenos também são revisados ​​neste manuscrito em combinação com o tratamento do envelhecimento cerebral [23–25].

Clinicamente, foi descoberto em pacientes com DA que a aplicação de TMS repetitiva pode restaurar ou compensar transitoriamente funções cognitivas danificadas [26]. Também foi relatado que em pacientes com DA, a aplicação de campos magnéticos pulsados ​​tridimensionais (3D) reduz a inflamação e produz efeitos vasodilatadores que, por sua vez, melhoram a circulação sanguínea, provavelmente devido à liberação de óxido nítrico (NO) [27].

Nas células mononucleares do sangue periférico de pacientes com DA, Capelli et al. [28] testaram a capacidade do PEMF de baixa frequência de modular a expressão gênica em funções celulares que são desreguladas na DA (ou seja, enzima de clivagem da proteína precursora de amiloide do sítio beta1 ou BACE1).

Esses investigadores observaram que o LF-PEMF pode estimular a regulação epigenética mediada por miRNAs, o que pode levar a um reequilíbrio das vias desreguladas.

A expressão de proteínas típicas da DA, como a tau, mostrou os efeitos positivos da EMTr com frequências baixas e altas em estudos em modelos de camundongos com DA [24]. A EM não é uma doença neurodegenerativa típica devido ao envolvimento do sistema imunológico, que ataca as fibras nervosas. 'bainha de mielina [29].

É relatado que na EM, o EMF exerce efeitos terapêuticos através da modulação de células imuno-relevantes [30]. Outra característica encontrada em pacientes com EM é a redução do oxigênio no sangue, a redução da circulação sanguínea e o comprometimento do metabolismo celular.

Sakamoto e colaboradores descobriram que a aplicação de campos magnéticos com baixa frequência e intensidade melhora esses parâmetros e reduz os sintomas da EM [31]. Baixos níveis de NO também foram encontrados no cérebro de pacientes com EM [32, 33].

Após a aplicação de campos magnéticos, este parâmetro é normalizado em modelos de células [34, 35].

O duplo papel do NO é discutido na transmissão da dor [35], pois o NO inibe a nocicepção no sistema nervoso periférico e central, além de mediar o efeito analgésico dos opioides e outras substâncias analgésicas. Hochsprunget al. [36] descobriram que o tratamento com PEMF pode ser eficaz na redução da dor em pacientes com EM, utilizando transmissão monopolardielétrica de campos eletromagnéticos pulsados.

Em resumo, vários parâmetros clínicos são alterados positivamente após terapia eletromagnética em pacientes com doenças neurodegenerativas.

5. Princípios básicos

Os campos magnéticos variantes no tempo produzem forças sobre as cargas e são mais eficazes que os campos magnéticos estáticos [37]. A dependência temporal do campo magnético (B(t)) induz um campo elétrico (E) de acordo com a lei de Faraday: CurlE=–1/c dB/dt.

Nesta equação, o vetor E representa o campo elétrico, o vetor B representa a indução magnética e B=H + 4πM. No presente caso, não há magnetização (M) e, portanto, o campo elétrico induzido (E) é gerado completamente pelo campo magnético dependente do tempo H(t).

O símbolo c é a velocidade da luz. Os campos magnéticos oscilatórios no tempo induzem correntes parasitas intracelulares, que, de acordo com a regra de Lentz, neutralizam a mudança do campo magnético externo. As correntes parasitas aparecem em materiais que são eletricamente condutores, especialmente nas membranas celulares.

Campos magnéticos estáticos produzem forças sobre partículas carregadas em movimento. Como as membranas plasmáticas celulares estão em constante movimento, mesmo os campos magnéticos estáticos produzem forças que variam no tempo nas partículas carregadas no cérebro [38, 39].

6. Locais nos níveis celular e molecular para acoplamento de EMF

Íons carregados como sódio, potássio, cálcio e magnésio estão presentes em todos os tecidos do corpo. A maioria das biomoléculas possui cargas e, portanto, podem ser diretamente influenciadas por campos elétricos [40, 41].

Em geral, existem vários métodos para acoplar campos elétricos, por exemplo, por canais de cálcio dependentes de voltagem, porções carregadas inespecíficas como Ca2+ ou outros receptores, acoplamento por precessão de Larmor, etc.

A membrana celular e suas moléculas incorporadas são os candidatos mais relevantes para o acoplamento EMF devido ao gradiente muito alto do campo elétrico neste local [40]. A membrana celular gera um potencial de repouso que vem da segregação de concentrações de íons carregados por máquinas moleculares, como bombas, transportadores e canais de íons amplamente situados dentro da membrana plasmática [41].

Levin e colaboradores mostraram que a despolarização artificial mantém as células em um estado indiferenciado e proliferativo, enquanto a hiperpolarização artificial acelera a diferenciação [42]. Uma mudança entre estados patológicos (por exemplo, inflamados) e normais pode ser provocada por alterações externas no potencial da membrana [43, 44]. EMF, PEMF e TMS [45] podem influenciar esse potencial de repouso.

Microdomínios de canais iônicos e transportadores são distribuídos em padrões por toda a superfície bidimensional da membrana celular [41, 42]. Dentro da membrana, o PEMF pode ativar canais de cálcio dependentes de voltagem (VGCC) [46] (Fig. 1).

A partir desses canais, processos específicos de amplificação de sinal transportam efeitos mediados pela membrana para o interior da célula [47, 48]. Durante a estimulação TMS do córtex, os neurônios ficam mais excitáveis ​​quando seu potencial de membrana está logo abaixo do limiar, mas não descarregando [45].

Foi demonstrado que o TMS atua mais diretamente nas camadas superficiais do córtex, onde um campo elétrico induzirá uma mudança no potencial transmembrana de repouso ao sobrepor um potencial transmembrana induzido eletricamente [25].

Quando a corrente elétrica penetra na membrana, uma membrana neuronal pode ser despolarizada e/ou hiperpolarizada em relação ao seu valor de repouso, o que causa excitação ou inibição da célula. Isso pode levar a efeitos secundários de treinamento dos neurônios, evocando novas conexões sinápticas, também por meio de potenciação de longo prazo e ativação de uma família de tirosinequinases (por exemplo, Fyn) (49, 50) (Fig. 1).

Os efeitos do treinamento são especialmente importantes para o cérebro envelhecido. Os marcadores sinápticos aprimorados por TMS ativam a via do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) - receptor de tropomiosina quinase B (TrkB) (Fig. 1), bem como a quinase Fyn a jusante, melhorando a transmissão sináptica glutamatérgica e aumentando a fosforilação das subunidades de N-metil-D receptores -aspartato (NMDA) no hipocampo [23].

Isto sugere que esses eventos levam a mudanças na plasticidade estrutural no hipocampo envelhecido e melhoram a função cognitiva. No córtex do cérebro do rato, os campos TMS estimulam outros neurônios que inibem a atividade dos dendritos dos neurônios dentro das camadas mais profundas do córtex [51].

Esse processo de inibição depende de um tipo de proteína receptora nos dendritos denominada receptores GABAB (ácido gama-aminobutírico). O bloqueio desses receptores evita que a estimulação magnética transcraniana altere a atividade das regiões cerebrais estimuladas.

O padrão topográfico da membrana celular pode codificar informações adicionais [42, 45]. Por exemplo, padrões de flutuação molecular e ritmos específicos que variam no tempo podem melhorar essas informações [52] e, consequentemente, a relação sinal-ruído pode ser reduzida significativamente.

Para o acoplamento de EMF, uma geometria celular descontínua com receptores agrupados favorece a detecção de EF (53). Especificamente, se os canais de Ca 2+ operados por macrófagos estiverem agrupados dentro dos lamelipódios, a inibição desses canais abole sua resposta de migração. Em relação à geometria celular e às saliências como microvilosidades, a formação de tais estruturas pode ser induzida por EMF (por exemplo, a 1 Hz e campo 2-V/cm em macrófagos [54]).

Nos osteoblastos de ratos, as vias provocadas pelo PEMF podem ser abolidas com o knockdown dos cílios primários por interferência de RNA (55). Em contraste, estruturas semelhantes a microvilosidades podem ser danificadas por frequências PEMF entre 50 e 70 Hz (campo 0,6-V/cm). É digno de nota que uma perda de tais estruturas e um colapso da membrana apical são encontrados nas células do endoderma do saco vitelino embrionário [56].

Nas mitocôndrias, um potencial de membrana muito alto está normalmente presente, já que o potencial da membrana externa mede 180–220 mV em comparação com o potencial de repouso máximo de 70–90 mV da membrana plasmática da célula (57).

Usando sensores "nano seixo", Tyner et al. [58] e Lee e Kopelman [59] descobriram que o potencial de membrana das mitocôndrias se espalha a uma distância maior do que o previsto usando os parâmetros de proteção e amortecimento pelo movimento browniano estocástico de moléculas aleatórias de água.

Assim, a terapia magnética também pode afetar a função mitocondrial, e isso pode levar a alterações na produção de ERO e NO (veja abaixo).

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