Η ακτινοθεραπεία είναι μια από τις πιο κοινές θεραπείες για τον καρκίνο, η οποία παρατείνει αποτελεσματικά τους χρόνους επιβίωσης και αυξάνει τα ποσοστά ίασης για τους καρκινοπαθείς. Ωστόσο, η οστική βλάβη που προκαλείται από την ακτινοθεραπεία – συμπεριλαμβανομένης της μειωμένης οστικής μάζας, της αυξημένης ευθραυστότητας των οστών και του υψηλότερου κινδύνου καταγμάτων και οστεονέκρωσης – παραμένει ένα κοινό πρόβλημα που επί του παρόντος δεν διαθέτει αποτελεσματικά αντίμετρα.
Η ακτινοβολία προκαλεί αυτή τη βλάβη καταστέλλοντας την ανάπτυξη, την επιβίωση και την ωρίμανση των οστικών κυττάρων που ονομάζονται οστεοβλάστες, αναστέλλοντας έτσι τον σχηματισμό οστών. Μια πιθανή θεραπεία θα μπορούσε να είναι η έκθεση σε μη επεμβατικά ηλεκτρομαγνητικά πεδία (EMFs), τα οποία είναι γνωστό ότι διεγείρουν την ανάπτυξη και τη διαφοροποίηση των οστεοβλαστών και θα μπορούσαν να μετριάσουν τις επιπτώσεις της ακτινοβολίας. Τώρα μια ερευνητική ομάδα στην Κίνα έχει εντοπίσει τη βέλτιστη κυματομορφή EMF για να μεγιστοποιήσει την αποτελεσματικότητα μιας τέτοιας θεραπείας, αναφέροντας τα ευρήματα στο Προκαταβολές Επιστήμη.
Ντα Τζινγκ, από Τέταρτο Στρατιωτικό Ιατρικό Πανεπιστήμιο, και οι συνάδελφοι υπέβαλαν αρχικά τα οστικά κύτταρα σε διέγερση EMF χρησιμοποιώντας διάφορες κυματομορφές, συμπεριλαμβανομένου του ημιτονοειδούς EMF, του μονοπαλμικού EMF και του παλμικού παλμικού EMF (PEMF). Για να αξιολογήσουν την απόκριση των κυττάρων, παρακολούθησαν σε πραγματικό χρόνο το ενδοκυτταρικό ιόν ασβεστίου (Ca2+) σηματοδότηση, μια από τις πρώτες κυτταρικές αποκρίσεις σε εξωτερικά ερεθίσματα.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι το PEMF προκάλεσε πιο ισχυρό ενδοκυτταρικό Ca2+ σηματοδότηση σε ακτινοβολημένους οστεοβλάστες από τις άλλες κυματομορφές, που χαρακτηρίζονται από μοναδικό Ca2+ ταλαντώσεις με πολλαπλά Ca2+ αιχμές. Περαιτέρω αναλύσεις έδειξαν ότι μια προηγουμένως μη αναγνωρισμένη κυματομορφή PEMF με ένταση μαγνητικού πεδίου 2 mT και συχνότητα 15 Hz προκάλεσε την ισχυρότερη απόκριση στους οστεοβλάστες. Αντίθετα, αυτή η κυματομορφή PEMF δεν είχε καμία επίδραση σε άλλους τύπους ακτινοβολημένων οστικών κυττάρων (οστεοκλάστες και οστεοκύτταρα).
Στη συνέχεια, οι ερευνητές διερεύνησαν εάν το PEMF που χορηγήθηκε χρησιμοποιώντας αυτές τις βέλτιστες παραμέτρους θα μπορούσε να μειώσει την οστική απώλεια που προκαλείται από την ακτινοβολία ίη νίνο. Σε μελέτες σε αρουραίους, εξέθεσαν ένα οπίσθιο άκρο σε δύο δόσεις εστιακής ακτινοβολίας 8 Gy (με διαφορά μίας ημέρας) και χρησιμοποίησαν μικρο-CT για να αξιολογήσουν τη δομή των οστών 45 ημέρες αργότερα. Τα ακτινοβολημένα άκρα εμφάνισαν σημαντική απώλεια δοκιδωτής οστού, συμπεριλαμβανομένης μιας μείωσης περίπου 50% στο κλάσμα του όγκου των οστών και στην οστική πυκνότητα σε σύγκριση με την μη ακτινοβολημένη πλευρά.
Μια δεύτερη ομάδα αρουραίων έλαβε καθημερινά PEMF ολόκληρου του σώματος (2 ώρες/ημέρα) για τις 45 ημέρες μετά την ακτινοβόληση. Αυτή η θεραπεία επανέφερε την οστική μάζα και τις μηχανικές ιδιότητες στα ακτινοβολημένα οπίσθια άκρα στο επίπεδο των μη ακτινοβολημένων άκρων, με τη διάσωση των οστεοβλαστών. Η ομάδα σημειώνει ότι το PEMF δεν είχε καμία επίδραση στο σωματικό βάρος των ζώων ή στην πρόσληψη τροφής.
Έχοντας δείξει ότι η έκθεση σε PEMF θα μπορούσε να μειώσει την οστική απώλεια που προκαλείται από την ακτινοβολία, είναι επίσης σημαντικό το PEMF να μην επηρεάζει δυσμενώς τη θεραπεία του όγκου. Έχοντας αυτό κατά νου, οι ερευνητές συνέκριναν την ευαισθησία των οστεοβλαστών και διαφόρων καρκινικών κυττάρων (καρκίνος του μαστού, καρκίνος του παχέος εντέρου, κακοήθους μελανώματος και κύτταρα οστεοσαρκώματος) με το PEMF.
Η ακτινοβόληση μείωσε τη βιωσιμότητα των κυττάρων και προώθησε την απόπτωση σε όλους τους τύπους κυττάρων. Είναι σημαντικό, αν και το PEMF βελτίωσε τη βιωσιμότητα των οστεοβλαστών και ανέστειλε την απόπτωση των οστεοβλαστών, δεν είχε καμία επίδραση στη βιωσιμότητα ή την απόπτωση σε κανένα από τα καρκινικά κύτταρα σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή.
Το ζωντανό βιοϊνκ θα μπορούσε να ενισχύσει την επισκευή και την αναγέννηση των οστών
Οι ερευνητές αποδίδουν αυτή την επιλεκτικότητα στην παρουσία πρωτογενών βλεφαρίδων – αισθητηριακών οργανιδίων που ανιχνεύουν και μεταφράζουν εξωκυτταρικά μηχανικά σημάδια – που λειτουργούν ως αισθητήρες PEMF. Αυτές οι πρωτογενείς βλεφαρίδες είναι πολύ άφθονες στους οστεοβλάστες, αλλά απουσιάζουν στα περισσότερα κύτταρα όγκου. Σε ένα πείραμα όπου η δημιουργία πρωτογενών βλεφαρίδων σε ακτινοβολημένους οστεοβλάστες μπλοκαρίστηκε, η μεσολαβούμενη από PEMF αύξηση στην επιβίωση και τη διαφοροποίηση των οστεοβλαστών εξαφανίστηκε σχεδόν εντελώς.
«Λαμβάνοντας υπόψη ότι, μεταξύ όλων των τύπων οστικών κυττάρων, οι οστεοβλάστες είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στην ακτινοβολία, αυτό το σχήμα PEMF, το οποίο προκαλεί την ειδική ενεργοποίηση των οστεοβλαστών, φαίνεται να είναι μια πολλά υποσχόμενη και εξαιρετικά αποτελεσματική προσέγγιση κατά της οστικής βλάβης που προκαλείται από την ακτινοβολία», καταλήγουν οι ερευνητές.
