Kiiritusravi on üks levinumaid vähiravimeetodeid, mis pikendab tõhusalt vähihaigete elulemust ja suurendab paranemismäära. Siiski on kiiritusravist põhjustatud luukahjustused – sealhulgas luumassi vähenemine, luude suurenenud haprus ning suurem luumurdude ja osteonekroosi risk – endiselt levinud probleem, millel puuduvad praegu tõhusad vastumeetmed.
Kiirgus põhjustab selle kahjustuse, pärssides luud moodustavate rakkude, mida nimetatakse osteoblastideks, kasvu, ellujäämist ja küpsemist, pärssides seega luu moodustumist. Üheks võimalikuks abinõuks võiks olla kokkupuude mitteinvasiivsete elektromagnetväljadega (EMF), mis teadaolevalt stimuleerivad osteoblastide kasvu ja diferentseerumist ning võivad leevendada kiiritamise mõju. Nüüd on Hiina uurimisrühm tuvastanud optimaalse elektromagnetväljade lainekuju, et maksimeerida sellise ravi efektiivsust, teatades uurimistulemustest Teadus ettemaksed.
Da Jing, alates Neljas sõjameditsiini ülikoolja kolleegid allutasid luurakud esmakordselt EMF-stimulatsioonile, kasutades erinevaid lainekujusid, sealhulgas sinusoidset EMF-i, ühe impulss-EMF-i ja impulss-purske EMF-i (PEMF). Rakkude vastuse hindamiseks jälgisid nad reaalajas rakusisest kaltsiumiooni (Ca2+) signaalimine, mis on raku üks varasemaid reaktsioone välistele stiimulitele.
Meeskond leidis, et PEMF indutseeris tugevama intratsellulaarse Ca2+ signaaliülekanne kiiritatud osteoblastides kui teised lainekujud, mida iseloomustab ainulaadne Ca2+ võnkumised mitme Ca2+ naelu. Täiendavad analüüsid näitasid, et varem tuvastamata PEMF-lainekuju magnetvälja intensiivsusega 2 mT ja sagedusega 15 Hz kutsus esile osteoblastides tugevaima vastuse. Seevastu see PEMF-i lainekuju ei mõjutanud muud tüüpi kiiritatud luurakke (osteoklastid ja osteotsüüdid).
Järgmisena uurisid teadlased, kas nende optimaalsete parameetrite abil manustatud PEMF võib leevendada kiirgusest põhjustatud luukadu. in vivo. Rottidega läbiviidud uuringutes avaldasid nad ühe tagajäseme kahe 8 Gy fookuskaugusega kiirgusdoosi (ühepäevase vahega) ja kasutasid luustruktuuri hindamiseks 45 päeva hiljem mikro-CT-d. Kiiritatud jäsemetel ilmnes märkimisväärne trabekulaarne luukadu, sealhulgas luumahu fraktsiooni ja luu mineraalse tiheduse vähenemine ligikaudu 50% võrra võrreldes kiiritamata poolega.
Teine rühm rotte sai iga päev kogu keha PEMF-i (2 tundi päevas) 45 päeva jooksul pärast kiiritamist. See ravi taastas kiiritatud tagajäsemete luumassi ja mehaanilised omadused kiiritamata jäsemete tasemele, päästes osteoblastid. Töörühm märgib, et PEMF ei mõjutanud loomade kehakaalu ega toidutarbimist.
Olles näidanud, et kokkupuude PEMF-iga võib leevendada kiirgusest põhjustatud luukadu, on samuti oluline, et PEMF ei mõjutaks kasvaja ravi negatiivselt. Seda silmas pidades võrdlesid teadlased osteoblastide ja erinevate kasvajarakkude (rinnavähk, käärsoolevähk, pahaloomuline melanoomi ja osteosarkoomirakud) tundlikkust PEMF-iga.
Kiiritamine vähendas rakkude elujõulisust ja soodustas apoptoosi kõigis rakutüüpides. Oluline on see, et kuigi PEMF parandas osteoblastide elujõulisust ja inhibeeris osteoblastide apoptoosi, ei mõjutanud see ühelgi ajahetkel ühegi kasvajaraku elujõulisust ega apoptoosi.
Elav bioink võib parandada luude paranemist ja taastumist
Teadlased omistavad selle selektiivsuse primaarsete ripsmete olemasolule – sensoorsetele organellidele, mis tuvastavad ja tõlgivad rakuväliseid mehaanilisi näpunäiteid –, mis toimivad PEMF-anduritena. Neid primaarseid ripsmeid on osteoblastides väga palju, kuid enamikus kasvajarakkudes puuduvad. Katses, kus primaarsete ripsmete teke kiiritatud osteoblastides blokeeriti, kadus PEMF-i vahendatud osteoblastide elulemuse ja diferentseerumise suurenemine peaaegu täielikult.
"Arvestades, et kõigi luurakkude tüüpide hulgas on osteoblastid eriti tundlikud kiirguse suhtes, tundub see PEMF-i režiim, mis kutsub esile osteoblastide spetsiifilise aktivatsiooni, olevat paljulubav ja väga tõhus lähenemisviis kiirgusest põhjustatud luukahjustuste vastu," järeldavad teadlased.
