Sädehoito on yksi yleisimmistä syövän hoidoista, joka pidentää tehokkaasti eloonjäämisaikoja ja lisää syöpäpotilaiden paranemisastetta. Sädehoidon aiheuttamat luuvauriot – mukaan lukien luumassan väheneminen, lisääntynyt luun hauraus ja suurempi murtumien ja osteonekroosin riski – ovat kuitenkin edelleen yleinen ongelma, jolle ei tällä hetkellä ole tehokkaita vastatoimia.
Säteily aiheuttaa tämän vaurion estämällä luuta muodostavien solujen, joita kutsutaan osteoblasteiksi, kasvun, eloonjäämisen ja kypsymisen, mikä estää luun muodostumista. Yksi mahdollinen parannuskeino voisi olla altistuminen ei-invasiivisille sähkömagneettisille kentille (EMF), joiden tiedetään stimuloivan osteoblastien kasvua ja erilaistumista ja jotka voivat lieventää säteilyn vaikutuksia. Nyt kiinalainen tutkimusryhmä on tunnistanut optimaalisen EMF-aaltomuodon, joka maksimoi tällaisen hoidon tehokkuuden. Tiede ennakot.
Da Jing, alkaen Neljäs sotilaslääketieteellinen yliopisto, ja kollegat altistivat ensin luusoluille EMF-stimuloinnin käyttämällä erilaisia aaltomuotoja, mukaan lukien sinimuotoinen EMF, yksipulssi-EMF ja pulssipurske EMF (PEMF). Solujen vasteen arvioimiseksi he seurasivat reaaliaikaista solunsisäistä kalsiumionia (Ca2+) signalointi, yksi varhaisimmista soluvasteista ulkoisiin ärsykkeisiin.
Ryhmä havaitsi, että PEMF indusoi voimakkaampaa solunsisäistä Ca2+ signalointi säteilytetyissä osteoblasteissa kuin muut aaltomuodot, joille on ominaista ainutlaatuinen Ca2+ värähtelyt useilla Ca2+ piikkejä. Lisäanalyysit osoittivat, että aiemmin tunnistamaton PEMF-aaltomuoto, jonka magneettikentän voimakkuus oli 2 mT ja taajuus 15 Hz, sai aikaan voimakkaimman vasteen osteoblasteissa. Sitä vastoin tällä PEMF-aaltomuodolla ei ollut vaikutusta muun tyyppisiin säteilytettyihin luusoluihin (osteoklasteihin ja osteosyytteihin).
Seuraavaksi tutkijat tutkivat, voisiko näillä optimaalisilla parametreilla annettu PEMF lieventää säteilyn aiheuttamaa luukatoa in vivo. Rotilla tehdyissä tutkimuksissa he altistivat yhden takaraajan kahdelle 8 Gy:n annokselle fokaalista säteilyä (yhden päivän välein) ja käyttivät mikro-CT:tä luun rakenteen arvioimiseksi 45 päivää myöhemmin. Säteilytetyissä raajoissa havaittiin merkittävää trabekulaarista luun menetystä, mukaan lukien noin 50 %:n lasku luun tilavuusosuudessa ja luun mineraalitiheydessä verrattuna säteilyttämättömään puoleen.
Toinen ryhmä rottia sai päivittäin koko kehon PEMF:ää (2 tuntia/päivä) 45 päivän ajan säteilytyksen jälkeen. Tämä hoito palautti säteilytettyjen takaraajojen luumassan ja mekaaniset ominaisuudet säteilyttämättömien raajojen tasolle pelastamalla osteoblasteja. Ryhmä huomauttaa, että PEMF:llä ei ollut vaikutusta eläinten painoon tai ravinnon saantiin.
Koska PEMF-altistus voi lieventää säteilyn aiheuttamaa luukatoa, on myös tärkeää, että PEMF ei vaikuta haitallisesti kasvaimen hoitoon. Tätä silmällä pitäen tutkijat vertasivat osteoblastien ja erilaisten kasvainsolujen (rintasyöpä, paksusuolensyöpä, pahanlaatuinen melanooma ja osteosarkoomasolut) herkkyyttä PEMF:ään.
Säteilytys vähensi solujen elinkelpoisuutta ja edisti apoptoosia kaikissa solutyypeissä. Ratkaisevaa on, että vaikka PEMF paransi osteoblastien elinkelpoisuutta ja esti osteoblastien apoptoosia, sillä ei ollut vaikutusta elinkelpoisuuteen tai apoptoosiin missään kasvainsoluissa missään vaiheessa.
Elävä bioink voi tehostaa luun korjausta ja uudistumista
Tutkijat pitävät tätä selektiivisyyttä PEMF-antureina toimivien primaaristen värekarvojen – sensoristen organellien, jotka havaitsevat ja kääntävät solunulkoisia mekaanisia vihjeitä – läsnäoloon. Näitä primaarisia värejä on runsaasti osteoblasteissa, mutta niitä ei ole useimmissa kasvainsoluissa. Kokeessa, jossa primaaristen värien muodostuminen säteilytetyissä osteoblasteissa estettiin, PEMF-välitteinen lisääntyminen osteoblastien eloonjäämisessä ja erilaistumisessa katosi lähes kokonaan.
"Kun otetaan huomioon, että kaikista luusolutyypeistä osteoblastit ovat erityisen herkkiä säteilylle, tämä PEMF-hoito, joka saa aikaan osteoblastien spesifisen aktivoitumisen, näyttää olevan lupaava ja erittäin tehokas lähestymistapa säteilyn aiheuttamaa luuvauriota vastaan", tutkijat päättelevät.
