A sugárterápia az egyik leggyakoribb rákkezelés, amely hatékonyan meghosszabbítja a túlélési időt és növeli a rákos betegek gyógyulási arányát. Azonban a sugárterápia által kiváltott csontkárosodás – beleértve a csökkent csonttömeget, a csontok megnövekedett törékenységét, valamint a törések és az oszteonekrózis fokozott kockázatát – továbbra is gyakori probléma, amelyre jelenleg hiányoznak hatékony ellenintézkedések.
A sugárzás azáltal okozza ezt a károsodást, hogy gátolja az oszteoblasztoknak nevezett csontképző sejtek növekedését, túlélését és érését, így gátolja a csontképződést. Az egyik lehetséges gyógymód a nem invazív elektromágneses mezőknek (EMF) való kitettség lehet, amelyekről ismert, hogy serkentik az oszteoblasztok növekedését és differenciálódását, és mérsékelhetik a besugárzás hatásait. Most egy kínai kutatócsoport azonosította az optimális EMF hullámformát az ilyen kezelések hatékonyságának maximalizálására, és beszámolt az eredményekről Tudomány előlegek.
Da Jing, honnan Negyedik Katonai Orvostudományi Egyetem, és munkatársai először vetettek alá csontsejteket EMF-stimulációnak különféle hullámformák segítségével, beleértve a szinuszos EMF-et, az egyszeri impulzusú EMF-et és az impulzus-burst EMF-et (PEMF). A sejtek válaszának felmérésére valós idejű intracelluláris kalciumiont (Ca2+) jelátvitel, az egyik legkorábbi sejtválasz a külső ingerekre.
A csapat azt találta, hogy a PEMF erősebb intracelluláris Ca-t indukált2+ jelátvitel a besugárzott oszteoblasztokban, mint a többi hullámforma, amelyet egyedi Ca jellemez2+ oszcillációk többszörös Ca-val2+ tüskék. A további elemzések azt mutatták, hogy a korábban azonosítatlan PEMF hullámforma 2 mT mágneses térintenzitású és 15 Hz frekvenciájú oszteoblasztokban váltotta ki a legerősebb választ. Ezzel szemben ez a PEMF hullámforma nem volt hatással más típusú besugárzott csontsejtekre (oszteoklasztokra és oszteocitákra).
Ezután a kutatók azt vizsgálták, hogy az ezekkel az optimális paraméterekkel szállított PEMF csökkentheti-e a sugárzás által kiváltott csontvesztést. in vivo. Patkányokon végzett vizsgálatok során az egyik hátsó végtagot két 8 Gy-es fokális sugárzásnak tették ki (egy napos különbséggel), majd 45 nappal később mikro-CT-vel mérték fel a csontszerkezetet. A besugárzott végtagok jelentős trabekuláris csontvesztést mutattak, beleértve a csonttérfogat-frakció és a csont ásványianyag-sűrűségének körülbelül 50%-os csökkenését a nem besugárzott oldalhoz képest.
A patkányok második csoportja napi teljes test PEMF-et kapott (2 óra/nap) a besugárzást követő 45 napon keresztül. Ez a kezelés az oszteoblasztok megmentésével visszaállította a besugárzott hátsó végtagok csonttömegét és mechanikai tulajdonságait a nem besugárzott végtagok szintjére. A csapat megjegyzi, hogy a PEMF nem volt hatással az állatok testsúlyára vagy táplálékfelvételére.
Miután kimutatták, hogy a PEMF-expozíció mérsékelheti a sugárzás által kiváltott csontvesztést, az is lényeges, hogy a PEMF ne befolyásolja hátrányosan a daganatkezelést. Ezt szem előtt tartva a kutatók az oszteoblasztok és különféle daganatos sejtek (emlőrák, vastagbélrák, rosszindulatú melanoma és osteosarcoma sejtek) érzékenységét hasonlították össze a PEMF-fel.
A besugárzás csökkentette a sejtek életképességét és elősegítette az apoptózist minden sejttípusban. Lényeges, hogy bár a PEMF javította az oszteoblasztok életképességét és gátolta az oszteoblasztok apoptózisát, egyetlen időpontban sem volt hatással az életképességre vagy az apoptózisra egyik tumorsejtben sem.
Az élő bioink fokozhatja a csontjavulást és a regenerációt
A kutatók ezt a szelektivitást az elsődleges csillók jelenlétének tulajdonítják – olyan érzékszervek, amelyek észlelik és lefordítják az extracelluláris mechanikai jeleket –, amelyek PEMF-érzékelőként működnek. Ezek az elsődleges csillók nagy mennyiségben fordulnak elő az oszteoblasztokban, de a legtöbb tumorsejtben hiányoznak. Egy kísérletben, ahol a besugárzott oszteoblasztokban a primer csillók keletkezését blokkolták, az osteoblastok túlélése és differenciálódása PEMF által közvetített növekedése szinte teljesen eltűnt.
"Tekintettel arra, hogy az összes csontsejttípus közül az oszteoblasztok különösen érzékenyek a sugárzásra, ez a PEMF-kezelés, amely az oszteoblasztok specifikus aktiválását idézi elő, ígéretes és rendkívül hatékony megközelítésnek tűnik a sugárzás által kiváltott csontkárosodás ellen" - állapítják meg a kutatók.
