Radioterapija je eno najpogostejših načinov zdravljenja raka, ki učinkovito podaljšuje čas preživetja in povečuje stopnjo ozdravitve bolnikov z rakom. Vendar pa poškodbe kosti, ki jih povzroči radioterapija – vključno z zmanjšano kostno maso, povečano krhkostjo kosti in večjim tveganjem za zlome in osteonekrozo – ostaja pogosta težava, ki trenutno nima učinkovitih protiukrepov.
Sevanje povzroči to škodo tako, da zavira rast, preživetje in zorenje celic, ki tvorijo kosti, imenovanih osteoblasti, in tako zavira tvorbo kosti. Eno od možnih rešitev bi lahko bila izpostavljenost neinvazivnim elektromagnetnim poljem (EMF), za katera je znano, da spodbujajo rast in diferenciacijo osteoblastov ter bi lahko ublažila učinke obsevanja. Raziskovalna skupina na Kitajskem je zdaj identificirala optimalno valovno obliko elektromagnetnega polja za povečanje učinkovitosti takšnega zdravljenja in poroča o ugotovitvah v Znanost Predplačila.
Da Jing, iz Četrta vojaška medicinska univerza, in sodelavci so najprej podvrgli kostne celice stimulaciji z elektromagnetnim poljem z uporabo različnih valovnih oblik, vključno s sinusoidnim elektromagnetnim poljem, elektromagnetnim poljem z enim impulzom in impulznim elektromagnetnim poljem (PEMF). Da bi ocenili odziv celic, so v realnem času spremljali intracelularni kalcijev ion (Ca2+) signalizacija, eden najzgodnejših celičnih odzivov na zunanje dražljaje.
Ekipa je ugotovila, da je PEMF induciral močnejši intracelularni Ca2+ signalizacijo v obsevanih osteoblastih kot druge valovne oblike, za katere je značilen edinstven Ca2+ nihanja z več Ca2+ konice. Nadaljnje analize so pokazale, da je prej neidentificirana valovna oblika PEMF z intenziteto magnetnega polja 2 mT in frekvenco 15 Hz izzvala najmočnejši odziv v osteoblastih. Nasprotno pa ta valovna oblika PEMF ni vplivala na druge vrste obsevanih kostnih celic (osteoklaste in osteocite).
Nato so raziskovalci raziskali, ali lahko PEMF, dostavljen z uporabo teh optimalnih parametrov, ublaži izgubo kosti, ki jo povzroči sevanje vivo. V študijah na podganah so eno zadnjo okončino izpostavili dvema odmerkoma žariščnega sevanja po 8 Gy (v razmiku enega dneva) in uporabili mikroCT za oceno strukture kosti 45 dni kasneje. Obsevane okončine so pokazale znatno izgubo trabekularne kosti, vključno s približno 50-odstotnim zmanjšanjem volumskega deleža kosti in mineralne gostote kosti v primerjavi z neobsevano stranjo.
Druga skupina podgan je dnevno prejemala PEMF celega telesa (2 uri/dan) 45 dni po obsevanju. To zdravljenje je povrnilo kostno maso in mehanske lastnosti v obsevanih zadnjih okončinah na raven neobsevanih okončin z reševanjem osteoblastov. Ekipa ugotavlja, da PEMF ni vplival na telesno težo ali vnos hrane živali.
Ker smo pokazali, da lahko izpostavljenost PEMF ublaži izgubo kosti, ki jo povzroči sevanje, je prav tako bistveno, da PEMF ne vpliva negativno na zdravljenje tumorja. S tem v mislih so raziskovalci primerjali občutljivost osteoblastov in različnih tumorskih celic (rak dojke, rak debelega črevesa, maligni melanom in celice osteosarkoma) na PEMF.
Obsevanje je zmanjšalo sposobnost preživetja celic in spodbudilo apoptozo v vseh tipih celic. Bistveno je, da čeprav je PEMF izboljšal sposobnost preživetja osteoblastov in zaviral apoptozo osteoblastov, ni vplival na sposobnost preživetja ali apoptozo v kateri koli tumorski celici v nobenem trenutku.
Živo biočrnilo bi lahko izboljšalo popravilo in regeneracijo kosti
Raziskovalci to selektivnost pripisujejo prisotnosti primarnih cilij – senzoričnih organelov, ki zaznavajo in prevajajo zunajcelične mehanske znake – ki delujejo kot PEMF senzorji. Te primarne migetalke so v osteoblastih zelo bogate, v večini tumorskih celic pa jih ni. V poskusu, kjer je bila tvorba primarnih cilij v obsevanih osteoblastih blokirana, je povečanje preživetja in diferenciacije osteoblastov, posredovano s PEMF, skoraj popolnoma izginilo.
"Glede na to, da so med vsemi tipi kostnih celic osteoblasti še posebej občutljivi na sevanje, se ta režim PEMF, ki inducira specifično aktivacijo osteoblastov, zdi obetaven in zelo učinkovit pristop proti poškodbam kosti, ki jih povzroča sevanje," zaključujejo raziskovalci.
