Променева терапія є одним із найпоширеніших методів лікування раку, ефективно подовжуючи час виживання та збільшуючи рівень одужання хворих на рак. Проте пошкодження кісток, викликане променевою терапією, включаючи зменшення кісткової маси, підвищену крихкість кісток і підвищений ризик переломів і остеонекрозу, залишається поширеною проблемою, якій наразі не вистачає ефективних заходів протидії.
Радіація спричиняє цю шкоду, пригнічуючи ріст, виживання та дозрівання кісткоутворюючих клітин, які називаються остеобластами, таким чином пригнічуючи формування кісток. Одним із потенційних засобів може бути вплив неінвазивних електромагнітних полів (ЕМП), які, як відомо, стимулюють ріст і диференціювання остеобластів і можуть пом’якшити наслідки опромінення. Тепер дослідницька група в Китаї визначила оптимальну форму хвилі ЕМП для максимізації ефективності такого лікування, повідомляючи про результати в Наука розвивається.
Да Цзин, від Четвертий військово-медичний університеті його колеги вперше піддали кісткові клітини стимуляції ЕМП за допомогою різних форм хвилі, включаючи синусоїдальну ЕМП, одноімпульсну ЕМП та імпульсну ЕМП (PEMF). Щоб оцінити реакцію клітин, вони в режимі реального часу відстежували внутрішньоклітинний іон кальцію (Ca2+) передача сигналів, одна з найбільш ранніх клітинних реакцій на зовнішні подразники.
Команда виявила, що PEMF індукує більш міцний внутрішньоклітинний Ca2+ передача сигналів в опромінених остеобластах, ніж інші форми сигналів, що характеризуються унікальним Ca2+ коливання з кількома Ca2+ шипи. Подальші аналізи показали, що раніше неідентифікована форма сигналу PEMF з інтенсивністю магнітного поля 2 мТл і частотою 15 Гц викликала найсильнішу відповідь в остеобластах. Навпаки, ця форма сигналу PEMF не мала впливу на інші типи опромінених кісткових клітин (остеокласти та остеоцити).
Далі дослідники з’ясували, чи може PEMF, доставлений із використанням цих оптимальних параметрів, пом’якшити втрату кісткової тканини, спричинену радіацією. в природних умовах. У дослідженнях на щурах одну задню кінцівку опромінили двома дозами фокального опромінення по 8 Гр (з інтервалом в один день) і через 45 днів використовували мікроКТ для оцінки структури кісток. Опромінені кінцівки продемонстрували значну втрату трабекулярної кістки, включаючи приблизно 50% зменшення об’ємної фракції кісткової тканини та мінеральної щільності кісткової тканини порівняно з неопроміненою стороною.
Друга група щурів щодня отримувала PEMF на все тіло (2 год/день) протягом 45 днів після опромінення. Це лікування відновило кісткову масу та механічні властивості опромінених задніх кінцівок до рівня неопромінених кінцівок шляхом збереження остеобластів. Команда зазначає, що PEMF не впливав на масу тіла тварин або споживання їжі.
Показано, що вплив PEMF може пом’якшити втрату кісткової тканини, спричинену радіацією, також важливо, щоб PEMF не впливав негативно на лікування пухлини. Зважаючи на це, дослідники порівняли чутливість остеобластів і різних пухлинних клітин (рак молочної залози, рак товстої кишки, клітини злоякісної меланоми та остеосаркоми) до PEMF.
Опромінення знижувало життєздатність клітин і сприяло апоптозу всіх типів клітин. Важливо, що хоча PEMF покращує життєздатність остеобластів і пригнічує апоптоз остеобластів, він не впливає на життєздатність або апоптоз будь-якої з пухлинних клітин у будь-який момент часу.
Живі біочорнила можуть покращити відновлення та регенерацію кісток
Дослідники пояснюють цю вибірковість наявністю первинних війок – сенсорних органел, які виявляють і транслюють позаклітинні механічні ознаки – які діють як датчики PEMF. Ці первинні вії дуже поширені в остеобластах, але відсутні в більшості пухлинних клітин. В експерименті, де було заблоковано формування первинних війок в опромінених остеобластах, опосередковане PEMF збільшення виживання та диференціації остеобластів майже повністю зникло.
«Враховуючи, що серед усіх типів кісткових клітин остеобласти особливо чутливі до радіації, цей режим PEMF, який індукує специфічну активацію остеобластів, здається багатообіцяючим і високоефективним підходом проти радіаційно-індукованого пошкодження кісток», – підсумовують дослідники.
