Ett forskningssamarbete har undersökt effekterna av kärnmagnetisk resonans på cellers inre klocka vid olika tider på dygnet och under syrebrist.
Överraskande nog fann de att klockan kunde både slås på och av beroende på om behandlingen gjordes på dagen eller natten. Dessa observerade magnetfältseffekter härrör från kvantbiologiska processer som kallas radikalparmekanismen.
Elitsa Dimova och Thomas Kietzmann från Hypoxia and Extracellular Matrix Research Unit vid Uleåborgs universitet, Finland, tillsammans med Margit Egg och Viktoria Thöni från Institute of Zoology i Innsbruck, och spinnbiokemisten Robert Usselman från Florida Tech, USA, utförde experimenten . Resultaten publiceras i tidskriften Redox Biology .
I sin studie exponerade forskarna musceller för terapeutisk kärnmagnetisk resonans (tNMR) för att undersöka den länge misstänkta effekten av svaga magnetfält på den interna klockan hos däggdjursceller. Kärnmagnetisk resonanstomografi är en strömlinjeformad version av MRI, som kombinerar ett svagt magnetfält med en motsvarande radiovåg som stimulerar väteprotonerna i bestrålade celler och vävnader att svänga.
Den energi som överförs under denna process frigörs sedan tillbaka till cellerna efter terapin. På grund av det betydligt svagare magnetfältet och lägre radiofrekvensen är tNMR-behandling helt icke-invasiv och har använts i två decennier för att behandla tillstånd som artrit, osteoporos och sårläkning.
Tidigare fynd av Uleåborgsgruppen hade visat att syrebrist kan påverka ämnesomsättningen och den inre klockan, med syreradikaler som spelar en betydande roll. Resultat från den österrikiska gruppen indikerade att magnetisk resonans kan förändra hela cellmetabolismen, inklusive nedreglering av laktatmetabolismen samtidigt som cellandningen stabiliseras trots syrebrist. I den senaste studien av de två teamen visades det att den interna klockan i celler kan slås på och av parallellt.
"Denna effekt beror på när på dygnet behandlingen ges, oavsett om det är tidigt på morgonen eller första halvan av natten", förklarar Dimova. "Beroende på detta är den interna klockan antingen aktiverad eller avaktiverad."
Gränssnittet mellan det fysiska magnetfältet och den levande cellen visade sig vara syreradikalen superoxid. Eftersom den interna klockan, liksom syresignalvägen, spelar en central roll vid sjukdomar som hjärtinfarkt, stroke eller cancer, utökar dessa forskningsrön det medicinska behandlingsspektrumet.
Ytterligare studier kommer att klargöra om magnetfältet, radiovågorna eller kombinationen av båda i form av tNMR är ansvariga för de observerade effekterna. Resultaten är också av intresse för kvantbiologin och ger nya insikter om den så kallade radikalparmekanismen. Denna mekanism har redan använts för att förklara flyttfåglarnas förmåga att navigera med hjälp av jordens magnetfält.
"Våra senaste studier visar nu att radikalparmekanismen inte bara ligger till grund för flyttfåglarnas magnetiska känsla utan kan också förklara ett växande antal magnetfältseffekter i celler som har enorm terapeutisk potential, inklusive kontrollen av den inre klockan, som spelar en roll i många sjukdomar", förklarar forskarna.
"Kvantbiologi har varit ett etablerat forskningsfält i decennier, men det är fortfarande ofta förknippat med esoterism i allmänhetens ögon", förklarar Egg. "Kvantbiologi handlar om alla processer i levande organismer som inte kan förklaras av den klassiska fysikens lagar utan endast av kvantmekanikens principer.
"Båda teamen siktar på att vidareutveckla kvantbiologin i framtiden. Detta för universitetet i Uleåborg närmare University of Surrey i Storbritannien, som för närvarande erbjuder världens enda doktorandprogram i kvantbiologi och som aktivt utbyte eftersträvas med. Ytterligare samarbeten och utbyte av personal kommer också att involvera gruppen Gabriela Lorite vid Microelectronics Research Unit. Flera studenter har redan visat stort intresse."
Mer information: Viktoria Thoeni et al, Terapeutisk kärnmagnetisk resonans och intermittent hypoxi utlöser tidsberoende på/av-effekter i dygnsklockor och bekräftar en central roll för superoxid i cellulära magnetfältseffekter, Redox Biology (2024). DOI:10.1016/j.redox.2024.103152
Journalinformation: Redoxbiologi
Tillhandahålls av Uleåborgs universitet
