Terapia Elettromagnetica Pulsata nel Trattamento dei Tumori
Ci sono migliaia di ricercatori che lavorano a compartimenti stagli nel settore della ricerca sul cancro e solo coloro che assecondano le direttive delle lobby della medicina godono di tutti quei sussidi e privilegi che non vanno mai nella direzione che porta alla definitiva soluzione del problema.
Abbiamo voluto tra le migliaia di documenti in nostro possesso farvi conoscere questo studio sviluppato da ”3 ragazzini Cinesi” che si sono presi la briga al termine del loro lavoro di sottolineare che quanto da loro pubblicato era stato sviluppato in totale autonomia senza alcuna ingerenza esterna……….lascio a voi considerare da chi!
Toba60
Oltre 5000 articoli Pubblicati, 4 Pratiche legali contro di noi, Account ufficiale bloccato su tutti i maggiori Social del mondo ……ma sempre in prima linea, un piccolo riconoscimento pensiamo di meritarcelo attraverso un contributo mensile del costo di un Caffè…se ci aggiungete la brioche a noi sta bene ugualmente.
Terapia con campo elettromagnetico pulsato (PEMF)
La terapia con campi elettromagnetici pulsati (CEMP) è un’alternativa non invasiva e priva di farmaci per alleviare il dolore, che può anche favorire la guarigione accelerata di lesioni e disturbi. Favorendo la rigenerazione e la produzione di energia delle cellule del corpo, la terapia CEMP può anche contribuire a migliorare le prestazioni generali dell’organismo, il sonno e la concentrazione mentale.

Nulla accade nel corpo senza uno scambio elettromagnetico tra le cellule; l’energia elettromagnetica naturale controlla la nostra chimica. Quando questa energia viene interrotta (da qualcosa di piccolo come un livido, una ferita, una dieta sbagliata o semplicemente dall’invecchiamento), le nostre cellule vengono danneggiate. Quando le cellule non sono sane, il corpo non è sano.
Introducendo un campo elettromagnetico complementare nel corpo, è possibile ristabilire scambi elettromagnetici sani. Ecco perché i CEMP sono così preziosi: stimolano tutti i livelli del corpo. La terapia viene applicata esternamente e penetra completamente nel corpo, influenzando le singole cellule, i tessuti, gli organi e quindi l’intero organismo.
Esistono almeno 800 pubblicazioni sottoposte a peer-review a sostegno del fatto che le scosse elettriche e le correnti elettriche possono indurre una significativa accelerazione della riparazione nelle ossa e in altri tessuti (tendini e legamenti), ma il problema è sempre stato legato a due fattori: (1) la localizzazione degli elettrodi abbastanza vicini ai tessuti da stimolare elettricamente e (2) il fatto che la corrente elettrica libera segue un percorso casuale di minima resistenza.
I dispositivi per la terapia CEMP risolvono questo problema utilizzando campi magnetici anziché campi elettrici diretti, coprendo inoltre un’area più ampia del corpo.
I dispositivi per la terapia CEMP mantengono la tensione elettrica superficiale di ogni membrana cellulare del corpo. Mantenendo la tensione elettrica superficiale della membrana cellulare, le cellule dei tessuti, dei muscoli e dei neuroni massimizzano la loro produttività perché le sostanze nutritive sono in grado di muoversi prontamente ed efficacemente all’interno della cellula per rimuovere le scorie. Inoltre, mantenendo la tensione elettrica superficiale della membrana cellulare, si migliora l’afflusso di sangue e i globuli rossi sono in grado di distribuire una maggiore quantità di ossigeno all’interno del corpo, potenziando il sistema immunitario e stimolando una guarigione più rapida. Nel complesso, il miglioramento del funzionamento delle cellule favorisce il miglioramento delle prestazioni dell’intero organismo.
I campi magnetici non sono specifici per ogni condizione, perché la reazione cellulare avviene in ogni corpo. Pertanto, la terapia PEMF può essere utilizzata per aiutare una serie di condizioni. Studi clinici hanno dimostrato che i CEMP possono:
Ridurre l’infiammazione
Aumentare la circolazione
Migliorare la funzione muscolare
Accelerare la guarigione delle ossa
Ridurre gli effetti dello stress
Migliorano l’ossigenazione del sangue e molto altro ancora…
I campi magnetici influenzano la carica della membrana cellulare, consentendo l’apertura dei canali di membrana. Questi canali sono come le porte e le finestre di una casa. Aprendo i canali cellulari, le sostanze nutritive entrano meglio nella cellula e le scorie vengono eliminate più facilmente. Questo aiuta a riequilibrare e a ripristinare il funzionamento ottimale delle cellule. Se si ripristina un numero sufficiente di cellule, tutte funzioneranno in modo più efficiente. Le cellule dello stesso tipo si uniscono per formare i tessuti e i tessuti si uniscono per formare gli organi. Quindi, ripristinando o mantenendo la funzione cellulare, si ripristinerà o manterrà la funzione degli organi, permettendo all’intero corpo di funzionare meglio.
Come già detto, la terapia CEMP è priva di farmaci e non invasiva. È complementare ad altri trattamenti e, insieme a una dieta sana e a un regolare esercizio fisico, può contribuire ad accelerare il processo di guarigione.
La terapia CEMP non è solo per le patologie, ma anche per il vostro benessere e per ricaricare le vostre cellule. La terapia CEMP ottimizza la funzione degli organi, migliora la circolazione sanguigna e aumenta la distribuzione dell’ossigeno nel corpo. I VEMP aiutano inoltre l’organismo a disintossicarsi aprendo i canali cellulari e facilitando il passaggio di rifiuti e sostanze nutritive.
Quando le cellule non funzionano in modo sano, per qualsiasi motivo, possono essere causa di malattie. I campi magnetici aiutano a proteggere dal malfunzionamento delle cellule migliorando la circolazione, il processo di riparazione, l’energia e contribuiscono anche ad aumentare speciali proteine dello stress nelle cellule. Queste proteine servono a prevenire la disgregazione delle cellule, l’usura e il deterioramento, e a promuovere un rapido recupero dalle lesioni. I campi magnetici bilanciano le cellule, i tessuti e le funzioni corporee a livelli fondamentali, anche prima che si verifichino danni e problemi.

La terapia CEMP si applica facendo passare una corrente elettrica attraverso una bobina di rame che crea un campo magnetico. Questo sistema è stato integrato in diversi tipi di dispositivi e il più comunemente usato e più efficace è un tappetino terapeutico per tutto il corpo. È sufficiente sdraiarsi sul tappetino o posizionare l’applicatore nell’area che si desidera trattare e i CEMP penetreranno attraverso il corpo colpendo le cellule, il tessuto muscolare e le ossa.
La maggior parte delle persone non avverte alcuna sensazione durante l’uso della terapia, ma alcuni possono avere lievi reazioni avverse. Le terapie con i magneti hanno un’ampia gamma di azioni all’interno dell’organismo, quindi non è raro avvertire qualche disagio, soprattutto all’inizio del trattamento. La maggior parte di queste reazioni sono lievi e temporanee. Nei soggetti con ipersensibilità elettrica e elettromagnetica, queste reazioni sono più comuni e più fastidiose. Raramente la magnetoterapia deve essere interrotta per questo motivo. Nella maggior parte dei casi, piccoli aggiustamenti nel trattamento risolvono i problemi.
La terapia CEMP può sembrare una nuova tecnologia, ma è utilizzata in modo sicuro ed efficace in Europa e in America da oltre 50 anni. Esistono oltre 7.000 studi e prove cliniche sulla terapia VEMP, compresi quelli della NASA, che hanno dimostrato i benefici dei VEMP. È una terapia ampiamente utilizzata per migliorare la salute e le prestazioni di persone e animali in tutto il mondo.
COSA CONTA DI PIÙ? INTENSITÀ, FREQUENZA O FORMA D’ONDA?
Le informazioni disponibili sono talmente tante che quando si fa ricerca sulla terapia VEMP è facile farsi prendere la mano da intensità, frequenze e forme d’onda, ma noi riteniamo che la cosa più importante sia la frequenza con cui si utilizza la terapia.
Trovare un dispositivo che si sa di poter utilizzare quotidianamente è più importante di qualsiasi altra cosa. Una preoccupazione comune è che si possa usare l’impostazione “sbagliata”, ma questo non è possibile.
Naturalmente possiamo fornire delle raccomandazioni per aiutarvi, ma non esiste una sessione di terapia VEMP sbagliata!
COS’È UNA FREQUENZA PEMF?
Le frequenze CEMP sono la frequenza dei cicli del campo magnetico al secondo. Le frequenze dei programmi preimpostati sui dispositivi CEMP sono solitamente selezionate per duplicare quelle utilizzate negli studi clinici e nella ricerca sui CEMP.
QUAL È L’INTENSITÀ?
L’intensità o potenza (spesso misurata in Gauss) è l’intensità massima del campo magnetico di cui è capace un dispositivo CEMP.
L’intensità non deve essere confusa con la frequenza; le frequenze (misurate in Hz) sono regolabili su tutti i dispositivi CEMP, ma l’intensità è la forza massima del campo magnetico che il dispositivo può produrre, e non può essere modificata perché è incorporata nel dispositivo.
COS’È UNA FORMA D’ONDA?
La forma d’onda è la forma del segnale. Un dispositivo CEMP emette un campo elettromagnetico pulsato e questo segnale può avere diverse forme, come quella quadrata o a dente di sega.
Terapia elettromagnetica pulsata nel trattamento del cancro: Progressi e prospettive
Il cancro è una delle principali malattie che mettono in pericolo la salute umana. Le attuali opzioni terapeutiche hanno una bassa tolleranza da parte dei pazienti, una prognosi sfavorevole e forti effetti collaterali. La terapia elettromagnetica pulsata può uccidere selettivamente le cellule tumorali sfruttando la specificità della loro sensibilità elettromagnetica. I campi elettrici pulsati (PEF), i campi elettromagnetici pulsati (CEMP) e il plasma atmosferico freddo (CAP) sono tre mezzi principali che hanno un’applicazione promettente nella terapia del cancro. La terapia elettromagnetica pulsata ha mostrato una significativa capacità antitumorale in vitro e in vivo. In questo articolo riassumiamo i principi di base, i metodi e lo stato dell’arte della ricerca su PEF, PEMF e PEMF per la terapia del cancro. Sulla base della terapia di pro-ossidazione del cancro, proponiamo una terapia combinata di CAP potenziata dai campi elettromagnetici per la terapia del cancro.

1 INTRODUZIONE
Cancro è un termine collettivo per una serie di malattie correlate. Una caratteristica tipica del cancro è che le cellule iniziano a dividersi senza sosta e si diffondono nei tessuti circostanti. Molte cellule tumorali formano tumori solidi. Un tumore solido è simile a un tessuto separato, che comprende le cellule tumorali, il tessuto vascolare (comprese le cellule endoteliali, perivascolari, ecc.) e lo stroma. Le cellule e i componenti diversi dalle cellule tumorali in un tumore solido non sono solo il “microambiente delle cellule tumorali”, ma sono interdipendenti con le cellule tumorali.1 Attualmente, l’incidenza e la mortalità del cancro sono in aumento e sono diventate la principale causa di morte. Le principali terapie attualmente disponibili per il cancro comprendono la chemioterapia, la radioterapia, la chirurgia e una combinazione di questi tre mezzi. Le terapie esistenti causano molti effetti collaterali durante il trattamento,2-4 sono scarsamente tollerate dai pazienti e i cicli di sopravvivenza e la qualità non sono stati migliorati in modo significativo.
Da questo secolo, la ricerca sul bioelettromagnetismo si è gradualmente approfondita. I suoi contenuti di ricerca includono la protezione dalle radiazioni elettromagnetiche, lo studio del meccanismo del campo elettromagnetico sugli organismi e gli effetti biologici elettromagnetici. La terapia elettromagnetica del cancro è diventata un punto di riferimento per la ricerca, e comprende il campo elettrico pulsato (PEF), il campo elettromagnetico pulsato (CEMP) e la terapia al plasma.5 La Figura 1 mostra la forma d’azione della terapia elettromagnetica per il cancro. Il dispositivo PEF (Figura 1A,B) è composto da una sorgente di tensione pulsata e da un elettrodo.6
La sorgente di tensione genera una tensione pulsata e tra i due elettrodi si genera un campo elettrico. Il dispositivo CEMP (Figura 1C,D) è composto da una sorgente di corrente e da un dispositivo che genera un campo magnetico. Secondo il principio dell’induzione elettromagnetica, nel dispositivo di generazione viene generato un campo magnetico pulsato per le cellule e i tessuti. Il plasma è un gas ionizzato dall’alta tensione. I componenti principali del plasma sono elettroni, ioni e particelle neutre. Il plasma atmosferico freddo (CAP) (Figura 1E,F) ha una temperatura di 102-103 K e una pressione vicina a quella atmosferica. Quando il CAP viene applicato alle cellule o ai tessuti cancerosi, vengono generati fattori fisici, come i campi elettromagnetici e i raggi ultravioletti, e fattori chimici, come le specie reattive dell’ossigeno (ROS) e le specie reattive dell’azoto (RNS).7 Il CAP ha forme d’azione più abbondanti quando viene esposto alle cellule cancerose, il che può evitare meglio la resistenza ai farmaci delle cellule cancerose durante il trattamento.

FIGURA 1
Campi elettrici pulsati (PEF), campi elettromagnetici pulsati (CEMP) e dispositivo di plasma atmosferico freddo (CAP): (A) elettrodo di PEF; (B) sorgente di tensione di PEF. Riprodotto con autorizzazione6 Copyright 2013, John Wiley and Sons. (C) Sorgente di corrente dei CEMP; (D) Dispositivo di generazione del campo magnetico dei CEMP; (E) Piastra a 96 pozzetti; (F) Schema di principio del CAP; (G) Dispositivo CAP
Tra le ricerche esistenti, i PEF sono stati ampiamente utilizzati in campo biologico e medico fin dagli anni ‘80.8 La ricerca sperimentale sui PEF sulle cellule è relativamente matura. Tra questi, i campi per il trattamento dei tumori (TT Fields) avviati da Palti e collaboratori9-12 dell’Israel Institute of Technology, interferendo con la mitosi delle cellule tumorali, hanno realizzato il trattamento di cellule di melanoma e glioblastoma.13 È stato approvato dalla Conformità Europea (CE) e dalla Food and Drug Administration (FDA) statunitense per il trattamento del glioblastoma ricorrente e del mesotelioma pleurico maligno localmente avanzato o metastatico.14, 15
Anche la ricerca sugli effetti biologici dei VEMP variabili nel tempo è stata ampiamente condotta. La maggior parte degli studi di laboratorio si è concentrata su bande di frequenza molto basse e le applicazioni cliniche hanno utilizzato per lo più campi magnetici pulsati o sinusoidali inferiori a 1000 Hz con intensità di induzione magnetica entro i 100 Gs (1 Gs = 10-4 T). Questi campi magnetici pulsati non causano generalmente effetti termici significativi negli organismi a causa della breve durata d’azione e della bassa potenza di irradiazione. Gli effetti che agiscono sugli organismi appartengono alla categoria degli effetti non termici. L’organismo stesso è un mezzo con particolari caratteristiche di distribuzione elettromagnetica. Le variazioni del campo elettromagnetico esterno possono portare a cambiamenti nella traiettoria delle particelle cariche nell’organismo. Inoltre, influenzano il potenziale della membrana cellulare, il potenziale della membrana degli organelli, ecc. Tali cambiamenti influenzano la funzione delle proteine di membrana, che possono portare a cambiamenti nella permeabilità della membrana cellulare e negli ioni specifici della membrana cellulare, influenzando in ultima analisi la regolazione delle funzioni cellulari. La permeabilità magnetica dell’organismo è vicina a quella di µ0 nel vuoto, quindi il campo magnetico ha una forte penetrazione nell’organismo.16
La CAP è stata sempre più utilizzata nella terapia del cancro. In esperimenti in vitro, la CAP ha mostrato effetti efficaci di uccisione su decine di linee cellulari tumorali, tra cui quelle del cervello, della pelle, del seno, del colon-retto, del polmone, del collo dell’utero, della leucemia, del fegato e della testa e del collo. Gli esperimenti in vivo hanno dimostrato che l’irradiazione con CAP è efficace nel ridurre le dimensioni dei tumori e nel migliorare il tasso di sopravvivenza dei soggetti.17
PEF, CEMP e CAP sono tutte azioni transitorie, ma presentano alcune differenze essenziali. La PEF e la CEMP sono terapie di campo in cui il bersaglio del trattamento è posto direttamente nel campo, mentre la terapia diretta al plasma è un tipo di terapia di contatto in cui la sostanza generata dalla ionizzazione in questione deve essere in contatto diretto con il bersaglio del trattamento. Esistono anche studi sulla terapia indiretta con prodotti di ionizzazione del plasma, ma non sono efficaci come la terapia diretta.
2 STATO DELLA RICERCA SULLA TERAPIA ANTITUMORALE PEFS
2.1 Stato della ricerca sperimentale
Il principio dell’azione dei PEF sulle cellule cancerose è illustrato nella Figura 2. Le PEF vengono generate sulle piastre polari caricando la tensione sui due elettrodi. Quando le PEF agiscono sulle cellule, innescano una serie di risposte cellulari. Weaver18 ha scoperto che sotto l’azione di una PEF a una certa dose (intensità di campo di 103 V/cm e ampiezza dell’impulso di 10-6 s), nelle membrane delle cellule e degli organelli compaiono canali idrofili temporanei chiamati “microspore”.19 In questo momento, la permeabilità della membrana cellulare è notevolmente aumentata e la conduttività elettrica aumenta notevolmente.
Dopo lo spegnimento della PEF, nella maggior parte dei casi, le microspore si chiudono senza alcun effetto sulla cellula; questo processo fisico di microspore temporanee nella membrana cellulare è chiamato elettroporazione. Quando si produce l’elettroporazione, gli ioni esterni come Na+ e K+ possono entrare più facilmente nella cellula. Le PEF possono causare cavitazione, rigonfiamento dei mitocondri, perdita del potenziale di transmembrana mitocondriale, rilascio di citocromo c, ecc. Quando le PEF agiscono sul nucleo cellulare, si verificano rotture del doppio filamento, frammentazione di H2AX, disintegrazione della carioca. Le PEF possono bloccare il trasferimento delle cellule dalla fase G0/G1 alla fase S+G2/M. Mentre le caspasi intracellulari possono essere attivate, il Ca2+ può essere rilasciato nel citoplasma, innescando così l’apoptosi.

I dettagli sono riportati nella didascalia che segue l’immagine
FIGURA 2
Il principio dei campi elettrici pulsati (PEF) che agiscono sulle cellule cancerose
L’effetto di elettroporazione si divide in elettroporazione reversibile e irreversibile.20-22 In presenza dell’effetto di elettroporazione, le cellule possono assorbire meglio vari farmaci, materiale genetico, proteine, ecc. Gli studi hanno dimostrato che la dose di PEF applicata innesca diversi gradi di penetrazione della membrana. Il numero di impulsi, la larghezza dell’impulso, la ripidità dell’impulso, il picco di tensione e la frequenza dell’impulso possono influenzare l’efficienza di penetrazione della membrana.23-25 Per essere efficaci, le PEF devono avere le seguenti caratteristiche:
Il tempo di salita dell’impulso deve essere inferiore al tempo di carica della membrana dell’organello intracellulare.
La larghezza dell’impulso deve essere maggiore del tempo di carica della membrana dell’organello e minore del tempo di carica della membrana cellulare.
L’intensità del campo elettrico deve consentire alla membrana dell’organello di completare la carica durante l’applicazione dell’impulso.26-29
Da studi recenti, i parametri possono essere desunti dalla Tabella 1.
TABELLA 1. Parametri dei campi elettrici pulsati (PEF) per l’elettroporazione reversibile e irreversibile

L’effetto della PEF sulle cellule è quindi strettamente legato ai parametri temporali. I PEF hanno un significativo effetto finestra di frequenza quando vengono applicati agli organismi viventi. Quando la frequenza dei PEF è inferiore a 1 kHz, i PEF possono eccitare i tessuti attraverso la stimolazione della depolarizzazione della membrana, stimolando così la crescita ossea e accelerando la guarigione delle fratture. Quando la frequenza della PEF è superiore a 1 MHz, l’effetto è principalmente termico, in grado di riscaldare i tessuti, promuovere la guarigione delle ferite e l’ablazione delle cellule tumorali. Quando la frequenza della PEF è compresa tra 100 kHz e 1 MHz, con l’aumento della frequenza di cambiamento della direzione del campo elettrico, l’effetto della forza del campo elettrico sugli ioni carichi e sui dipoli è quasi nullo, il che non ha alcun effetto sulle cellule quiescenti. Per le cellule mitotiche, il campo elettrico intracellulare disomogeneo generato dalle PEF disturba la separazione tra cromosomi e citoplasma.30
I µsPEF hanno la caratteristica di puntare alla membrana cellulare,31 permettono di trasferire con successo il DNA plasmidico e di indurre proteine esogene all’interno della cellula.32, 33 L’uso di aghi elettrodici o di elettrodi a piastra piatta per erogare campi elettrici all’area bersaglio può portare all’elettroporazione irreversibile della cellula, con conseguente distruzione della struttura della membrana cellulare e necrosi della cellula.34, 35 Quando si applica un impulso ad alta tensione con un’ampiezza di 10-9 s e un’intensità di 10-100 kV/cm, l’abbondante componente ad alta frequenza può colpire gli organelli intracellulari attraverso la schermatura della membrana cellulare,36 causando vescicole intracellulari endogene, contrazione e rigonfiamento delle cellule, danni al DNA del nucleo e necrosi o apoptosi cellulare.37 Quando i PEF sono applicati alle cellule, le differenze nelle proprietà fisiche ed elettriche delle cellule stesse causeranno differenze nell’effetto di elettroporazione delle membrane cellulari interne ed esterne.
La PEF può indurre la perforazione della membrana cellulare interna e promuovere l’efficienza della somministrazione di geni.38, 39 Altri studi hanno dimostrato che impulsi convenzionali lunghi combinati con impulsi di nanosecondi possono aumentare l’espressione genica nel nucleo.40, 41 Xiao e collaboratori42 hanno scoperto che diverse larghezze di impulso della PEF inducono l’apoptosi con effetti molto diversi: 10 kV/cm, 500 ns PEF hanno indotto un’apoptosi molto evidente nelle cellule di carcinoma epatocellulare umano HepG2, un impulso di 200 ns ha indotto anche un’apoptosi parziale, un impulso di 100 ns ha indotto un’apoptosi molto bassa e le cellule stimolate con un impulso di 50 ns non erano praticamente rilevabili per apoptosi dopo 24 ore.40, 42
Garner et al.43 hanno scoperto che le cellule Jurkat esposte a cinque impulsi elettrici di 10 ns, 150 kV/cm, hanno mostrato una drastica diminuzione della conduttività citoplasmatica e nucleoplasmatica dopo gli impulsi, corrispondente all’aumento della conduttività della sospensione cellulare osservato in precedenza. Ciò indica che si è verificata un’elettropermeabilizzazione, con conseguente trasporto di ioni dall’interno all’esterno della cellula. La diminuzione ritardata della conduttività della membrana cellulare dopo gli nsPEF può indicare un danno a lungo termine del canale ionico o una dipendenza dall’uso dovuta a ripetute cariche e scariche della membrana.

Adachi et al.44 hanno scoperto che la morte cellulare delle cellule di cancro cervicale umano HeLa S3 indotta da impulsi di 120 ns, 12,5 kV/cm, dipende dalla presenza di Ca2+ ed è accompagnata dall’espressione di proteine associate all’apoptosi e alla risposta allo stress. Al contrario, l’espressione di proteine indotta da impulsi di 5 ns, 250 kV/cm era indipendente dalla presenza di Ca2+, mentre la morte dipendeva dal Ca2+. Nuccitelli et al.45, 46 hanno dichiarato che PEF superiori a 20 kV/cm con tempi di salita di 30 ns e durate di 300 ns penetrano all’interno delle cellule tumorali e causano una rapida contrazione dei nuclei delle cellule tumorali e l’arresto del flusso sanguigno tumorale. I melanomi si riducono del 90% entro 2 settimane dopo un tempo di esposizione cumulativa al campo di 120 µs.37
2.2 Stato della ricerca teorica
Gli studi teorici sulle PEF si sono concentrati sulla simulazione degli effetti dell’elettroporazione cellulare e sulla creazione di modelli di campo multifisici. Lo studio sui progressi dell’elettroporazione ha rilevato un significativo effetto cumulativo sulla distribuzione del raggio di perforazione con l’aumento del numero di impulsi. Il raggio delle perforazioni parziali sulla membrana cellulare esterna e sulla membrana nucleare è aumentato gradualmente. Le nsPEF ad alta frequenza con parametri appropriati possono causare la perforazione della membrana nucleare della cellula e svolgere un ruolo nell’espansione del raggio di perforazione parziale della cellula.37, 47-50
Un ulteriore studio ha simulato la generazione di pori irreversibili introducendo l’effetto delle PEF sulla tensione superficiale della membrana cellulare e impostando la soglia del raggio dei pori irreversibili. Il numero di impulsi e la frequenza hanno un effetto cumulativo sul numero di pori irreversibili. I risultati degli esperimenti nel dominio del tempo sul trasporto molecolare confermano che le cellule hanno pori irreversibili e che il trasporto molecolare aumenta con la frequenza di implosione. Quando il tempo di rilassamento del potenziale di transmembrana cellulare è più lungo del ritardo tra gli impulsi successivi, si determina la presenza di una frequenza di ripetizione dell’impulso soglia, che porta all’accumulo di carica sulla membrana. Questo parametro può essere utilizzato per un controllo flessibile dell’efficienza dell’elettroporazione nella gamma delle alte frequenze.51
Nello stabilire un modello di campo multifisico della membrana cellulare, il campo elettrico è descritto dall’equazione di Poisson, il trasporto degli ioni dall’equazione di Nernst-Planck (protoni, idrossidi, sodio o calcio e cloruro), le equazioni di equilibrio meccanico per la composizione del tensore di Maxwell e la deformazione della membrana con discretizzazione esplicita della membrana cellulare, e la permeabilizzazione della membrana dall’equazione di Smoluchowski. Modello di campo multifisico di Ezequiel Goldberg che descrive le interazioni impulso elettrico-membrana cellulare. Prevede che quando la PEF viene applicata a una cellula sferica, la sua membrana subisce una deformazione elastica. Quindi il potenziale di transmembrana indotto, la cinetica di generazione dei pori e il trasporto di ioni possono essere influenzati. Inoltre, si prevede una coerenza tra la massima deformazione della membrana, la dimensione massima dei pori e il massimo assorbimento di ioni.52-54
Il modello di campo multifisico dispersivo non lineare per l’elettroporazione di una singola cellula mostra che le membrane dispersive aumenterebbero il potenziale transmembrana, accelererebbero il processo di elettroporazione e indebolirebbero la permeabilità della membrana. Tuttavia, l’aggiunta di funzioni dinamiche del raggio dei pori ha avuto effetti opposti sul potenziale di transmembrana e sulla permeabilità della membrana. Durante l’applicazione della sequenza di impulsi monopolare, il raggio dei pori e l’area di perforazione si sono accumulati in modo graduale, con un aumento significativo dell’area di perforazione e della concentrazione di ioni intracellulari con una maggiore frequenza della sequenza di impulsi e intervalli sub-impulsivi più ampi. Sono stati osservati anche effetti di eliminazione bipolare in termini di permeabilità della membrana e raggio dei pori.56
3 STATO DELLA RICERCA SULLA TERAPIA ANTITUMORALE CON PEMFS
3.1 Stato della ricerca sperimentale
Gli studi relativi ai VEMP sul cancro sono principalmente classificati come inibizione della proliferazione cellulare, uccisione diretta o induzione dell’apoptosi, alterazione del ciclo cellulare, influenza delle vie cellulari, ecc. Il principio d’azione è illustrato nella Figura 3. I VEMP sono generalmente generati dall’effetto di induzione elettromagnetica della corrente. Nel dispositivo di generazione viene generato un VEMP corrispondente. Quando i CEMP agiscono sulla cellula, cambiano innanzitutto la capacità di trasporto della membrana cellulare, il potenziale osmotico e le valvole ioniche. Inoltre, causeranno cambiamenti nel profilo proteico mitocondriale, diminuiranno il fosforo mitocondriale-ERK (extracellular-signal-regulated kinase), la p53 e il citocromo c e attiveranno l’OxPhos. Per quanto riguarda il nucleo, i CEMP possono riparare la conformazione del DNA, modulare l’espressione genica, influenzare la mitosi e le aberrazioni cromosomiche. L’azione dei CEMP riduce i fattori di stress cellulare, aumenta la richiesta di energia e questa serie di reazioni porterà infine all’apoptosi.

Concludiamo i parametri dei dati della ricerca sui CEMP esistenti come mostra la Figura 4. L’ampiezza si concentra principalmente sulle intensità più basse, inferiori a 100 mT. Per quanto riguarda la frequenza, la frequenza più comunemente utilizzata nella ricerca è 50-60 Hz. Circa il 26,1% degli studi ha utilizzato questa frequenza. Anche la frequenza più alta è un punto caldo, circa il 23,9% degli studi si concentra sulla gamma di frequenze superiori a 1 MHz.

3.1.1 Inibizione della proliferazione delle cellule tumorali o dei tessuti
Zeng et al.57 hanno scoperto che la crescita tumorale nei topi è stata inibita dall’effetto di un campo magnetico di 0,6-2,0 T. Il metabolismo, la mitosi e la crescita anomala ad alta velocità delle cellule tumorali sono stati inibiti nel gruppo irradiato. Il metabolismo, la mitosi e la crescita anomala ad alta velocità delle cellule tumorali sono stati inibiti nel gruppo irradiato. de Seze et al.58 hanno applicato un campo magnetico con un’intensità di 0,12 T e una frequenza di 0,8 Hz alle cellule natural killer e hanno osservato un aumento significativo della proliferazione delle cellule natural killer entro una settimana rispetto alla precedente, indicando che un campo magnetico di questa intensità può migliorare la capacità dell’organismo di sopprimere il cancro. Tuffet e de Seze hanno scoperto che un campo magnetico pulsato a onda quadra unipolare da 0,18 T e 0,8 Hz ha ridotto del 15% la proliferazione di cellule isolate di cancro cervicale. Con gli stessi parametri, il trattamento con campo magnetico pulsato per 8 ore al giorno, 5 giorni alla settimana, ha prolungato significativamente la sopravvivenza dei topi affetti da tumore.
L’effetto del campo non uniforme è stato migliore di quello del campo uniforme, con il campo magnetico pulsato che ha prodotto la corrente indotta più alta ai bordi del soggetto e la corrente indotta più bassa al centro. Cameron et al.59 hanno utilizzato un campo magnetico pulsato (15 mT, 120 impulsi/s) per trattare cellule di cancro al seno umano (MDA-MB-231) trapiantate in topi. È stato riscontrato che la crescita del tumore al seno è stata efficacemente inibita nei topi irradiati rispetto a quelli non irradiati con il campo magnetico, mentre i tumori nelle metastasi polmonari originali dei topi sono stati significativamente ridotti, con una crescita tumorale lenta e senza effetti collaterali dannosi significativi. Filipovic et al.60 hanno studiato gli effetti di un campo magnetico di 50 Hz su diversi tipi di cellule tumorali. Cellule di cancro al seno MDA-MB-231, cellule di cancro al colon-retto SW-480 e HCT-116 sono state irradiate sotto un campo magnetico specifico per 24-72 ore e i risultati hanno mostrato che la crescita di tutti e tre i tipi di cellule tumorali è stata significativamente inibita. Williams et al.61 hanno inoltre riscontrato che 10 minuti di irradiazione quotidiana con campi magnetici pulsati da 10, 15 o 20 mT (120 impulsi/s) hanno rallentato significativamente la crescita tumorale e ridotto la vascolarizzazione rispetto ai topi non esposti ai campi magnetici.
3.1.2 Induzione dell’apoptosi
È stato dimostrato che l’irradiazione CEMP può ridurre la proporzione di microtubuli polimerizzati interferendo con la polimerizzazione del fuso dei microtubuli. Ciò interrompe la struttura del fuso mitotico e inibisce la divisione cellulare, con conseguente missegregazione dei cromosomi e induzione dell’apoptosi nelle cellule tumorali.62 I PEF hanno anche effetti immunomodulatori, che possono portare a un aumento dei livelli di fattore di necrosi tumorale (TNF) α, indurre risposte antitumorali e portare all’attivazione di percorsi pro-apoptotici indotti dall’interazione della caspasi-8 con Fas.63 Yao et al.64 hanno scoperto che i campi magnetici pulsati di 0,1-0,3 T avevano effetti inibitori significativi su cellule isolate di mieloma murino, e il grado di uccisione delle cellule tumorali era correlato a parametri quali l’ampiezza del campo magnetico B e la velocità di variazione del campo magnetico dB/dt. Redeva65 ha riscontrato che l’irradiazione con CEMP a 50 Hz e 35 mT ha indotto l’apoptosi nelle cellule cancerose dei linfociti umani, ma non ha avuto alcun effetto sulle cellule linfocitarie normali. Wang et al.66 hanno riscontrato che il trattamento con CEMP a 1 mT e 8 Hz ha inibito significativamente la proliferazione delle cellule di cancro ovarico (SKOV3) e ha indotto l’apoptosi, Gli studi hanno dimostrato che la risposta degli organismi ai CEMP è strettamente correlata ai parametri del campo magnetico agente.
3.1.3 Alterazione del ciclo cellulare, dell’espressione proteica e delle vie di trasduzione del segnale

Lee et al.67 hanno scoperto che l’azione dei campi elettromagnetici a bassissima frequenza provoca un ritardo nel ciclo cellulare. Eleuteri et al.68 hanno esaminato gli effetti dei campi elettromagnetici a bassissima frequenza sull’ossidazione delle proteine e sulla funzione del 20 S proteasoma. Le cellule di adenocarcinoma del colon (Caco 2) sono state esposte a un campo elettromagnetico di 1 mT e 50 Hz per 24-72 ore. L’irradiazione con CEMP ha indotto un’attivazione globale della componente catalitica del proteasoma 20 S, particolarmente evidente dopo 72 ore di irradiazione del campo magnetico. Molti studi hanno anche dimostrato che i CEMP influenzano le vie di trasduzione del segnale nelle cellule tumorali e alterano il legame e il trasporto degli ioni.69, 70 Gli ioni calcio sono un fattore chiave e, in una serie di studi sulla fosforilazione della miosina dipendente dalla calcio-calmodulina (CaM), è stato dimostrato che i CEMP specifici possono modulare il legame del Ca2+ alla CaM, consentendo così l’ingresso del Ca2+ in preparati enzimatici privi di cellule. Cinetica di legame due volte superiore.71
I CEMP sono stati utilizzati per migliorare la trasmissione dei geni. L’efficienza di trasfezione è aumentata di 40 volte. Quando le nanoparticelle sono state depositate sul magnete permanente prima dell’applicazione del campo pulsato, le nanoparticelle da 50 nm e da 200-250 nm hanno avuto la più alta efficienza di trasfezione.72 Il trattamento combinato con CEMP e il farmaco antineoplastico mitomicina C (MMC) ha mostrato che il tasso di sopravvivenza a 90 giorni è del 34% nel gruppo con solo MMC. Nel gruppo con soli CEMP, il tasso è del 47%. Il tasso del gruppo combinato è stato del 77%, indicando che l’aggiunta di VEMP può migliorare l’efficacia della terapia farmacologica. Questo esperimento combinato ha fornito nuove idee per possibili trattamenti alternativi per il cancro.73 I CEMP controllano la crescita cellulare in base al grado di differenziazione delle cellule. Quando le cellule di osteosarcoma resistenti all’ADR sono state esposte ai CEMP, il tasso di crescita delle cellule resistenti è risultato significativamente inferiore rispetto alle cellule resistenti non esposte. Allo stesso tempo, gli studi hanno anche dimostrato che i CEMP possono promuovere la crescita delle cellule indifferenziate, mentre inibiscono le cellule con una maggiore differenziazione.74
3.2 Stato della ricerca teorica
Gli studiosi hanno studiato i meccanismi di interazione tra campi elettrici e magnetici deboli e sistemi biologici. Finora sono state proposte ed esplorate molte ipotesi e meccanismi, come la risonanza del ciclotrone ionico, la risonanza dei parametri ionici, il concetto di radicale libero, le proteine dello shock termico, ecc. Il modello originariamente proposto utilizza un approccio fisico-chimico lineare75 per costruire un modello elettrochimico della membrana cellulare per valutare i parametri del campo elettromagnetico. Si ipotizza che i campi elettromagnetici non termici possano influenzare direttamente il legame e il trasporto degli ioni e possano alterare i processi biologici legati alla crescita e alla riparazione dei tessuti. Questa ipotesi di trasferimento di informazioni elettrochimiche postula che l’interazione tra la membrana cellulare e i campi elettromagnetici possa regolare il tasso di legame degli ioni ai siti recettoriali. Sulla superficie cellulare possono verificarsi diversi tipi di interazioni elettrochimiche, comprese le interazioni elettrostatiche non specifiche. All’interfaccia tra il dipolo d’acqua e il bilayer lipidico della membrana cellulare, gli ioni idratati e dipendenti dalla tensione si legano tra loro.76
Liboff et al. hanno proposto l’ipotesi della risonanza di ciclotrone ionico (ICR), basata sull’idea che gli ioni calcio risuonino in ciclotrone in presenza di un campo magnetico. La condizione della risonanza è che quando la frequenza del campo magnetico alternato è vicina alla frequenza di Larmor del sistema campo magnetico-ione in corrente continua, il campo magnetico di parametri specifici può aumentare la mobilità di ioni specifici vicino al sito accettore e attraverso il canale ionico.77 Il modello ICR non può spiegare la mancanza di ioni nudi causata dall’idratazione degli ioni nell’organismo, la velocità di migrazione degli ioni effettivamente misurata è molto più bassa del valore calcolato e il rumore termico.78
Per risolvere il problema del rumore termico nel modello ICR, Lednev79 ha proposto il modello della risonanza parametrica degli ioni (IPR), in cui gli ioni nei siti di legame macromolecolari sono modellati come oscillatori armonici carichi.79, 81 Il modello teorico IPR richiede che i pozzi in cui si trovano gli ioni siano sferici o tetraedrici, e una piccola deviazione dalla simmetria causerà enormi deviazioni nelle previsioni teoriche. Liboff et al. hanno dimostrato che l’attività della fosfodiesterasi del nucleotide ciclico CaM-dipendente è stata significativamente modificata sotto l’azione di un campo magnetico di 20 µT e che il campo elettrico indotto generato dai CEMP era molto più basso della soglia del rumore termico, ma ha prodotto un effetto biologico significativo,77 per cui il problema del rumore termico quando si applicano i CEMP può essere ignorato.
Tenendo conto del rumore termico, è stato proposto il modello della precessione di Larmor (LP) utilizzando un approccio meccanico classico al problema del movimento degli ioni sotto l’azione di un campo magnetico.82, 83 I risultati dei calcoli di questo modello mostrano che il rumore termico può trasferire l’energia del campo magnetico alle proteine attraverso gli ioni, innescando così l’effetto biologico. La teoria LP descrive l’effetto dei campi magnetici sulla cinetica di legame degli ioni. È stata suggerita come possibile meccanismo per gli effetti biologici osservati dovuti alla debole esposizione a campi magnetici elettrostatici e alternati.
Molti studi sugli animali e l’esperienza clinica hanno dimostrato che le condizioni iniziali del bersaglio dell’azione dei VEMP determinano la possibilità di ottenere effetti biologici fisiologicamente significativi. Ad esempio, quando le fratture vengono trattate con CEMP, i tessuti molli circostanti ricevono la stessa dose del sito della frattura, ma i cambiamenti fisiologicamente significativi si verificano solo nel tessuto osseo danneggiato, mentre non si osservano cambiamenti nei tessuti molli circostanti. Studi su cellule Jurkat hanno rilevato che i linfociti, dopo aver ricevuto altri stimoli, rispondono in modo più significativo ai campi magnetici rispetto ai linfociti T normali. Sulla base di questi fenomeni sperimentali, Hazlewood e Markov84 hanno proposto l’effetto pendolo dei campi magnetici che agiscono sugli organismi: maggiore è la deviazione dallo stato di equilibrio, più forte è la risposta all’azione del campo magnetico.
4 STATO DELLA RICERCA SULLA TERAPIA ANTITUMORALE CON LA CAP
Il principio della CAP agisce sulle cellule tumorali come illustrato nella Figura 5. La CAP è una miscela di ossigeno reattivo, azoto reattivo, particelle cariche, luce ultravioletta, ecc. Il bombardamento di elettroni ad alta energia della soluzione generato dalla CAP durante l’irradiazione può ionizzare le molecole d’acqua ed eccitare la generazione di ossigeno libero, ozono, radicali liberi e altre sostanze altamente reattive, che possono uccidere meglio batteri, virus, cellule e altri organismi viventi grazie all’effetto sinergico di fattori fisici come il campo elettromagnetico e la luce ultravioletta, se combinati con l’irradiazione. L’applicazione della CAP nella terapia del cancro è una tipica terapia pro-ossidante dei ROS. I mezzi di comunicazione trattati con CAP contengono molte sostanze chimiche nocive a lunga durata che derivano da CAP, tra cui ROS come H2O2 e RNS come NO2-, NO3- e NO. Quando la CAP agisce sulle cellule tumorali, aumenta il livello di ROS intracellulare. La CAP può causare danni ai mitocondri, perdita del potenziale transmembrana mitocondriale, fosforilazione di p53 e attivazione di Bax, PUMA e NOXA (fattori pro-apoptotici). Inoltre, la CAP danneggia il DNA, rompe il doppio filamento di DNA, provoca la fosforilazione della serina 139 dell’atassia telangiectasia mutata e diγ-H2AX, ecc.

A seconda della forma di azione del plasma con l’oggetto trattato, si può dividere in azione diretta e indiretta del plasma.36 L’azione diretta del plasma significa che il plasma agisce direttamente sull’oggetto irradiato, comprese le cellule tumorali, i tumori, ecc. L’azione indiretta del plasma comporta l’irradiazione di un mezzo come l’acqua o il terreno di coltura con il plasma, generando in esso particelle attive come ROS e RNS, e quindi coltivando le cellule o il tessuto tumorale con il mezzo irradiato. La ricerca sul plasma nella terapia del cancro comprende principalmente l’inibizione della proliferazione delle cellule tumorali e l’induzione dell’apoptosi, l’inibizione dell’angiogenesi e della migrazione tumorale, la terapia combinata con farmaci e lo studio del meccanismo di generazione dei ROS/RNS.
4.1 Stato della ricerca sperimentale
4.1.1 Inibizione della proliferazione cellulare e induzione dell’apoptosi
La CAP può inibire la crescita e la migrazione cellulare, indurre l’apoptosi, innescare l’arresto del ciclo cellulare e la senescenza delle cellule tumorali, nonché la disfunzione mitocondriale.85 Iseki et al.86 hanno trattato due linee cellulari indipendenti di carcinoma ovarico con il plasma e hanno riscontrato che il trattamento con il plasma ha ridotto significativamente il tasso di proliferazione delle cellule di carcinoma ovarico, inducendo l’apoptosi nelle cellule di carcinoma ovarico. L’azione della CAP sulle cellule può indurre l’apoptosi nelle cellule di melanoma attraverso l’aumento dei livelli di ROS intracellulari e l’induzione dell’apoptosi.87 Negli studi sulle cellule di melanoma trattate con CAP, la via apoptotica basata sul recettore del TNF (TNFR) è stata attivata dall’aumento dei livelli di ROS intracellulari.
La maggior parte delle vie apoptotiche osservate nelle cellule tumorali trattate con CAP sono basate sul danno al DNA e sui danni mitocondriali; è stato riscontrato che il plasma inibisce la crescita tumorale del tumore della testa e del collo (HNC) e porta a un aumento dei livelli di ROS intracellulari in un modello di xenotrapianto di topo nudo negli studi sull’HNC trattato con CAP; inoltre, quest’ultimo può indurre simultaneamente l’apoptosi nelle cellule HNC modulando i livelli di ROS nei mitocondri.88 Kim et al.89 hanno studiato i fenomeni di proliferazione e morte delle cellule di cancro rettale in presenza di CAP e hanno scoperto che il trattamento con plasma ha aumentato la fosforilazione delle proteine β-linked, dimostrando che il plasma potrebbe essere usato come un nuovo strumento modificabile per la segnalazione e la funzione cellulare con un potenziale terapeutico.
Negli esperimenti sull’apoptosi indotta dal plasma nelle cellule tumorali, è stato anche riscontrato che il plasma può portare al blocco del ciclo cellulare sub-G1 e G2/M nelle cellule tumorali.90 Negli esperimenti sull’apoptosi indotta dal plasma nel carcinoma orale a cellule squamose (OSCC), il blocco del ciclo cellulare sub-G1 è stato riscontrato nell’OSCC normale ma non nell’OSCC mutato in p53, ovvero l’apoptosi indotta dal plasma e il blocco della fase sub-G1 sono stati associati al danno al DNA e alla via di segnalazione ATM/p53 nelle cellule.91 Risultati simili sono stati ottenuti per il trattamento con CAP di tutti i tipi di tessuti tumorali in esperimenti su topi arruffati, in cui il trattamento con plasma ha rallentato la tendenza alla crescita delle cellule tumorali, ridotto le dimensioni del tessuto tumorale, inibito la crescita del tessuto tumorale e migliorato il tasso di sopravvivenza dei topi.92, 93 Esperimenti di trattamento con plasma in topi impiantati sottocute con cancro alla vescica hanno confermato una riduzione significativa del volume del tumore dopo 24 ore di trattamento con plasma per 2 minuti.94 In uno studio su topi con melanoma, il CAP ha raggiunto un tasso di guarigione del 66,6% per il melanoma.95
4.1.2 Inibizione della diffusione e della migrazione delle cellule tumorali
La diffusione e la migrazione delle cellule tumorali e l’invasione dei tessuti circostanti è una delle caratteristiche principali del cancro, pertanto l’inibizione efficace della migrazione delle cellule tumorali è un argomento importante nella terapia del cancro e anche il trattamento delle metastasi tumorali è di grande importanza nel campo della medicina oncologica. Gli studi esistenti hanno confermato che il plasma può inibire in modo significativo la migrazione e la proliferazione delle cellule tumorali.96, 97 Il plasma può ridurre la motilità delle cellule tumorali e la formazione di colonie, e l’analisi genetica del trascrittoma ha dimostrato che il trattamento con il plasma è associato all’inibizione della migrazione e alla disintegrazione del citoscheletro di actina mediata attraverso molteplici vie di segnalazione.98 Kim et al.99 hanno utilizzato l’elio e una miscela di elio e ossigeno come gas di trasporto, rispettivamente, per trattare le cellule di cancro del colon-retto con getti di plasma, scoprendo che con l’aumento della concentrazione di plasma e ossigeno aggiunto all’elio, l’invasione e la metastasi delle cellule di cancro del colon-retto sono state ridotte. Chang et al.100 hanno scoperto che il plasma ha inibito l’invasione e la metastasi delle cellule di cancro papillare della tiroide umano (BHP10-9) diminuendo le attività della metalloproteinasi-2/-9 e dell’attivatore del fibrinogeno di tipo urochinasi (uPA) e riorganizzando il citoscheletro delle cellule tumorali (BHP10-3 e TPC1); questi risultati suggeriscono che la CAP può essere utilizzata come parte di una nuova strategia terapeutica per inibire i tumori invasivi e metastatici.

4.1.3 Terapia combinata con farmaci
L’analisi formata mostra che uno dei problemi principali della terapia farmacologica antitumorale è che le cellule tumorali tendono a sviluppare resistenza ai farmaci, mentre le concentrazioni di farmaci sufficienti a uccidere le cellule tumorali tendono anche a produrre grandi effetti collaterali su cellule e tessuti normali. Oltre a uccidere direttamente le cellule tumorali e a indurre l’apoptosi, il plasma può essere utilizzato insieme alla terapia farmacologica antitumorale per aumentare la sensibilità delle cellule tumorali ai farmaci. In studi su cellule di cancro del colon-retto, il plasma può indurre selettivamente la morte delle cellule di cancro del colon-retto attivando le vie apoptotiche del TNF e della cisteina 3/7, aumentando al contempo la sensibilità al TRAIL delle cellule di cancro del colon-retto resistenti al ligando che induce l’apoptosi (TRAIL)101. In studi su cellule di glioma, l’irradiazione con plasma ha ripristinato la sensibilità delle cellule di glioblastoma resistenti alla temozolomide (TMZ) alla TMZ e il co-trattamento con plasma e TMZ ha determinato l’inibizione della proliferazione cellulare e l’arresto del ciclo cellulare.102 Kim et al.103 hanno utilizzato il plasma per trattare cellule di melanoma pretrattate con nanoparticelle d’oro fuse con anticorpi anti-FAK; questa nanoparticella modificata in superficie ha indebolito la normale funzione della chinasi di adesione focale (FAK), favorendo così il distacco delle cellule di melanoma dallo stroma.
Lee et al.104 hanno aumentato la morte delle cellule tumorali e ridotto la transizione epitelio-mesenchimale (EMT) nei tumori solidi utilizzando una combinazione di nanoparticelle d’oro rivestite di polietilenglicole e trattamento con plasma. Oltre all’uso di nanoparticelle, le nanoparticelle core-shell incapsulate con farmaci e sintetizzate mediante elettrospray coassiale hanno dimostrato il loro potenziale antitumorale sinergico con il plasma sulle cellule del cancro al seno.105 Questi studi suggeriscono che le nanoparticelle possono compromettere o interrompere la normale funzione di proteine o vie specifiche i cui cambiamenti sono causati da sostanze attive PAC.
4.1.4 Studio del meccanismo di generazione di ROS/RNS
L’interazione tra il plasma e i tessuti, le cellule e il terreno di coltura coltivato nella piastra di coltura è alla base dell’effetto antitumorale del plasma. Durante l’azione del plasma, vengono prodotte molte sostanze attive, tra cui specie ossidriche come idrossile (OH), ossigeno singoletto (O2), superossido (O2-), perossido di idrogeno (H2O2), ozono (O3) e specie a base di azoto come ossido nitrico (NO), biossido di azoto (NO2), triossido di azoto (NO3), protossido di azoto (N2O) e tetrossido di dinitrogeno (N2O4). La CAP ha anche prodotto ioni carichi positivamente come N2+ ed elettroni durante la scarica.106, 107 I ROS e gli RNS derivati dal plasma sono considerati i principali fattori di morte cellulare dovuti all’irradiazione con la CAP; gli studi attuali suggeriscono che l’apoptosi delle cellule tumorali trattate con il plasma è dovuta principalmente a rotture del doppio filamento di DNA causate da un aumento significativo dei ROS intracellulari. Yan et al.108 hanno applicato getti di plasma a cellule di cancro del fegato (HepG2), i risultati hanno mostrato che il plasma poteva controllare efficacemente le concentrazioni intracellulari di ROS, NO e perossidi lipidici, che erano direttamente correlate al meccanismo di morte di HepG2.
I ricercatori hanno quindi ipotizzato che il meccanismo di azione del plasma sulle cellule tumorali sia suddiviso nelle seguenti fasi: In primo luogo, il plasma produce NO e altre sostanze che portano a un aumento della concentrazione di NO nel mezzo extracellulare. In secondo luogo, la concentrazione intracellulare di NO aumenta a causa della diffusione di NO dal mezzo. In terzo luogo, l’aumento della concentrazione intracellulare di NO porta a una risposta intracellulare allo stress, con conseguente aumento della concentrazione intracellulare di ROS. In quarto luogo, l’aumento dello stress ossidativo porta a una perossidazione lipidica più efficiente e, di conseguenza, a un danno cellulare. L’effetto combinato di NO, ROS e perossidi lipidici porta infine alla morte delle cellule HepG2.
La differenza tra il plasma e alcuni approcci chemioterapici convenzionali è che lo stress intracellulare da ROS causato dal plasma è indotto da una combinazione specifica di specie di origine plasmatica. I meccanismi con cui il plasma agisce sui liquidi di coltura comprendono le due seguenti categorie: gli aminoacidi disciolti nel mezzo e gli aminoacidi nelle proteine che vengono modificate dopo il trattamento con il plasma.109, 110 Diversi ROS, come H2O2, e RNS, come NO2-, sono stati ampiamente rilevati nel liquido dopo l’irradiazione con il plasma. È degno di nota il fatto che i liquidi post-irraggiamento siano stati conservati e che durante la conservazione la concentrazione di NO2– sia aumentata lentamente nel tempo, probabilmente come risultato dell’ossidazione dell’NO nel mezzo; tuttavia, non vi è alcuna prova diretta della presenza di NO nel liquido. Tra le varie specie derivate dal plasma, è stato dimostrato che l’H2O2 è la principale sostanza attiva antitumorale e la principale causa di morte delle cellule tumorali in colture isolate.111
5 CONCLUSIONI E PROSPETTIVE
La ricerca sulla PEF per il trattamento del cancro si basa sull’effetto di elettroporazione delle cellule, che può indurre efficacemente l’apoptosi delle cellule tumorali, indurre l’effetto anti-vascolare e linfatico delle metastasi e l’effetto immunitario dell’organismo, distruggere la condizione di sopravvivenza del tumore e ridurre le metastasi delle cellule tumorali. Il numero e l’effetto dell’elettroporazione possono essere regolati attraverso i parametri del PEF, che può essere combinato con diversi trattamenti farmacologici per migliorare l’efficacia delle terapie esistenti. Inoltre, è stata applicata clinicamente come terapia primaria. Nell’applicazione, l’efficacia della PEF deve ancora essere migliorata e il campo elettrico come terapia di contatto per il cancro in vivo deve essere potenziato.

Negli studi esistenti, i PEF possono causare l’ablazione dei tessuti tumorali quando vengono applicati ai tessuti tumorali, tuttavia la selezione dei parametri degli impulsi e la disposizione degli elettrodi dei PEF sono per lo più determinati empiricamente. Per le diverse cellule tumorali, a causa dei loro diversi parametri geometrici, della loro struttura fisiologica e delle loro caratteristiche elettriche, le PEF di targeting corrispondenti sono diverse. Per ottenere una precisa terapia di targeting dei PEF, è necessario misurare i parametri caratteristici delle cellule tumorali, stabilire un modello elettrico cellulare accurato e progettare i parametri rilevanti dei PEF in base ai risultati del calcolo delle caratteristiche tempo-frequenza del modello cellulare. Nell’esperimento, la corrispondenza tra ciascun parametro dell’impulso e l’effetto di inibizione delle cellule tumorali deve essere stabilita per realizzare una regolazione precisa nel piano di trattamento, e l’aggiustamento dinamico del piano di trattamento può essere realizzato combinando il calcolo del modello precedente e i risultati sperimentali.
Le ricerche esistenti sui campi magnetici pulsati si concentrano sullo studio degli effetti biologici dei campi magnetici pulsati a bassissima frequenza. Quando i campi magnetici pulsati agiscono su cellule o tessuti tumorali, possono inibire la formazione di microvasi nei tessuti tumorali, causare edema nei mitocondri e nel reticolo endoplasmatico ruvido delle cellule tumorali, migliorare la capacità antitumorale delle cellule immunitarie umane e modificare il potenziale di transmembrana delle membrane cellulari e la concentrazione di ioni calcio nelle membrane.112-114 L’attuale ricerca sulla terapia antitumorale CEMP si divide principalmente in studi sperimentali e studi meccanicistici sugli effetti biologici dell’azione dell’ambiente elettromagnetico pulsato, basati sui risultati degli studi sperimentali.
Tra questi, i risultati degli esperimenti biologici sono principalmente classificati come inibizione della proliferazione cellulare, uccisione diretta o induzione dell’apoptosi, alterazione del ciclo cellulare e influenza delle vie cellulari. Gli studi esistenti sugli effetti biologici dei VEMP sui tumori sono ancora limitati alla misurazione di una singola forma d’onda, di un singolo parametro e di un singolo punto temporale. L’organismo è un sistema in continua evoluzione con una forte funzione di autoregolazione. Ha un proprio meccanismo di regolazione per rispondere al mondo esterno, piuttosto che una semplice risposta lineare. Pertanto, è necessario uno studio più sistematico e coerente per comprendere più a fondo gli effetti biologici dei CEMP sui tumori. Quando si progetta la forma del campo magnetico, si devono prendere in considerazione parametri come il fronte di salita, la durata e l’integrale d’azione, si devono considerare più parametri di campo magnetico per l’esperimento e si devono campionare più punti temporali, in modo da registrare in modo più completo l’intero processo della risposta fisiologica dell’organismo vivente irradiato al campo magnetico.
L’applicazione del plasma per la terapia del cancro è un campo emergente e finora la ricerca attuale si è concentrata sul trattamento intuitivo delle cellule tumorali e dei tessuti tumorali con il plasma, con una comprensione molto limitata del meccanismo antitumorale. Gli studi hanno dimostrato che il principale contributo del plasma all’uccisione delle cellule proviene dall’H2O2 presente nel mezzo di coltura e che il plasma che agisce sulle cellule o sui tessuti viventi è un effetto esterno complesso che integra molteplici effetti fisici e chimici. Gli studi esistenti tendono a ignorare i cambiamenti fisiologici causati dall’azione del plasma sui corpi viventi e a concentrarsi sui successivi effetti dannosi causati dalle particelle attive portate dal plasma, il che porta all’incapacità di spiegare la differenza tra plasma e H2O2 a parità di concentrazione. Per diventare una modalità di trattamento antitumorale matura con una solida base teorica, è necessario affrontare i meccanismi sottostanti. Oltre all’effetto della concentrazione di sostanze attive a vita breve, l’azione diretta del plasma provoca cambiamenti nella risposta e nello stato di stress cellulare che meritano di essere esplorati.
La PAC è una tipica radiazione ionizzante, che è una combinazione di ambiente elettromagnetico pulsato e particelle attive come i ROS. Finora, gli studi si sono concentrati principalmente sul trattamento intuitivo delle cellule tumorali e dei tessuti tumorali da parte del plasma, e la comprensione del meccanismo antitumorale è molto limitata, e la logica di risposta di ogni parte dell’organello non è chiara. L’effetto della CAP sull’uccisione selettiva delle cellule tumorali dipende principalmente dalla specificità dei ROS e della sensibilità elettromagnetica delle diverse cellule, mentre l’effetto della CAP sull’ambiente elettromagnetico è transitorio. Per aumentare l’efficacia dell’azione della CAP e un trattamento preciso, è necessario migliorare l’efficienza di permeazione dei ROS e aprire selettivamente i canali ionici della membrana cellulare mediante PEF o CEMP per ridurre l’impatto sulle cellule normali.

Per migliorare l’efficacia e ridurre gli effetti collaterali delle attuali terapie antitumorali, è necessario distinguere le differenze tra le cellule tumorali e le cellule normali, al fine di ottenere una terapia antitumorale mirata. Nel normale processo fisiologico delle cellule, le cellule tumorali si trovano in uno stato redox più elevato rispetto alle cellule normali,115 e questo alto livello di ROS è importante per la crescita e la proliferazione delle cellule tumorali, l’infiltrazione e le metastasi e la resistenza alla chemioterapia,116 mentre un eccesso di ROS può causare stress ossidativo, danni al DNA, lipidi e proteine ossidate, ecc, Le basse concentrazioni di ROS promuovono la divisione cellulare, le medie concentrazioni di ROS portano all’arresto della crescita cellulare e le alte concentrazioni di ROS portano all’apoptosi o alla morte cellulare.119 I tipi di ROS includono l’anione superossido (O2-), i radicali idrossilici (OH-), il perossido di idrogeno (H2O2), il perossinitrito, ecc. I vari tipi di ROS hanno ruoli regolatori diversi nella crescita cellulare. L’O2- catalizza la degradazione ossidativa dei lipidi e forma metaboliti che inducono mutazioni del DNA e attaccano le membrane cellulari, mentre l’H2O2 regola le vie apoptotiche come le vie JNK e P38/MAPK per indurre l’apoptosi.120
Il contenuto intracellulare di ROS delle cellule tumorali è molto più elevato rispetto a quello delle cellule normali e quindi le cellule tumorali sono meno tolleranti ai ROS esterni rispetto alle cellule normali. L’approccio di trattare i tumori regolando lo stato redox delle cellule tumorali e utilizzando le proprietà antitumorali dei ROS per raggiungere gli obiettivi terapeutici aumentando il livello di ROS all’interno delle cellule tumorali è chiamato regime pro-ossidante per la terapia del cancro.121, 122 In questo regime, la ricerca si concentra sul potenziamento effettivo dell’efficacia dei ROS, sulla riduzione della resistenza delle cellule tumorali e sulla riduzione dell’impatto sui tessuti normali per ottenere un trattamento mirato e preciso delle cellule tumorali.
Le cellule tumorali differiscono in modo significativo dalle cellule normali in termini di caratteristiche fisiologiche, biochimiche e morfologiche. Le cellule tumorali sono solitamente di dimensioni maggiori, contengono una quantità di acqua significativamente maggiore e hanno un rapporto nucleoplasmatico più elevato rispetto alle cellule normali (fino a 1:1). Le cellule tumorali hanno una morfologia nucleare variabile e possono apparire meganucleate, binucleate o multinucleate. Pertanto, esistono differenze significative tra la struttura e i vari parametri dielettrici delle cellule tumorali e delle cellule normali. Quando vengono sottoposti a un trattamento con campi elettromagnetici, i due tipi di cellule mostrano risposte distinte, ovvero la specificità della sensibilità elettromagnetica delle cellule tumorali. In condizioni normali, la membrana cellulare è una barriera permeabile tra la cellula e il mondo esterno e la sua funzione fondamentale è quella di mantenere la relativa stabilità del microambiente intracellulare e di scambiare selettivamente sostanze con l’ambiente esterno.
Quando compare l’elettroporazione, la permeabilità della membrana cellulare è notevolmente aumentata. Alcune molecole di grandi dimensioni, come molecole di farmaci, materiale genetico e proteine, possono entrare nella cellula ed essere assorbite senza problemi. A causa delle differenze di differenziazione e di caratteristiche strutturali tra cellule tumorali e cellule normali, il potenziale critico di transmembrana e le condizioni di attivazione del campo elettrico necessarie per l’effetto di elettroporazione sono diverse. Il rapporto nucleoplasmatico e la costante dielettrica della membrana cellulare hanno una maggiore influenza sulle caratteristiche di carica della membrana nucleare della cellula sotto l’azione della PEF e l’effetto elettrico interno è più evidente nelle cellule tumorali rispetto alle cellule normali.18 Sfruttando questa caratteristica, è possibile ottenere una terapia mirata contro le cellule tumorali.
Nello schema di pro-ossidazione dei ROS, l’effetto di elettroporazione della PEF può essere utilizzato per aprire il canale dei ROS esogeni nelle cellule tumorali e migliorare l’efficienza di penetrazione dei ROS. Lo schema è illustrato nella Figura 6. La differenza di risposta elettromagnetica tra cellule tumorali e cellule normali può essere utilizzata per ridurre l’effetto dei ROS sugli organelli intracellulari delle cellule normali. La selezione del bersaglio si basa sul livello di elettroporazione e sul livello di tolleranza ai ROS per trattare efficacemente il cancro senza intaccare i tessuti normali.

Anche la fonte e la concentrazione di ROS sono fondamentali nei regimi di terapia pro-ossidante per il cancro, poiché l’effetto di un singolo ROS tende a rendere le cellule tumorali resistenti e a ridurre l’efficacia della terapia. La CAP è un campo emergente nella terapia del cancro ed è una tipica terapia pro-ossidante dei ROS. Il terreno trattato con CAP contiene molte sostanze chimiche nocive a lunga vita provenienti dalla CAP, tra cui ROS e RNS come H2O2, NO2-, NO3- e NO. L’abbondanza di ROS originati dalla CAP può prevenire efficacemente lo sviluppo di resistenza ai farmaci da parte delle cellule tumorali e gli studi hanno dimostrato che le soluzioni irradiate con CAP contenenti uguali concentrazioni di soluzione irradiata con ROS sono migliori della singola soluzione di H2O2 nell’inibire le cellule tumorali. Il danno ai tessuti normali non può essere evitato nella terapia oncologica convenzionale.
Le terapie mirate, dal punto di vista delle differenze di contenuto elettromagnetico e di ROS tra cellule tumorali e cellule normali, possono migliorare notevolmente l’efficacia e ridurre l’impatto sui tessuti sani. L’introduzione di PEF e CEMP può migliorare l’efficienza di penetrazione dei ROS, non solo ridurre la concentrazione di farmaci, ma anche ridurre la dose di irradiazione della PAC, che può essere applicata al trattamento del cancro e fornire una base sperimentale per la terapia di combinazione con le terapie esistenti.
RICONOSCIMENTI
Kale Dobiako
Questo lavoro è stato sostenuto finanziariamente dalla National Natural Science Foundation of China (52075499, 62101498, 51976201) e dal progetto di ricerca applicativa sulla tecnologia del benessere pubblico della provincia di Zhejiang (LGG22F010005).
CONFLITTO D’INTERESSE
Gli autori dichiarano assenza di conflitto di interesse.
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CAUSALE: DONAZIONE

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