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The effect of magnetic fields on tumor occurrence and progression: Recent advances

El efecto de los campos magnéticos sobre la aparición y progresión de tumores: avances recientes

Abstracto

Los tumores malignos son la principal amenaza para la salud humana en todo el mundo. A pesar del rápido desarrollo de los tratamientos, los pronósticos y los resultados desfavorables siguen siendo comunes. Los campos magnéticos han demostrado tener buenos efectos antitumorales tanto in vitro y in vivo , y representan un potencial tratamiento no invasivo; sin embargo, los mecanismos moleculares subyacentes específicos siguen sin estar claros. Aquí revisamos estudios recientes sobre campos magnéticos y su efecto sobre tumores en tres niveles diferentes: organismal, celular y molecular. A nivel organismal, los campos magnéticos suprimen la angiogénesis tumoral, la microcirculación y mejoran la respuesta inmune. A nivel celular, los campos magnéticos afectan el crecimiento de células tumorales y funciones biológicas al afectar la morfología celular, la estructura de la membrana celular , el ciclo celular y la función mitocondrial . A nivel molecular, los campos magnéticos suprimen los tumores al interferir con la síntesis de ADN , el nivel de especies reactivas de oxígeno , la entrega de moléculas de segundo mensajero y la orientación de los receptores del factor de crecimiento epidérmico . En la actualidad, todavía falta evidencia científica experimental; por lo tanto, se necesitan urgentemente estudios sistemáticos sobre los mecanismos biológicos involucrados para la futura aplicación de campos magnéticos al tratamiento de tumores.

Resumen gráfico

Resumen de los posibles mecanismos por los cuales los campos magnéticos afectan a los tumores.

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Introducción

El cáncer se ha convertido en una gran amenaza para la salud humana. La tasa de mortalidad por cáncer sigue siendo muy alta según las estadísticas mundiales de cáncer de 2021 (Siegel et al., 2021), a pesar de que se han logrado avances significativos en el tratamiento del cáncer (Bray et al., 2018). La quimioterapia sigue siendo la principal opción para el tratamiento del cáncer, pero presenta muchos efectos secundarios. Por este motivo, se está prestando más atención a las terapias no invasivas, incluida la fisioterapia. Se han aplicado gradualmente diversos tipos de fisioterapia al tratamiento de tumores, como la electroterapia, las terapias fotocinéticas, térmicas, magnéticas, ultrasónicas y de microondas, y la radioterapia (Mantso et al., 2016; Schildkopf et al., 2010; Correia et al., 2015; Allison et al., 2011; Qu et al., 2012; Eltejaei et al., 2021; Sachsman et al., 2015; Satkauskas et al., 2005; Chen et al., 2010). Entre ellas, la terapia magnética ha recibido considerable atención (Zhang et al., 2017a).

Los imanes se han utilizado para curar enfermedades durante más de dos mil años. Recientemente, la terapia magnética se ha aplicado gradualmente a tratamientos clínicos, como la regeneración de nervios periféricos (Suszyński et al., 2014), la osteonecrosis (Ding et al., 2011), la reducción del dolor (Zhu et al., 2017; Kiss et al., 2013; Eccles, 2005a, 2005b; Schuster y Rapoport, 2016), la regulación de la función muscular (Bergman et al., 2004; Chaloupka et al., 2002), la antiinflamación (Juhász et al., 2014) y la promoción de la cicatrización de heridas (Zhao et al., 2017; Lv et al., 2021; Shang et al., 2019; Strauch et al., 2007; Jing et al., 2010). En comparación con otros tratamientos, los campos magnéticos tienen la ventaja de ser no invasivos, seguros, altamente eficientes, económicos y sin riesgo de infección o cicatrices.

Según las características del campo magnético generado (MF), los MF se pueden clasificar en campo magnético constante (CMF) o campo magnético dinámico (DMF). Un CMF también se conoce como campo magnético estático (SMF) o campo magnetostático (MSF), que puede generarse mediante imanes permanentes o bobinas solenoidales con corrientes unidireccionales. Según la intensidad del campo magnético, los CMF se pueden clasificar en MF débiles (<1 mT), medios (1 mT–1 T), fuertes (1–5 T) y ultrafuertes (>5 T) (Hunt et al., 2009; Van Huizen et al., 2019; Mild et al., 2002). El DMF varía con el tiempo y se puede clasificar como campo magnético alterno (AMF), campo magnético pulsado (PMF), campo magnético pulsante (PuMF) y campo geomagnético (GMF) según el modo de producción del campo magnético. Los campos magnéticos activos (AMF) se generan mediante una bobina electromagnética con una corriente de una determinada frecuencia o mediante un imán con un movimiento regular. Los campos magnéticos pasivos (PMF), los campos magnéticos pasivos (PuMF) y los campos magnéticos pasivos (GMF) se producen mediante una bobina electromagnética con una corriente pulsada, una fuente de alimentación de CA y la Tierra y la ionosfera, respectivamente (Hristov y Pérez, 2011; Hildebrandt et al., 2002; Jedrzejczak-Silicka et al., 2002).

Actualmente, la investigación se centra principalmente en los MF con parámetros fijos (Dini y Abbro, 2005; Zhang et al., 2017b), incluidos los SMF o MF oscilantes inducidos por una bobina electromagnética con una única orientación fija. Estudios preliminares han demostrado que los MF pueden afectar la morfología de las células tumorales, la estructura de la membrana, el metabolismo celular, el crecimiento, la adhesión, la respuesta inmunitaria y la microcirculación. En la mayoría de los estudios, este efecto dominó se determinó utilizando un único parámetro de MF o un tipo limitado de células tumorales. Zablotskii et al. descubrieron que la susceptibilidad magnética de las células tumorales difería debido a sus diferentes contenidos celulares (Zhu et al., 2017). Por lo tanto, los efectos biológicos de un MF sobre las células tumorales dependen de varios parámetros de MF, como la intensidad, la frecuencia y la duración de la exposición. El tipo de célula tumoral también es de vital importancia, pero aún faltan investigaciones sistemáticas.

Aunque cada vez hay más pruebas de que los MF pueden inhibir la progresión tumoral, el mecanismo subyacente aún no se entiende bien. Por lo tanto, revisamos sistemáticamente el progreso en este campo y analizamos los posibles efectos biológicos de los MF sobre los tumores en tres niveles diferentes, a saber, el orgánico, el celular y el molecular. Este estudio proporciona una base teórica para la supresión del crecimiento tumoral por MF y será útil para la aplicación racional de los MF en el tratamiento tumoral en el futuro.

Fragmentos de sección

Sistema inmunitario

La aparición y progresión de tumores están estrechamente relacionadas con el sistema inmunológico. Bajo un MF, se encontró que una gran cantidad de células inmunes crecían cerca de los sarcomas; por lo tanto, se especuló que los MF podrían elevar la actividad de las células inmunes y promover la fagocitosis de los cuerpos apoptóticos de las células inmunes, induciendo así la muerte de las células tumorales. Gong et al. demostraron que la actividad de las células NK esplénicas en ratones con xenoinjerto SP2/0 aumentó, y la IL-1 de los macrófagos aumentó significativamente después de la exposición.

Morfología celular

La morfología celular es fundamental para todos los movimientos vitales y varía con los campos magnéticos. Dini et al. encontraron burbujas en la membrana celular U937, una superficie celular rugosa resultante de la exposición a un campo magnético de 6 mT durante 12 h (Dini et al., 2009). Después de 96 h de exposición a un campo magnético de 50 Hz de 0,23 mT o 1,32 mT, tanto el número de células como el coeficiente de polarización de las células de feocromocitoma PC12 aumentaron significativamente en el grupo de campo magnético de 0,23 mT en comparación con el grupo de control, mientras que ocurrió lo contrario en el grupo de campo magnético de 1,32 mT.

Síntesis de ADN

Muchos estudios han descubierto que los DMF pueden dañar selectivamente el ADN de las células tumorales, inhibiendo así su proliferación. Wolf et al. descubrieron que los campos electromagnéticos de frecuencia extremadamente baja pueden romper las cadenas de ADN de las células tumorales. Algunos estudios han demostrado que los campos electromagnéticos de baja potencia de 0,1 a 40 MHz también inhiben la proliferación de células tumorales de la vesícula biliar al romper las cadenas de ADN, y que el daño al ADN se correlaciona de forma no lineal con la frecuencia de los campos electromagnéticos. La relación nucleocitoplasmática (N/P) es un indicador importante de la

Conclusiones y perspectivas

En resumen, se sabe que los efectos biológicos de los MF sobre los tumores se producen a nivel de organismo, celular y molecular. A nivel de organismo, los MF mejoran la actividad de las células inmunitarias, especialmente las células NK, T y B. La angiogénesis tumoral también se ve alterada por los MF, con una disminución de la densidad y el diámetro de los vasos, la velocidad de flujo de los glóbulos rojos y la velocidad del flujo sanguíneo. Además, aumentó significativamente la fuga de microvasos tumorales, dañando aún más el endotelio vascular tumoral.

Declaración de intereses en conflicto

Todos los autores declararon no tener relaciones relevantes. El autor declaró no tener ningún conflicto de intereses potencial con respecto a la investigación, la autoría y la publicación de este artículo.

Expresiones de gratitud

Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China [números de subvención 52177226 , 82172063 ]; el Programa clave de I+D de la provincia de Shaanxi [número de subvención 2021 KW-62 ]; el Programa de apoyo a la capacidad de innovación de Shaanxi [número de subvención 2020TD-042 ]; el Fundación China para la Ciencia Postdoctoral [número de subvención 2019T120948 ]; el Fundación de Ciencias Postdoctorales de Shaanxi [número de subvención 2018BSHEDZZ02 ]; el Fundación de Innovación para la Tesis Doctoral de la Universidad Politécnica del Noroeste [conceder 


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