[論文レビュー] The working principle of magnetic resonance therapy

Larissa Brizhik, Barbara Zavan+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2015

Laser Applications in Dentistry and Medicine参考文献 42被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、磁気共鳴療法（TMR療法）が、生物学的酸化還元反応プロセスにおける非熱的共鳴磁界効果を活用することで、特に糖尿病性足部潰瘍を含む創傷治癒を促進すると提案している。主なメカニズムとして、バイオマolecule内でのスカロン媒介電荷輸送が挙げられ、磁界が電子移動効率を向上させ、時間経過とともに相乗的生理的改善をもたらす。

ABSTRACT

In this paper we describe briefly the basic aspects of magnetic resonance therapy, registered as TMR therapy. Clinical studies have shown that application of this therapy significantly accelerates wound healing and, in particular, healing of the diabetic foot disease. To understand the working principle of this therapy, we analyze relevant to it biological effects produced by magnetic fields. Based on these data, we show that there is a hierarchy of the possible physical mechanisms, which can produce such effects. The mutual interplay between the mechanisms can lead to a synergetic outcome delayed in time, which can affect the physiological state of the organism. In particular, we show that soliton mediated charge transport during the redox processes in living organisms is sensitive to magnetic fields, so that such fields can facilitate redox processes in particular, and can stimulate the healing effect of the organism in general. This and other non-thermal resonant mechanisms of the biological effects of magnetic fields are summarized as the working principle of the magnetic resonance therapy. We support our approach by some biological and histological data (both in vitro and in vivo) and, finally, by some clinical data.

研究の動機と目的

• 磁気共鳴療法（TMR療法）が組織修復を促進する背後にある物理的メカニズムを解明すること。
• 分子レベルでの磁界と生物系との間の非熱的共鳴相互作用を特定・分析すること。
• 臨床的改善が酸化還元反応や電荷輸送といった特定の生物物理学的プロセスとどのように関連するかを結びつけること。
• 電磁的効果と細胞および生理的応答を統合する理論的枠組みを提供すること。
• TMR療法の臨床試験データ、in vitroおよびin vivoデータを用いて、提案されたメカニズムを検証すること。

提案手法

• in vitroおよびin vivo研究からの既存の生物学的および組織学的データを分析し、磁界感受性プロセスを同定する。
• 特にタンパク質および膜における酸化還元反応におけるスカロン媒介電荷輸送の役割を検討する。
• ソフトコンデンス物質物理学および生物物理学の原則を応用し、磁界がバイオマolecule系に与える影響をモデル化する。
• 生物的効果に影響を与える物理的メカニズムの階層を評価し、共鳴的非熱的相互作用を強調する。
• TMR療法の臨床試験データを統合し、磁界露出と治癒速度の向上の相関を評価する。
• 理論的モデリングを用いて、複数の物理的メカニズムの相互作用から生じる時間遅れ型相乗効果を示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 磁界が生体系の生物学的プロセスに及ぼす主な物理的メカニズムは何か？
• RQ2 磁界が特にスカロン媒介電荷輸送を通じて細胞内の酸化還元反応をどのように強化するのか？
• RQ3 非熱的共鳴効果が磁気共鳴療法の治療的効果を媒介する役割を果たすメカニズムは何か？
• RQ4 複数の生物物理学的メカニズムの相互作用が、遅延的だが顕著な生理的改善をもたらす仕組みは何か？
• RQ5 臨床的観察で得られた創傷治癒の促進は、提案された物理的メカニズムによってどの程度説明可能か？

主な発見

• 磁界はバイオマolecule内でのスカロン媒介電荷輸送を調整することで、生物系の酸化還元反応を向上させることができる。
• TMR療法は、組織学的およびin vivoデータの支援を受けて、糖尿病性足部潰瘍の治癒を顕著に促進する臨床的有効性を示している。
• 非熱的共鳴磁界効果が支配的メカニズムであると特定され、熱的効果は無視できるほど小さい。
• 複数の物理的メカニズムの相互作用から、時間遅れ型の相乗的反応が生じ、治療効果が増幅される。
• 理論的モデリングにより、磁界がタンパク質および膜内の電子移動を特異的に影響でき、修復プロセスを促進することが示された。
• 臨床データは、TMR療法後に創傷治癒速度に測定可能な改善が見られ、提案された生物物理学的メカニズムと整合的であることを示している。