پزشکی بالینی

بيوالكتريسيته، شاخه اي که به طب فيزيکي مي رسد

درمان بسياري از بيماري‌ها به وسيله برخي از الگوهاي خاص درماني انجام مي‌پذيرد كه ريشه در طب باستان دارد. اين الگوهاي درماني به عنوان طب جايگزينAlternative medicine)‎‏) هستند كه از آن در مواردي كه طب نوين در درمان مستاصل مي‌شود استفاده مي‌شود. اثرات درماني ناشي ازروش هاي طب فيزيكي كه با استانداردهاي اثرات درماني حرارت، صدا، تحريك الكتريكي اعصاب و عضلات، انواع ماساژها، رفلكسوپاتي، طب سوزني و ساير موارد مشابه بر روي بيماري‌هاي غيرقابل درماني از قبيل دردهاي مزمن (سردردها، كمردردها، دردهاي عضلاني و...) درد مايوفاسيال، خستگي مزمن و الگوهاي دردي كه با آناتومي اعصاب هماهنگي ندارد.

درمان با الكتريسيته به زمان پزشكان يونان باستان بر مي‌گردد كه از مارماهي براي درمان بيماران صعب‌العلاج خود استفاده مي‌كردند. با ساخت اولين دستگاه توسط گالواني الكتروتراپي مدرن شروع و بشر توانست براي درمان بسياري از بيماري‌هاي عصبي و عضلاني نظير درد، تورم، كاهش التهاب، انتقال دارو به داخل بدن، تقويت عضلات، رفع ناتواني ناشي از فلج عضلات، رشد عصب، كنترل بي اختياري ادرار، ناتواني جنسي، عوارض ناشي از درمان هاي جراحي، اسكوليوز، ناتواني تنفسي ناشي از ضعف عضلات، اندام هاي مصنوعي الكتريكي و ساير موارد مشابه از طريق تحريك عصب و عضله اقدام كند. جالب اينكه توضيح خاصي بر چگونگي اثرات درماني اين روش ها به لحاظ علمي وجود نداشت. اندازه گيري دقيق خصوصيات سلولي نقطه آغازين بيوالكتريسيته و كشف اين علم بود و اين معما حل شد. بيوالكتريسيته شاخه اي نوپا از طب الكترومغناطيس است  و اين طب نيز قسمتي مهم از يكي از تخصص هاي پزشكي مدرن به نام طب فيزيكي را تشكيل مي‌دهد. در طب فيزيكي علاوه بر درمان هاي معمول اين رشته از انواع انرژي مانند : نور، صوت، حرارت، مغناطيس و الكتريسيته با استانداردهاي مشخص براي درمان بيماري‌ها استفاده مي‌شود.
با كشف بيوالكتريسيته مشخص شد كه تمامي سلول‌هاي غير عضلاني و عصبي داراي يك پتانسيل الكتريكي ثابت هستند كه مقدار الگوي آن در هنگام بيماري و در هنگام سلامتي كاملا متفاوت است. اين سيستم الكتريكي داراي يك ميدان الكتريكي است كه از طريق يك سيستم ارتباطي الكتريكي مجزا ولي در ارتباط با سيستم هاي عصبي، هورموني و خوني است و تحت كنترل و نظارت است كه بسياري از عوامل دروني و بروني بر آن تاثير گذارند. در سيستم بيوالكتريسيته كه واحد آن سلول است، سلول به عنوان ژنراتور الكتريكي عمل مي‌كند كه مي‌تواند دو نوع الكتريسيته مشتمل بر پتانسيل فعاليت و پتانسيل ساكن را ايجاد كند. اين اختلاف پتانسيل مي‌تواند يك ميدان الكتريكي در اطراف سلول ايجاد كند. به‌علاوه جريان الكتريكي در سر راه خود با بافت هايي كه خاصيت مقاومتي و خازني دارند بر خورد دارد. ميدان الكتريكي حاصله توسط يك سلول با تاثير بر سلول هاي مجاور و نهايتا كل بدن ايجاد يك ميدان الكتريكي مي‌كند. سلول ها كه در واقع جزء اصلي سيستم بيوالكتريسيته هستند اندازه اي در حدود 10 تا 60 ميكرومتر دارند. در مقايسه اين سيستم با الكترونيك ساخته دست بشر مي‌توان گفت در سيستم هاي الكترونيكي الكترون جابجا مي‌شود اما در بيوالكتريسيته يون ها و اتم هاي داراي بار الكتريكي جابجا مي‌شوند كه بسيار بزرگتر و سنگين‌تر است. سيستم بيوالكتريسيته سيستمي مرطوب است و در محيط هدايتي نمكي فعاليت مي‌كند و در واقع  مولكول هاي آب كه اطراف يون ها را احاطه کرده‌اند خود به اندازه و وزن آنها مي‌افزايند و فقط با عبور از كانال هاي غشاء سلول اين مولكول هاي آب از آنها جدا مي‌شوند. ‏
‏ وجود بافت ها با خصوصيات امپدانسي و خازني متفاوت از سرعت هدايت در اين سيستم مي‌كاهد و در نتيجه سرعت هدايت جريان الكتريسيته در بيوالكتريسيته بسيار كمتر از سيستم هاي الكترونيكي است. در بيوالكتريسيته توقف وجود ندارد، سلول مجبور است حتي در طي استراحت با جابجا كردن مداوم يون‌ها و اتمها اين اختلاف پتانسيل را حفظ كند تا از نشت و خروج شارژهاي الكتريكي درون سلول ممانعت به‌عمل آورد. اين فعاليت حدود شصت درصد فعاليت متابوليسمي و انرژي توليدي توسط سلول را به‌خود اختصاص مي‌دهد. اگر اين فعاليت براي لحظه اي متوقف شود سلول خواهد مرد.
يك سيستم بيوالكتريسيته مشتمل بر غشاء سلولي، پمپ هاي يوني، كانال هاي انتشار يوني و نهايتا پلاريته‌ها است. ‏
غشاء سلولي كه به عنوان صفحات خازني عمل مي‌كند داراي ضخامتي معادل 5 تا 5/7 نانومتر هستند كه از مولكول هاي پروتئوليپيدي در دو لايه تشكيل شده است. انتهاي ليپيدي قسمت مركزي را تشكيل مي‌دهد. اين غشاء و نسبت به عبور الكتريسيته مقاوم است. هر سلول با توجه به عملكرد خود اختلاف پتانسيل از 10 تا 200 ميلي ولت را مي‌تواند ايجاد كند. براي مثال اگر اختلاف پتانسيل را 100 ميلي ولت و قطر غشاء را 5 نانومتر در نظر بگيريم در هر ميلي متر غشاء ولتاژي معادل 30000 ولت برقرار است. ولتاژي كه بسياري از عايق هاي ساخت بشر نمي تواند در برابر آن مقاومت كند. پمپ ها و كانال‌هاي يوني هر كدام برحسب ولتاژ و اندازه خود اجازه عبور مواد با پلاريته و اندازه خاص خود را مي‌دهند.
در بيوالكتريسيته دو خاصيت به نام هاي پيزوالكتريك و پيزوالكتريك معكوس مطرح مي‌شود. در پيزوالكتريك تغيير شكل و وارد آمدن استرس هاي مكانيكي مي‌تواند منجر به تغيير خصوصيت الكتريكي سلول و بافت شود. در پيزوالكتريك معكوس ارائه جريان الكتريكي مي‌تواند منجر به تغيير شكل سلول شود.
به طور كلي در درون سلول هاي بدن مواد از لحاظ پلاريته داراي سه نوع خصوصيت هستند :
1- تك قطبي                      2- دو قطبي                        3- خنثي
چنانچه اين مواد در مجاورت يك ميدان الكتريكي قرار گيرند هر كدام به شكلي واكنش نشان مي‌دهند يعني مولكول هاي تك قطبي به سمت قطب مخالف حركت مي‌كنند و دو قطبي‌ها در سمتي قرار مي‌گيرند كه به سمت قطب هاي ناهمنام باشند و در غير قطبي‌ها هم به جز لرزشي اندك تغييري ايجاد نمي‌شود، حال اگر اين ميدان متغير باشد يعني جاي قطب هاي منفي و مثبت تغيير كند مولكول هاي دوقطبي شروع به چرخش مي‌كند..
بافت هاي همبند موجود در ليگامنت، تاندون، غضروف و استخوان خصوصيات پيزوالكتريك دارند، كه ميزان پتانسيل در هر نقطه از اين بافت ها متناسب با استرس مكانيكي وارده بر آن نقطه است و با تغيير ميزان و جهت اين استرس مكانيكي خصوصيات الكتريكي اين مناطق نيز تغيير مي‌كند. اين پتانسيل از 10 تا 150 ميلي ولت متغير است. در اينجا در واقع هر سلول هنگامي كه در معرض استرس مكانيكي قرار مي‌گيرد تغيير پتانسيل مي‌دهد و آنچه كه اندازه‌گيري شده است در واقع اثر تجمعي اختلاف پتانسيل سلول هاي مجاور است. سطحي كه تحت كشش قرار مي‌گيرد داراي بار مثبت و سطحي كه تحت فشار قرار مي‌گيرد داراي بار منفي تري مي‌شود. در واقع جريان الكتريكي حاصله نحوه قرارگيري سلول ها و تعداد آنها را تعيين مي‌كند. اين پتانسيل ها به دنبال خود تغيير در متابوليسم و تعيين سرعت تكثير سلولي را به دنبال دارد لذا تاندون ها، عضلات و استخوان‌ها بر اساس نيروي مكانيكي وارد بر آن نقطه تقويت و يا تضعيف مي‌شوند. بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه فعاليت پروتئين ها متاثر از تغيير شكل و بار الكتريكي مجاور آنها است. لذا بيوالكتريسيته از خارج از طريق تغيير شكل پروتئين و تغيير محيط الكتريكي اطراف آن مي‌تواند بر فعاليت پروتئين ها اثر بگذارد.‏
پروتئين ها را شايد بتوان يكي از مهم ترين اجزاي بيولوژيك خواند. شكل فضايي پروتئين اهميت بسيار زيادي در فعاليت بيولوژيك آن ايفا مي‌كند به عنوان مثال فعاليت بسياري از آنزيم ها و نحوه اتصال آنها به گيرنده‌هايشان تابع شكل آنها  است. الكتريسيته موجب تغيير شكل كانال هاي غشاء وابسته به ولتاژ است. تغيير شكل پروتئين ها در اثر تماس با ميدان الكتريكي مي‌تواند ميزان نفوذپذيري غشاء را افزايش و يا كاهش دهد. افزايش اين مقدار به عنوان مثال باعث افزايش نفوذپذيري كلسيم گشته و موجب تسريع سنتز ‏DNA‏ و بسياري از فرا يندهاي داخل سلولي شود. كاهش نفوذپذيري و در واقع ترميم غشاء در اثر تماس با الكتريسيته مانع از خروج مواد التهابي مي‌شود كه هر كدام از موارد ذكر شده فوق روشي براي درمان بر حسب مورد است.‏
نكته جالب ديگر اين است كه سلول ها فركانس خاصي را شناسائي و تقويت مي‌كنند يعني در يك فركانس به رزونانس در مي‌آيند كه به فركانس استوكاستيك معروف است اگر اين فركانس رزونانس همان فركانسي باشد كه مي‌تواند خصوصيات پروتئيني غشاء را كنترل كند سلول به آن پاسخ مي‌دهد.
در ادامه بررسي‌ها مشخص شد كه بيوفوتون هاي خارج شده از بدن بعد از تماس با منابع توليدكننده انرژي مانند ليزر و غيره كاملا همدوس است به عنوان مثال ليزر در طول موج ‏‎633nm‎‏ در سطح متيوكندري و در طول موج ‏‎965nm‎‏ بر روي سيتوكروم ها اثر مي‌كند. اشعه ماوراء بنفش در فركانس خاصي سرطان ايجاد مي‌كند و در طول موج ديگر فقط آفتاب سوختگي مي‌دهد و نهايتا اينكه هر كلاس از پروتئين ها به ميدان الكتريكي خاصي با نوسان مشخص پاسخ مي‌دهند.
يكي از مسايل مهم در مورد بيوالكتريسيته نحوه ارتباط ميدان الكتريكي سلول ها با يکديگر و با كل بدن است. يافته هاي موجود نشان مي‌دهد كه با قطع عصب پتانسيل الكتريكي پوست از بين نمي رود لذا اعصاب نمي توانند عامل انتقال باشد. ولي در اطراف بدن ميداني وجود دارد كه اين ميدان خطوط خاص و ايزوالكتريكي وجود دارد و سر پلكسوس هاي براكيال و لومبوساكرال و نخاع نسبت به سطوح خارجي داراي بار مثبت هستند و هرچه به سمت محيط برويم منفي مي‌شود. بسياري از نقاطي كه به نقاط طب سوزني شناخته مي‌شوند بر روي اين خطوط واقعند كه داراي امپدانس كمتري دارند. علاوه بر اين نقاط، نقاط ديگري نيز وجود دارند كه داراي پتانسيل ثابت الكتريكي هستند و از نقاط مجاور خود مجزا هستند لذا چنانچه اين الگوي ميداني الكترومغناطيسي به دنبال صدمات موضعي، تروما، زخم و بيماري تغيير كند يك سيگنال الكتريكي ايجاد مي‌شود كه در واقع نقطه شروع فرايند ترميمي در تصحيح و بر قراري مجدد اين سيستم است. مناطقي كه داراي فعاليت متابوليك بالا هستند داراي بار منفي و بر عكس با كاهش فعاليت متابوليك پتانسيل الكتريكي مثبت تر شده است. با ايجاد زخم نيز بار الكتريكي به سرعت تغيير مي‌كند. ‏
در آخرين فرضيه بدن به عنوان يك مدار الكتريكي فرض شده است كه در آن، مناطقي كه داراي بافت همبند هستند به عنوان عايق عمل كرده و در مجاورت آنها مايع ميان بافتي جريان الكتريكي را منتقل مي‌كند. در اين تئوري عروق خوني داراي پتانسيل صفر هستند. به نظر مي‌رسد يكي از مناطقي كه اطلاعات حاصله از بيوالكتريسيته را شناسائي و ارزيابي مي‌كند نوروماتريكس است كه سيستمي در داخل مغز است كه محدود به منطقه خاصي از آن نيست. در اين مناطق اطلاعات واصله از طريق سيستم هاي عصبي، هورموني و الكتريكي جمع آوري و تصويري از بدن ارائه مي‌شود كه قطع جريان به اين سيستم مي‌تواند منجر به درد شود.‏

مرجع:‏
‎ APS therapy‎‏ دكتر امير حسين افشاني، دكتر امير معيار نعيمي، دكتر آرش افشار پاد

منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۸۳