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BIOFISICA MEDICA
  
 

Dalla BIOFISICA delle PROTEINE al SISTEMA di CELLULE MC - Rivista N0 4 Fisica in Medicina di: Ottobre - Dicembre 2002
Un percorso di ricerca bioelettromagnetica - By Franco Bistolfi  - Primario Emerito di Radioterapia - A. O. Ospedali Galliera Genova

Introduzione
:
All’origine del percorso di ricerca ricordato nel titolo sono alcuni interrogativi più volte presentatisi in questi ultimi anni:
- Come mai certe ulcerazioni non neoplastiche vengono curate con successo sia con le radiazioni non ionizzanti (campi magnetici ELF, RF impulsate non termiche, soft laser), che con gli ultrasuoni ?
- Come avviene che alcuni soggetti esposti a campi elettromagnetici di vario tipo (c.m. statici, microonde, radiazioni ionizzanti) avvertano sensazioni uditive, gustative, olfattive  ?
- Quale può essere un meccanismo razionale che spieghi gli effetti non termici da radiazioni non ionizzanti (NIR) ? esiste un meccanismo biofisico alla base di certe pratiche terapeutiche ?

Problemi complessi, che cercheremo di affrontare condensando il percorso di ricerca, compiuto nel tentativo di darvi risposte attendibili, in due principali momenti:
1.    dalla biofisica delle proteine al sistema bioconduttivo connessionale (BCS) e all’effetto TEMA;
2.   dalla biofisica del citoscheletro e dall’effetto TEMA al sistema di cellule MC, sensori-trasdut­tori di campi elettromagnetici.

1.    Dalla biofisica delle proteine al sistema bioconduttivo connessionale (RCS) e all’effetto TEMA
Dal punto di vista biofisico le macromolecole proteiche contengono tre strutture fondamentali:
-eliche, piani (3 e reticolo di legami idrogeno(1). Le a-eliche e i piani (3 danno origine a intensi campi elettrici e possiedono una spiccata anisotropia di suscettività diamagnetica, caratteristiche dalle quali dipende la facile polarizzazione delle proteine e la loro piezoelettricità, favorita dall’assetto quasi cristallino delle a-eliche(2).

Le moderne conoscenze sulla struttura terziaria di molte proteine, costituite ora di sole a-eliche, ora di soli piani 13 oppure di a e 13 variamente assemblate fra loro (13), inducono a ritenere che le diverse proteine abbiano un diverso assetto elettromagnetico e quindi capacità molto specifiche di risonanza con altre biomolecole.
   
Nelle proteine è importante anche la regione interna idrofoba, per il suo basso valore di costante dielettrica, che favorisce la trasmissione di segnali elettromagnetici.
Le proteine, infine, possiedono energia elastica, sono facilmente deformabili e soggette a vibrazioni in un intervallo di frequenze compreso fra 10 e 10’ Hzt41.
Quali grandi molecole dipolari capaci di vibrazioni meccaniche, le proteine si comportano da trasduttori acustici ed elettromagnetici5t. Il reticolo di legami idrogeno nasce nelle proteine globulari all’interno delle a - eliche oppure fra i (3 - strands formanti un piano (3, per continuarsi all’esterno delle macromolecole e rendere così possibile la formazione di polimeri cateniformi.

Nei biopolimeri di proteine globulari (microtubuli e filamenti di actina) o di proteine filamentose (collageno nelle fibre connettivali) il carattere cristallino delle singole molecole proteiche si ripete, amplificato, e ne giustifica la piezoelettricità.
Inoltre, la stretta vicinanza delle singole molecole nel polimero fa si che gli orbitali elettronici di molecole contigue si sovrappongano parzialmente formando bande di conduzione elettronica, causa di semiconduttività, già prevista da Szent Gyòrgyi  ed in seguito dimostrata sperimentalmentet34t. Infine, la stessa giustapposizione di molecole uguali fra loro favorisce la trasmissione di stati di eccitazione elettrica o vibrazionale meccanica71.
Da questo insieme di proprietà biofisiche deriva che i polimeri cateniformi di proteine sono in grado di condurre segnali di vario tipo, molte volte dopo averli trasdotti da una forma di energia all’altra.
Prendeva così origine nel 1990 il concetto di Sistema Bioconduttivo Connessionale (BCSY89, definito come un grande sistema cooperativo di comunicazione intra e intercellulare, costituito da polimeri filamentosi capaci di trasdurre e condurre segnali endo geni ed esogeni.
Con linguaggio di oggi:  un
Body Wide Web.

     Il BCS veniva quindi ad aggiungersi, integrandovisi, agli altri grandi sistema di comunicazione fra cellule:
il sistema nervoso, il sistema endocrino e il sistema immunitario.

Compongono il BCS cinque gruppi di biostrutture (8,9,10,11,12)
-     matrice nucleare;
-     citoscheletro (microtubuli, microfilamenti di actina, filamenti intermedi, reticolo microtrabe­colare);
-    matrice extracellulare (collageni, acido ialuronico, proteoglicani, fibronectina, laminina) formante il tessuto connettivo e la lamina basale;
-     giunzioni intercellulari (desmosomi associati a filamenti di cheratina, giunzioni strette, giunzioni comunicanti);
-     integrine, strutture extra  intracellulari (recettori di membrana che stringono connessioni sia con la matrice extracellulare che col citoscheletro) (Fig. 1).

Fra cellule e matrice extracellulare esistono interazioni di tipo induttivo sperimentalmente dimostrate ­ (13, 14, 15)

-     orientamento reciproco fra citoscheletro e filamenti della matrice extracellulare (v. fig. 3);

-     induzione di orientamento spaziale delle cellule (polarità);

-     guida allo sviluppo direzionale delle cellule;

-     induzione morfogenetica.

Tutto ciò porta a riconoscere nei filamenti intra ed extracellulari funzioni, che vanno molto al di là del semplice sostegno meccanico. Le interazioni elencate sono l’evidente prova di segnali a doppio senso diretti dalla cellula alla matrice extracellulare e da questa alla cellula. In questo scambio di segnali le strutture filamentose del citoscheletro e della matrice extracellulare assumono un ruolo di primo piano, attraverso la mediazione delle integerme (v. sopra)(16).

Le sopradescritte interazioni di tipo induttivo sono quindi l’elemento cardine che giustifica l’individuazione del BCS, sistema che comprende anche il tessuto connettivo, ma che ampiamente lo supera dal punto di vista anatomico e funzionale.

I segnali trasmessi dal BCS sono:
    
Particelle cariche

       Flussi di elettroni (e-) possono seguire la banda di conduzione che avvolge un polimero filamentoso ma anche altre vie di migrazione all’interno delle molecole proteiche(7)
E’ anche considerata la possibilità che un e, intrappolato in un solitone di Davydov, venga trasmesso lungo la catena polimerica senza dispendio di energia, dando luogo a una supercorrente a temperatura ambiente(18)

       Flussi di protoni (H+) possono seguire il reticolo semiconduttore di legami idrogeno intra e intermolecolari secondo il modello di Nagle e Morowitz (19) successivamente sviluppato da Welch e Berry Ìt (1)

Nel “continuum mobile protonico” di questi autori si ammette l’esistenza di un flusso di protoni non solo all’interno del citoscheletro, ma anche fra cellula e cellula attraverso le giunzioni.

Onde di eccitazione e di polarizzazione

       La conduzione di stati eccitati lungo una catena polimerica da un trasmettitore eccitato (T’) a un ricevitore (R), secondo lo schema TR--TR’--T’R--TR’- (7) discende dalla struttura stessa della catena  costi­tuita da proteine uguali fra loro e ordinatamente assemblate in sequenze filamentose.

Lo stesso dicasi per la conduzione di un’onda di polarizzazione, trasmissibile lungo la catena di dipoli orientati.  

Fig. 1 - La continuità fra sostanza fondamentale extracellulare (extracellular ground substance) e intracellulare é stabilita da molecole glico proteiche arboriform4 che protrudono dalla superficie di ciascuna cellula. La rete di fibrille della sostanza fondamentale citoplasmatica e nucleare interconnette anche gli organelli (ad es. mitocondri) e il nucleo. Pertanto, le fibre colla gene del tessuto connettivo (in basso a sinistra) sono anch'esse in connessione con le cellule e il loro citoscheletro. 
Le caratteristiche anatomiche e bio fisiche dei filamenti intra ed extracellulari giustificano la definizione di Sistema Bioconduttivo Connessionale (BCS) (Bistolfi, 1990)(8,9).  -
(Da Oschman (11), modificata)


Radiazioni ottiche
Secondo Fischer(20) l’interno dei microtubuli è simile a quello delle fibre ottiche di vetro e i desmosomi delle giunzioni intercellulari sarebbero sinapsi fotoniche bidirezionali. 
Secondo lo stesso autore, la conduzione di impulsi ottici nei fasci di fibrille potrebbe avvenire lungo l’interstizio tra le singole fibrille.

In epoca recente, la cellula è stata considerata una struttura cristallina tridimensionale assimilabile

 ai cristalli fotonici (21 .22 .23) a causa delle variazioni periodiche della costante dielettrica e quindi dell’indice di rifrazione (n=IE) - presenti nelle biostrutture periodiche "a pila di piatti", di cui il citoplasma è ricco.

Radiazioni infraottiche
Microonde e radiofrequenze possono trasmet­tersi lungo le regioni idrofobe dei polimeri proteici e in particolare lungo i microtubuli, considerati da Hameroff (24) alla stregua di guide d’onda dielettriche di radiazione elettromagnetica.

Onde vibrazionali meccaniche

I solitoni di Davydov (25), onde vibrazionali quantizzate o quanti di vibrazione meccanica, originano a un capo della catena polimerica per diverse cause e si trasmettono lungo tutta la catena. In particolare, se la causa prima della variazione conformazionale di una proteina è l’interazione con un fotone, avremo una vera e propria trasduzione energetica del tipo fotone/fonone (AA. vari in 26).

Secondo Scott (27) le a eliche sono molto adatte alla conduzione vettorializzata di impulsi fononici, dai centri di liberazione dell’energia (reazioni redox, idrolisi di ATP) sino alle sedi di utilizzazione.

La trasduzione nella materia vivente di segnali elettromagnetici in segnali acustici, esprimibile con l’acronimo TEMA (v. Review in 28), è stata dimostrata sperimentalmente su numerosi substrati biologici e analizzata in fantocci tessuto equivalenti. Essa si verifica per tutte le frequenze dello spettro e.m. ed è alla base di tecniche diagnostiche (spettroscopia fotoacustica, per trasduzione laser­US; tomografia termoacustica computerizzata - TACT - per trasduzione microonde-US) e terapeutiche (litotripsia per mezzo di shockwaves ultrasom - che indotte da brevissimi impulsi laser).

I meccanismi d’azione vanno dalla rapida espansione termoelastica conseguente a impulsi elettromagnetici nell’ordine dei tts (transienti termici), alla elettrostrizione e alla pressione di radiazione. La frequenza delle onde meccaniche generate per effetto TEMA è tanto più alta quanto più breve sia l’impulso elettromagnetico e, il più sovente, appartiene alle frequenze ultrasoniche.

L’effetto TEMA ammette anche il suo reciproco, precisamente la trasduzione acustico elettromagnetica, dimostrata sperimentalmente e interpretata in vario modo. 
Questo effetto TEMA invertito, oltre al meccanismo piezoelettrico ne ammette anche altri. 
Per quanto riguarda gli ultrasuoni, lo spostamento periodico dell’acqua sonicata sottoporrebbe gli ioni disciolti a forze di frizione periodiche.

Se gli ioni positivi e negativi hanno massa e coefficiente di frizione diversi, viene a determinarsi una separazione oscillante di cariche e di distribuzione delle densità di carica, traducentesi in potenziali oscillanti da vibrazione ultrasonica, cui si correla la generazione di onde elettromagnetiche(29).

Un altro meccanismo, non molto dissimile dal precedente, è ritenuto valido da Chiabrera e D’Inzeo (30 ) sia per le alte frequenze ultrasoniche, che per le basse frequenze dei vibratori. Esso consiste in una deformazione meccanica oscillante della matrice extracellulare idratata, cui si accompagnano flussi convettivi di separazione dei controioni dalle molecole cariche contrapposte, generatori di potenziali da flusso (streaming potentials) .
Sembra quindi lecito concludere che l’effetto TEMA e il suo reciproco, insieme con le proprietà piezoelettriche delle biostrutture appartenenti al BCS (tessuto connettivo e filamenti intracellulari), siano i responsabili di quella aspecificità terapeutica delle energie non ionizzanti che aveva dato origine al primo dei nostri interrogativi (v. Introduzione).

Ma l’effetto TEMA permette di rispondere anche agli altri quesiti.

2.    Dalla biofisica del citoscheletro e dall’effetto TEMA al sistema di cellule MC: sensori trasduttori di campi elettromagnetici

I microfilamenti di actina (MF) e i microtubuli (MT), di riconosciuta importanza biologica, hanno proprietà biofisiche molto peculiari; alcune di esse accertate sperimentalmente, altre ipotizzate su basi avanzate di fisica teorica.

Fra le prime, la piezoelettricità(31,32, 33) la semiconduttività (6,31,34,35) e la capacità di trasmettere segnali meccanici dalla membrana cellulare al nucleo (36,37,38)

                Fra le seconde, la capacità dei filamenti citoscheletrici di emettere onde elettromagnetiche di alta frequenza (106~1012 Hz) ((4,40,41) con meccanismi di vario tipo, nonché il comportarsi dei MT da guide d’onda dielettriche(4243) e da veri e propri computers intracellulari per l’elaborazione di informazioni (40,42 44,45,46,47)

       Molte prove sperimentali hanno dimostrato la capacità dei ME e dei MT di” sentire” campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici in diversa maniera secondo l’intensità del campo. 
Campi deboli vi inducono variazioni di orientamento e di attività contrattile, riorganizzazione, polarizzazione; campi intensi vi inducono depolimerizzazione (v. Review in 48).

Normalmente soggetti a un continuo turnover nel citoplasma, i MF e i MT si assemblano stabilmente in fascietti paralleli rivestiti dalla membrana plasmatica per formare microvillj e cilia, espansioni che protrudono dalla superficie di moltissime cellule (13) (Fig. 2).

Questo insieme di dati:

-      proprietà biofisiche dei MF e dei MT;

-      loro sensibilità a campi elettromagnetici di vario tipo;

-       organizzazione stabile dei MF e dei MT nei microvilli e rispettivamente nelle cilia;

-      grande diffusione nell’organismo di cellule tappezzate da microvilli e cilia;
hanno condotto lo scrivente a individuare un sistema di cellule ricoperte da Microvilli e/o Cilia (cellule MC), funzionanti da sensori/trasduttori di campi elettromagnetici (48)

La distribuzione delle cellule MC è illustrata nella Tabella 1 dove sono anche indicati i loro collegamenti col sistema nervoso, condizione anatomica essenziale perché le cellule MC possano avere una rilevanza fisiologica e fisiopatologica. Il collegamento può infatti avvenire tramite i nervi cranici (cellule MC appartenenti ad alcuni organi di senso), le fibre del sistema nervoso autonomo (cellule MC appartenenti a organi viscerali) o semplicemente attraverso sinapsi elettriche fra le cellule MC ependimali e i sottostanti astrociti.

Un notevole contributo alla definizione del sistema di cellule MC viene dall’approfondimento dell’effetto TEMA e dei suoi rapporti con gli effetti uditivi da microonde. Questi sono causati dalla deflessione meccanica, indotta per effetto TEMA, dei microvilli che tappezzano la superficie delle cellule capellute cocleari.
La deflessione dei microvilli comporta l’apertura di canali ionici a controllo meccanico nella membrana che li riveste, cui consegue lo stimolo elettrico per le cellule di appartenenza (13)

Va ricordato che la struttura dei microvilli delle cellule cocleari, a parte le loro maggiori dimensioni, è identica alla struttura dei microvilli presenti in molti gruppi cellulari del nostro organismo e non devoluti a funzioni uditive (Fig. 2). Canali ionici a controllo meccanico sono stati descritti in quasi tutti i tessuti (ovociti, epiteli, endoteli, cellule muscolari lisce e striate, neuroni) (49).

Fig. 2 - A sinistra: è schematicamente raffigurata la struttura dei microvilli delle cellule capellute cocleari [1], erroneamente chiamati stereocilia e di tutti gli altri microvilli presenti nel corpo umano [21. Si noti l’assetto parallelo dei microfilamenti di actina rivestiti dalla membrana plasmatica e comunicanti col sottostante citoscheletro.

A destra: è schematizzata la struttura di un singolo microtubulo[3], formato da 13 protofilamenti di tubulina a e /3(0 esterno 28 nm, O interno 14 nm). Nelle cellule ciliate [4] i microtubuli si assiepano ordinatamente in filiere parallele [2], che originano da un centriolo posto alla base del cilio [1], secondo uno schema caratteristico ‘9¸2”. Il diametro esterno del ‘9+2” è > 100 nm. Lo stesso schema si ripete in quasi tutte le cilia e i flagelli delle cellule eucariotiche.
Da F. Bistolfi’~8, modificata.

                                                                                       Tabella 1

      Distribuzione delle cellule MC nel corpo umano
     (F. Bistolfi, Physica Medica XVIII: 85-94, 2002)

1.  Recettori adustici e vestibolari, neuroni olfattori, cellule gustative. Comunicazione con i nervi cranici.

2.  Cellule ependimali, in sinapsi elettrica con i sottostanti astrociti.

3.  Epiteli viscerali (apparato respiratorio, apparato digestivo, tubuli contorti prossimali del rene, mucosa uterina e tubarica, dotto dell’epididimo e vaso deferente, tiroide). Comunicazione con fibre del sistema nervoso autonomo.

4.  Cellule ematomidollari (linfociti, monociti, macrofagi, leucociti polimorfonucleati, cellule dendritiche interstiziali). Rapporti con il sistema neuro-endocrino-immunologico.

5.  Cellule in coltura (fibroblasti, cono di accrescimento dei neuriti).

Risultati sperimentali di Sokabe e coll. (49) hanno fornito la prova dell’accoppiamento fra canali a controllo meccanico e citoscheletro.

Con opportune correnti applicate alle cellule capellute cocleari, Denk e Webb(50) hanno provocato movimenti dei microvilli, a dimostrazione che queste cellule non possiedono soltanto capacità trasduzionali meccano elettriche, ma anche elettro­meccaniche. Inoltre, gli stessi autori, stimolando i microvilli delle cellule capellute con microgetti fluidi oscillanti hanno registrato la trasduzione inversa meccano elettrica, concludendo che le cellule capellute cocleari rappresentano “un modello valido per tutte le altre cellule capellute in generale”: eccezionale convalida sperimentale del ruolo di sensori di campi elettromagnetici da noi assegnato al sistema di cellule MC.

Almeno tre meccanismi fanno delle cellule MC un sistema di sensori/trasduttori di energia.
L’improvvisa distorsione di rnicrovilli e cilia, indotta per effetto TEMA, scatena un impulso elettrico che parte dai canali ionici a controllo meccanico, per poi raggiungere il citoplasma della cellula di appartenenza: segnali ionici.

Indipendentemente dai canali ionici, la distorsione meccanica di microvilli e cilia potrebbe generare un impulso elettrico grazie alle proprietà piezoelettriche dei MF e MT che ne formano il nucleo: segnali piezoelettrici.
Inoltre, l’effetto TEMA potrebbe indurre pressioni e distorsioni oscillanti sui microvilli e sulle cilia, seguite da onde di variazione conformazionale coordinate e associate
- secondo Brown e Tuszinski (34) - a un trasferimento di elettroni nei MF e MT: segnali semiconduttivi.

Il grandissimo numero di cellule MC (v. Tabella 1) e il gran numero di microvilli e cilia ricoprenti ciascuna di queste cellule giocano in favore del ruolo di sensori/trasduttori di campi elettromagnetici.
Infatti, la ricchezza numerica di cellule MC riflette quelle ““proprietà altamente cooperative di una popolazione di elementi””  che Adey (51) ritiene fondamentale perché i tessuti possano manifestare un’alta sensibilità elettromagnetica.

Considerazioni conclusive
Una prima, importante ricaduta biologica delle surricordate conoscenze biofisiche si ha nel riconoscimento fra cellule, dove accanto a meccanismi biochimici sono certamente in gioco interazioni di risonanza fra segnali elettromagnetici coerenti.

Mediante marcatura radioisotopica, è stato di­mostrato che cellule dissociate del fegato e del rene di un embrione di vertebrato ‘si riconoscono e si aggregano con un tasso sempre maggiore fra le cellule dello stesso tipo (rene-rene, fegato-fegato) che non in caso contrario (rene-fegato) (13).

Un altro brillante esempio di riconoscimento cellulare è fornito da recenti ricerche immunologiche sulle cellule dendritiche (DC). Queste cellule, di origine midollare e tappezzate da microvilli (52), si trovano negli interstizi di molti tessuti periferici (DC interstiziali), dove svolgono il ruolo di sentinelle in attesa di un eventuale antigene.
Le DC interstiziali hanno una elevata capacità di catturare l’antigene, di processarlo e presentarlo ai linfociti T dopo essere migrate dai tessuti periferici nei linfo­nodi regionali. 
Quando le DC stabiliscono un contatto con i linfociti T per presentare loro l’antigene, cellule T e DC formano ““attraverso interazioni fisiche”” una sinapsi immunologica, caratterizzata da una redistribuzione di filamenti citoscheletrici polarizzati verso la linea sinaptica.
Dicono gli specialisti (53,54) che la polarizzazione dei microtubuli nei linfociti T favorirebbe la secrezione vettorializzata di citochine e granuli citotossici. 
La sinapsi immunologica vede quindi la coesistenza integrata di un processo biofisico, nel riconoscimento fra linfociti T e cellule DC, e di un processo biochimico, nel passaggio vettorializzato di citochine attraverso i MT orientati.

Le sinapsi immunologiche possono essere demolite da influenze esterne (53).
Se ricordiamo che diversi autori
55,55)57) hanno sperimentalmente ottenuto la scomparsa di tutti i microvilli dalla superficie di cellule di varia origine, esponendole per 1-64 ore a campi magnetici ELF di 50 Hz e 1-7 mT, il rischio di danneggiare il corredo di microvilli delle cellule impegnate nella sinapsi immunologica a mezzo di prolungate esposizioni a campi magnetici di bassa frequenza acquista rilevanza in Medicina del Lavoro, per la possibile induzione di effetti immunosoppressivi.
Simili al riconoscimento fra cellule sono le interazioni di tipo induttivo fra cito-scheletro e matrice extracellulare dimostrate con tecniche di immunoflorescenza e schematizzate nella Fig. 3.

L’orientamento del citoscheletro nella cellula 1 orienta l’assemblaggio delle molecole della matrice extracellulare secreta nelle vicinanze (A). A sua volta, la matrice extracellulare orientata raggiunge le cellule 2 e 3 e ne orienta il citoscheletro (B). Chiara evidenza della propagazione di un ordine strutturale tramite interazioni a lungo range di natura elettromagnetica.

Per quanto riguarda l’effetto TEMA, una delle conseguenze di maggior rilievo biologico é la contrazione di lunghezza d’onda dell’onda elettromagnetica trasdotta in onda acustica. 
Detta contrazione, che già si verifica nel passaggio dal vuoto ai tessuti in varia misura, ma sempre inferiore a 1 ordine di grandezza, nella trasduzione elettromagneto acustica all’interno dei tessuti può raggiungere i 4 ordini di grandezza (v. Review in. 28).

Ne conseguono aumentate possibilità di risonanza spaziale fra le onde acustiche micro- e nanometriche e le bio­strutture micro- e nanometriche della cellula con le loro proprietà meccaniche, tutte interazioni potenzialmente alla base di effetti non termici delle NIR e in accordo con quanto affermano Insana e Bamberg (58): essere, le odierne conoscenze sulla meccanica della cellula e sulle relative trasduzioni meccano elettriche ed elettro meccaniche, “due nuove promettenti aree della ricerca di base”, alle frontiere della biologia molecolare.

Venendo alla terapia-fisica, ricordiamo che i potenziali da flusso indotti dai vibratori meccanici e dagli US nella matrice extracellulare (30), insieme con gli effetti piezoelettrici indotti nelle fibre connettivali e muscolari, possono verificarsi anche durante il massaggio manuale nelle sue diverse modalità applicative (sfioramento, impastamento, picchietta­mento, Shiatzu, ecc., (59).

Del resto, tutte le attività sportive, il fare body building, gli atteggiamenti combattivi del Qui-Kong (leggi: cictin), la danza ed anche il semplice camminare sono fonti sicure di effetti piezoelettrici variamente distribuiti nel corpo umano.

       Quanto al sistema di cellule MC e al ruolo di sensori trasduttori dei Microvilli e delle Cilia, esso ci aiuta a capire come sia possibile avvertire per effetto TEMA l’impatto di onde elettromagnetiche sotto forma di sensazioni uditive, vestibolari, olfattive e gustative, attraverso la stimolazione aspecifica (meccanica) dei rispettivi recettori sensoriali specifici tappezzati da microvilli
(v. Tabella 1 al punto 1).

Il sistema di cellule MC permette inoltre di interpretare la sindrome neurovegetativa da micro­ onde della Sadcikova (60), in virtù della ricchezza di cellule MC nei visceri addominali (Tabella 1 al punto 3), ma soprattutto dell’interazione fra microonde ed ependima, epitelio ciliato in stretta contiguità con i sottostanti astrociti e facilmente raggiungibile dalle microonde degli impianti radar (Tabella 1 al punto 2).

Fig. 3 - Rappresentazione schematica della interazioni di tipo induttivo (dimostrate con tecniche di immunofluorescenza) fra citoscheletro e matrice extracellulare. Spiegazioni nel testo. Da Alberts B. e coll. (13) , per gentile concessione dell’Editore e in parte modificata

Infine, l’interazione fra le onde acustiche e i sensori M e C delle cellule MC ‘non uditive’ potrebbe fornire nuove basi scientifiche alle azioni fisiologiche e fisiopatologiche prodotte da suoni e rispettivamente da rumori intensi, attraverso meccanismi est rauditivi integrantisi con i meccanismi uditivi.

Non si intende qui affrontare il complesso argomento musicotera pia, oggi in grande sviluppo e sul quale esiste una ricca letteratura riportata in due recenti opere (61,62), ma soltanto ricordare che i suoni udibili possono penetrare in profondità nei tessuti, dato che la loro attenuazione in acqua si verifica a un tasso molto minore di 1dB/m (63).

È quindi ipotizzabile che la quota non riflessa dalla superficie corporea di suoni e di rumori di sufficiente intensità, penetrando in profondità, possa raggiungere le cellule MC, almeno in alcune delle loro sedi.

Gli effetti biologici prodotti dalla musica o da rumori intensi e prolungati si manifesteranno - secondo questa ipotesi - non soltanto attraverso la via uditiva, ma anche attraverso la percezione vibrazionale da parte delle cellule MC ‘non uditive’ viscerali, ependimali ed emato midollari. 
Alla vibrazione meccanica dei Microvilli e delle Cilia indotta dal suono seguiranno impulsi elettrici per le rispettive cellule di appartenenza, tutte variamente collegate col sistema nervoso (v. Tabella 1).

Viene così a crearsi una connessione fra biologia e patologia da ultrasuoni e biologia e patologia da suoni udibili. E’ infatti suggestivo quanto riferisce Scarpa (64) sulla rimarginazione accelerata delle ferite con l’aiuto dei suoni (v. la Nota).

Se pensiamo ai processi di rigenerazione tessutale stimolata da ultrasuoni a bassa intensità SATA (Spatial Average Temporal Average), quale risultato di effetti non termici  (65), la segnalazione di Scarpa diventa meritevole di controllo.

     In questo medesimo contesto si inserisce un sistema sviluppato da Manners (66) per applicare una sorgente di suoni udibili direttamente su regioni corporee a scopo terapeutico. 
Per validare la suddetta ipotesi di lavoro sarà necessario verificare sperimentalmente sia l’entità che la profondità di penetrazione del suono in fantocci tessuto equivalenti e nel corpo di animali con diverse caratteristiche strutturali ed inoltre studiarne
, mediante tracciati microfonici, l’altezza (in Hz), l’intensità (in dB) e il ritmo all’interno dei mezzi esaminati.

     Alla base di tutto, ovviamente, un accurato studio di fisica acustica applicata, con particolare riguardo alla propagazione del suono (velocità, riflessione, rifrazione, diffusione, assorbimento, impedenza, conducibilità) in quel mezzo composito e multistratificato che sono i tessuti di una sezione corporea.

Per concludere, il percorso di ricerca da noi compiuto negli ultimi 15 anni ha consentito di dare qualche risposta attendibile agli interrogativi ricordati nella Introduzione.
Saranno tuttavia i fisici medici i migliori mediatori fra questa difficile fisica nanobiologica e il mondo medico.
Nota (Stralci da ‘Etnomedicina” di A. Scarpa 64)

“Celso e Galeno trattavano l’insonnia con i suoni melodici. Talete e Aristotele ammettevano la musica nelle malattie mentali. Nel 1811 P. Linchenthal scrive un ‘Trattato dell’influenza della musica sul corpo umano’.
La musica produrrebbe sia nell’uomo che negli animali, modificazioni apprezzabili su certe funzioni organiche.
E’ stato sperimentalmente dimostrato che la musica agisce intensamente sulla funzionalità dello
stomaco (peristalsi, secrezione di succhi gastrici, produzione di acido cloridico).
Pare inoltre che la stessa rimarginazione delle ferite possa essere affrettata notevolmente con l’ausilio dei suoni.

Nel “Trattato di Sushruta”, classico del!a medicina tradizionale dell’India, vi à un capitolo dedicato all’azione terapeutica degli "strumenti medicinali", specie i tamburi.
Per quanto riguarda l’Etnomedicina, si può dire che non vi sia sistema di cura dove il tam-tam o il piffero o altro strumento non vi facciano la loro apparizione”.

Tratto da: N0 4 Fisica in Medicina - Ottobre -
Dicembre 2002

Bibliografia

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Vedi: INFORMAZIONE, CAMPO UNIVERSALE e SOSTANZA - Campi MORFOGENETICI + BIO FISICA + Campi magnetici in medicina + FISICA VIBRAZIONALE (il paradigma dell'Harmonia) + CIMATICA 1