Neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu PEMF
Intro
Die Anwendung pulsierender elektromagnetischer Felder (PEMF) hat sich zu einer weit verbreiteten Therapie entwickelt, die sowohl bei Menschen als auch bei Tieren zur Behandlung verschiedener Erkrankungen und Verletzungen eingesetzt wird. Ursprünglich für die Wundheilung konzipiert, hat sich ihr Anwendungsbereich in der Medizin erheblich erweitert. Heutzutage werden PEMF-Therapien zur Behandlung von Knochenbrüchen, Arthritis, Entzündungen, Ödemen und Schmerzen eingesetzt. Obwohl die genauen Wirkmechanismen von PEMF noch nicht vollständig erforscht sind, wird angenommen, dass sie hauptsächlich mit dem Kalzium-Signalweg zusammenhängen. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass PEMF in verschiedenen medizinischen Fachbereichen effektiv als unterstützende Behandlungsmethode eingesetzt werden kann. Diese Übersicht konzentriert sich auf die wichtigsten Erkenntnisse und Forschungen im medizinischen Bereich, insbesondere auf die Anwendung von PEMF in Fachgebieten wie regenerativer Medizin (Wundheilung), Sportmedizin, Orthopädie und Physiotherapie. Darüber hinaus wird auch eine der neuesten Anwendungen von PEMF im Bereich der komplexen Krankheiten, insbesondere die unterstützende Behandlung von Krebs, näher beleuchtet.
Die Anwendung pulsierender elektromagnetischer Felder könnte in der Medizin eine bedeutende Rolle als ergänzende Therapiemethode für verschiedene menschliche Krankheiten spielen. Durch vertiefte Studien in der Zukunft ist es nicht nur möglich, die genauen Wirkungsmechanismen zu verstehen, sondern auch ihre Anwendung auf andere Pathologien sowohl im medizinischen als auch im tiermedizinischen Bereich auszuweiten.
Einleitung
Die Therapie mit pulsierenden elektromagnetischen Feldern (PEMF) ist eine Form der Elektrotherapie, die pulsierende elektromagnetische Felder zur Behandlung von verletztem Gewebe einsetzt [1]. Der Schlüssel zum Wirkmechanismus von PEMF und seinen biologischen Effekten auf Zellen und Gewebe liegt in der spezifischen Modulation des elektromagnetischen Impulses, der sich von der kontinuierlichen Anwendung der klassischen Magnettherapie unterscheidet, womit sie sich grundlegend unterscheidet. Daher zählt PEMF nicht zu den Technologien der in einer breiteren Masse bekannten Magnettherapie.
Ein PEMF System setzt sich aus einer Prozessor-kontrollierten Steuerung und einem Sender zusammen (bei top Systemen sind das nicht isolierte Kupferspulen). Diese fungieren als Wirkungskomponenten des Systems, indem sie pulsierende elektromagnetische Felder mit einer typischen Trägerfrequenz von 27,12 MHz aussendet [2]. Die Wellenformen von PEMF wurden speziell entwickelt, um alle Gewebearten von der Haut bis zu den Knochen vollständig zu durchdringen und eine nicht-invasive sowie nicht-thermische Behandlungsform darzustellen [3]. Aufgrund ihres Wirkmechanismus, der ausschließlich auf nicht-thermischen Effekten beruht, kann PEMF in der Medizin als ergänzende Therapie für verschiedene Erkrankungen eingesetzt werden, darunter Traumata, im Zusammenhang mit Sportmedizin und Physiotherapie sowie akute Entzündungen oder Verletzungen, die von einer starken Entzündung Komponente gekennzeichnet sind.
In der Regel variiert die Behandlungsdauer von 20 Minuten bis zu 8 Stunden pro Tag, abhängig von der Art der Verletzung und den Merkmalen des Geräts [4]. PEMF kann jedoch auch über einen Zeitraum von 24 Stunden verwendet werden, um wesentliche Anzeichen und Symptome einer Entzündung [5], einschließlich Schmerzen, zu lindern oder zu beseitigen. Die Linderung beginnt unmittelbar nach der Abgabe des ersten Impulses durch das Gerät.
PEMF wird seit über zwei Jahrzehnten als nicht-invasive Technologie zur Förderung und Beschleunigung der Wundheilung angewendet und erforscht. Es hat sich als wirksame unterstützende Behandlung bei einer Vielzahl von Erkrankungen bewährt, darunter Knochenbrüche, Arthritis, Osteoarthritis, akute und chronische Entzündungen, Ödeme, Schmerzen, chronische Schmerzen, sowie Wunden und chronische Wunden [1,6,10]. In den letzten zehn Jahren wurde das Verständnis für die Wirkmechanismen von PEMF vertieft. Obwohl noch immer Gegenstand von Forschung, wurden einige biochemische und metabolische Wege aufgezeigt, die durch die Interaktion mit lebendem Gewebe aktiviert werden und die die therapeutischen Wirkungen erklären, die sowohl in vivo als auch in vitro beobachtet wurden.
Wirkmechanismen
Die Wirkmechanismen von PEMF lassen sich in drei Kategorien einteilen: physikalische Mechanismen, biophysikalische Mechanismen und rein biologische Mechanismen. Während der physikalische Wirkmechanismus vergleichsweise einfach und bekannt ist und mit dem Faraday’schen Induktionsgesetz zusammenhängt, das besagt, dass „ein zeitlich veränderliches (pulsierendes) elektromagnetisches Feld ein elektrisches Feld in einem nahegelegenen Leiter induziert“ [1], sind die biophysikalischen und biologischen Wirkmechanismen tatsächlich äußerst komplex.
Bei jedem einzelnen Puls wird das Gewebe durch ein elektromagnetisches Feld stimuliert. Die Hauptwirkung dieser Stimulation findet auf der Ebene der Plasmamembran der Zellen statt, die eine vorübergehende Depolarisierung erfährt [7]. Dieses Ereignis löst sehr wichtige sekundäre Effekte (einen biophysikalischen Mechanismus) durch die vorübergehende Öffnung spezifischer Transmembran-Ionenkanäle aus, unter denen die spannungsabhängigen Kanäle für das Calcium-Ion (Ca2+) hervorstechen. Kalzium ist ein wichtiger zweiter zellulärer Botenstoff, denn der Eintritt von Kalzium in die Zelle und seine Bindung auf zytoplasmatischer Ebene an Calmodulin (CaM) löst innerhalb von Millisekunden nach einem einzigen Impuls eine ganze Reihe von biochemischen Kaskaden im Zytoplasma aus. Dazu gehören verschiedene enzymatische Aktivierungen, darunter die Freisetzung von Stickstoffmonoxid (NO) in Sekundenschnelle nach einem einzigen Impuls durch die Aktivierung der zytoplasmatischen Stickstoffmonoxid Synthase (cNOS) [1,3,7,11,12].
Stickstoffmonoxid, das als lösliches Hormon betrachtet wird, aktiviert eine Vielzahl von biochemischen Wegen, von denen einer zur Produktion von zyklischem Guanosinmonophosphat (cGMP), einem weiteren Botenstoff, führt, und zwar innerhalb von Sekunden bis Minuten nach einem einzigen Puls. Ab diesem Zeitpunkt treten die tertiären Wirkungen von PEMF auf, die rein biologischer Natur sind und sich über einen Zeitraum von Stunden bis zu Tagen und Wochen ab dem ersten Impuls erstrecken. Diese Wirkungen umfassen die transkriptionelle Aktivierung verschiedener Gene im Zellkern, was zur Produktion von Wachstumsfaktoren und anderen Proteinen sowie Transmembranrezeptoren führt. Diese Prozesse zielen darauf ab, die Zellen unabhängig von ihrem Gewebetyp zur Regeneration und Wiederherstellung der Homöostase auszurichten [1,3,8,11-13] (siehe Abbildung 1).
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Abbildung 1: Mechanismen der Wirkung von PEMF auf die Zelle. Das derzeit anerkannteste Modell sieht die biochemischen Wege, die durch das Kalzium-Ion (Ca2+) und anschließend durch Stickstoff Sauerstoff (NO) und cGMP aktiviert werden, als die Schlüsselmechanismen für die Wirkung von PEMF auf zellulärer Ebene und folglich für die Reaktionen von Geweben an. (A) Allgemeine grafische Darstellung des Modells; (B) Schematisches Detail der Abfolge von Ereignissen ab dem ersten PEMF-Impuls mit der Ausrichtung des zeitlichen Flussdiagramms der einzelnen Ereignisse und der Beteiligung der verschiedenen zellulären Kompartimente [3,7,8,11].
Was makroskopisch zu beobachten ist, ist die Verringerung von Entzündungen, Schmerzen und Ödemen sowie die vollständige Geweberegeneration, einschließlich Neovaskularisierung und Umbau der extrazellulären Matrix bis hin zur vollständigen Wiederherstellung des verletzten Gewebes [2,5]. Alle an einer Verletzung beteiligten Zellen reagieren auf die Wirkung von PEMF, einschließlich Endothelzellen (die die verletzten Blutgefäße wieder aufbauen), Fibroblasten (die sich vermehren und die verletzte extrazelluläre Matrix reparieren), Muskelzellen, Chondrozyten und Osteoblasten (die sich schneller und effizienter vermehren) [12].
Die Aktivität der Zellen des Immunsystems, insbesondere der Entzündungskomponente, wird stattdessen gedämpft (Senkung der Interleukinspiegel) [5] und die Aktivierung von Monozyten zu Makrophagen wird begünstigt, um den verletzten Bereich von Mikroorganismen, Fremdkörpern und toten Zellen zu reinigen. Von den möglichen Folgen einer akuten Entzündung, d.h. Nekrose, chronischer Entzündung und Heilung, blockiert PEMF die ersten beiden und begünstigt die Regeneration von Zellen und Geweben.
Anwendungsbereiche
Wie bereits erwähnt, fördert PEMF die Heilung von Gewebe und wird in verschiedenen Bereichen der Medizin eingesetzt, um die Heilung nach verschiedenen Arten von Traumata, Verletzungen, postoperativen Wunden und Entzündungen zu fördern. Zu den Krankheiten, bei denen diese Technologie wirksam eingesetzt wird, gehören Knochenbrüche, Arthritis, Osteoarthritis, akute und chronische Entzündungen, Ödeme, Schmerzen, chronische Schmerzen, Wunden und chronische Wunden [3,7,10,12]. PEMF wird auch in der Physiotherapie, Orthopädie, Osteopathie, Rehabilitationspraxis, Sportmedizin und im Fitnessbereich eingesetzt, einschließlich der neuromuskulären Erholung von Sportlern nach dem Training.
Zu den Krankheiten und Beeinträchtigungen, die zusätzlich zu den oben genannten in Frage kommen, gehören alle Verletzungen, Traumata und Entzündungen, die die Schulter, den Ellbogen, die Hand, das Knie, die Wirbelsäule, das Hüftgelenk, das Sprunggelenk und den Fuß betreffen [4,11,12,14]. Dazu gehören auch alle Schmerzen arthritischer Natur, Schmerzen im Bereich von Sehnenansätzen (z. B. Tennisarm, Golferellenbogen, Werferschulter und scapulohumerale Periarthritis), Überlastungssyndrome, Pathologie der Kniescheibe, Pathologie des Meniskus, Degeneration der Bandscheiben und Wirbelgelenke, „Hexenschuss“, Schmerzen der Halswirbelsäule aufgrund eines „Schleudertraumas“, Steißbeinschmerzen, Muskelkontrakturen und posttraumatische Zustände. Auch alle degenerativen Schmerzen, schmerzhafte Sehnenansätze, Schleimbeutelentzündungen, Achillessehnenentzündungen, Fersen, Wirbelsäulen- und Plattfußschmerzen können davon profitieren [10,12,15]. Neuere Studien betrachten ihre Anwendung auch als unterstützende Behandlung bei komplexen Krankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes, neurologischen Störungen, mikrobiellen Infektionen und Tumoren [1,10,11]. PEMF haben keine bekannten Nebenwirkungen [3].
Wundheilung
PEMF wird seit jeher hauptsächlich bei der Behandlung von Wunden eingesetzt. Die Wundheilung ist ein komplexer Prozess, an dem Kaskaden von Entzündungs-, Proliferations-, Immun- und Gewebeumbau-Reaktionen beteiligt sind [16]. Klinische Studien haben gezeigt, dass die Behandlung mit PEMF die Heilung von frischen Wunden, einschließlich postoperativer Wunden, sowie von chronischen Wunden wie Druckgeschwüren und diabetischen Bein- und Fußgeschwüren fördern und beschleunigen kann. Der Mechanismus, der dieser Fähigkeit zugrunde liegt, scheint zum Teil auf die durch die Stimulation mittels PEMF induzierte verstärkte Vaskularisierung des Gewebes zurückzuführen zu sein, aber auch auf die bessere Durchblutung des verletzten Gewebes und die bessere Sauerstoffversorgung, alles wichtige Faktoren für die Wundheilung [1,11,16,17].
PEMF stimuliert Endothelzellen zur Vermehrung und zum Wiederaufbau verletzter Blutgefäße, wodurch die Angiogenese in den von der Wunde betroffenen Geweben mit der Zeit zunimmt [1,18]. PEMF stimuliert auch Fibroblasten zum Wiederaufbau der verletzten extrazellulären Matrix, regt Epithelzellen zur Vermehrung an und stellt das verlorene Gewebe Kontinuität wieder her. Ein wichtiger und sehr interessanter Aspekt ist, dass die Stimulation mit PEMF die reproduktive Aktivität der vom elektromagnetischen Feld beeinflussten Zellen in einer Weise synchronisiert, dass keine Zellart die anderen bevorzugen kann. Dieser besondere Mechanismus wird noch erforscht, aber die Auswirkungen sind sichtbar, da die Heilung frischer Wunden bei der Behandlung mit PEMF hauptsächlich durch die erste Absicht oder ähnlich der ersten Absicht und nicht durch die zweite Absicht erfolgt. Dies bedeutet, dass sich weniger Keloide und entstellende Narben bilden [3]. Außerdem reduzieren PEMFs die Entzündung und den Schmerz vom ersten Impuls an. Dies ist für die Behandlung aller Wunden von Bedeutung, insbesondere aber für postoperative Wunden [1].
Knochenreparatur
Die Knochenreparatur erfordert die Zusammenarbeit bestimmter Knochen Zelltypen: Osteoblasten und Osteoklasten. Es hat sich gezeigt, dass PEMF die Knochenreparatur durch verschiedene Mechanismen beeinflussen, darunter die Stimulierung der Faserknorpel Verkalkung im Zwischenraum zwischen den Knochen Segmenten, die Steigerung des Blutflusses und der Wundheilung infolge der Wirkung auf Kaliumionenkanäle und die Erhöhung der Knochen Bildungsrate durch Osteoblasten (1,4,7,10,19,20]. Im Gegenteil, es wird festgestellt, dass die osteoklastische Aktivität reduziert wird. Darüber hinaus hat sich der Einsatz von PEMF zur Behandlung von nicht konsolidierten Frakturen als sehr wirksam erwiesen [4].
Behandlung von Arthrose, Arthritis und Osteoarthritis
Die PEMF-Stimulation hat sich als klinisch wirksam bei der Behandlung von Arthrose und Arthritis erwiesen, einschließlich Osteoarthritis und rheumatoider Arthritis [1,7,9,10,12,21]. PEMF unterdrückt die Entzündungsreaktion [5] und ist ein Hilfsmittel bei der Behandlung von Schmerzen.
Bei der Behandlung von Tendinitis kann PEMF bereits bei den ersten Anwendungen die Schmerzen lindern und die Beweglichkeit erhöhen, auch bei Patienten, die auf eine medikamentöse Therapie mit Kortikosteroiden nicht ansprechen oder diese nicht vertragen [7,10,12].
Begleitende Behandlung bei Krebs
Sehr aktuelle Studien befassen sich mit der möglichen Anwendung von PEMF als Adjuvans bei der nicht-chirurgischen Behandlung von Tumorerkrankungen, insbesondere von soliden Tumoren [22,23]. Forschungen und Bewertungen sind sowohl in vitro und in vivo an Tiermodellen als auch in der Klinik an Fallstudien im Gange. Die ersten Ergebnisse scheinen sehr ermutigend zu sein, da eine Abnahme der Vitalität von Krebszellen, eine Verringerung/Verzögerung der Tumorangiogenese und eine Verringerung der Wachstumsrate von Krebszellen zu verzeichnen ist. PEMF fördert auch die Apoptose und/oder Nekrose von Tumorzellen [10,24-26]. Die biochemischen Mechanismen, die den Beobachtungen zugrunde liegen, sind noch nicht klar, aber es wird angenommen, dass PEMF in einer normalen Zelle die Homöostase herbeiführt, in einer Tumorzelle aber wahrscheinlich Stoffwechsel- und Signalwege reaktiviert, die durch den neoplastischen Transformationsprozess umgangen oder zum Schweigen gebracht wurden, so dass die Zelle in Richtung Apoptose oder Nekrose gelenkt wird.
In klinischen Anwendungen hat sich gezeigt, dass es bestimmte Frequenzen (tumorspezifische Frequenzen) gibt, die Auswirkungen auf Krebszellen haben [27], während einige Frequenzen keine Auswirkungen auf Metastasen oder Tumorzellen haben, sondern nur auf die Heilung von Läsionen, insbesondere in der postoperativen Phase nach der Exzision eines soliden Tumors mit besserer und schnellerer Wundheilung, der Verkürzung der Genesungszeiten und der Beseitigung von
Trotz der positiven Ergebnisse der ersten Studien ist die Anwendung von PEMF im Bereich der Onkologie noch nicht abgeschlossen und muss weiter untersucht werden.
Schlussfolgerungen
PEMFs können alle Gewebearten, von der Haut bis zu den Knochen, vollständig durchdringen und sind in der Lage, Zell- und Gewebereaktionen, einschließlich der Transkriptionsaktivierung, hervorzurufen. PEMF sind billig, sehr einfach in der Anwendung, nicht-invasiv, nicht-thermisch, haben keine bekannten Nebenwirkungen und können eine wichtige Rolle bei der ergänzenden Behandlung verschiedener menschlicher Krankheiten oder Traumata spielen, darunter Knochenbrüche, Arthritis, Osteoarthritis, akute Entzündungen, chronische Entzündungen, Ödeme, Schmerzen, chronische Schmerzen, Wunden und chronische Wunden. Obwohl die Wirkungsmechanismen von PEMF noch nicht vollständig geklärt sind, finden sie interessante Anwendungen in der Medizin und in verschiedenen medizinischen Fachbereichen, einschließlich Sportmedizin, Orthopädie und Physiotherapie, und derzeit wird ihre Anwendung und ihr möglicher Nutzen bei komplexen und chronisch-degenerativen Krankheiten, einschließlich Krebs, untersucht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PEMF eine wichtige Rolle in der Medizin als ergänzende Behandlung verschiedener menschlicher Krankheiten spielen kann, und weitere Studien werden ihre Wirkungsmechanismen klären und ihre Anwendungsbereiche sowohl in der Human- als auch in der Veterinärpathologie erweitern.
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Quelle: https://www.researchgate.net/publication/346945355
Danke an Herrn Simone Pratellesi und Herrn Valerio Pratellesi für die Informationen und das zur Verfügung gestellte Material, einschließlich der wissenschaftlichen Studien und Daten, die als Referenz und Anregung zur Vertiefung und Erweiterung des Hintergrunds dieses Berichts verwendet wurden.