EL MAGNETISMO*Resea Histrica En el Oriente de la Grecia Septentrional se encuentra la Tesalia, famosa otrora por sus hermosos caballos. Limita al Norte con la Macedonia, y en la frontera que separa la Macedonia de la Tesalia, se ubica el Monte Olimpo, morada de los dioses. Magnesia es una extensa regin de la Tesalia, alargada hacia el Sur y baada por las aguas azules del mar Egeo. Se cuenta que el pastor Magnes, de la tribu de los magnetos, nativos de Magnesia, cuando deambulaba en el monte Ida de la isla de Creta, fue fuertemente atrado hacia el suelo por la punta de su bastn y por los clavos de su calzado, en grado tal que tuvo dificultad para caminar. Al remover la tierra para encontrar la causa del fenmeno, descubri una piedra llamada ahora magnetita, con la muy extraa propiedad de atraer el hierro. No sabemos qu tanto de verdad haya en esta historia mitolgica; pero lo que parece darle cierta verosimilitud es el prrafo que a continuacin presentamos tomado de la Enciclopedia Britnica: "Desde varias centurias antes de la Era Cristiana, se saba que una piedra mineral, un xido de fierro magntico (magnetita: Fe304), tena la propiedad de atraer el fierro y otras piezas del mismo mineral. Este magneto natural fue mencionado por Tales de Mileto (624-548 a. C.)". Del latn magnes, magnetis y del griego magnes, magnetos, Imn.

Entre los aos 1000 y 1200 d. C, la historia del magnetismo se correlaciona estrechamente con la brjula y la navegacin. Hay pruebas que la brjula era conocida por los chinos mucho tiempo antes, all por el ao 121 a. C. A principios del siglo XII de nuestra era, un autor chino explicaba cmo una aguja metlica cuando se frota con una piedra-imn y se suspende libremente, apunta hacia el Norte. Este parece ser el primer testimonio de cmo un trozo de fierro se puede imantar con la magnetita para formar la brjula. Hay un reporte sensacional dado por el Centro de Cultura Popular de los Olmecas, en la ciudad de Mxico. En 1975 se encontr una varilla magntica polarizada que se utilizaba como brjula para orientar la construccin de las pirmides que eran centros rituales. Durante 300 aos no se pudo alcanzar un mayor conocimiento sobre los campos magnticos y no fue sino hasta el ao de 1600 cuando William Gilbert del condado de Colchester, Inglaterra, public su libro intitulado De Magnete en el que se resume todo el conocimiento que sobre magnetismo se tena en esa poca. Habla de la declinacin de la brjula y propone lo que fue su mayor contribucin: que la tierra es un magneto.

La Ley de Coulomb en los Campos Magnticos Probablemente fue Daniel Bernouilli el primero en sugerir la ley que dice que la intensidad de un campo magntico es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia

a los polos magnticos. Esta ley la formul el autor basado en experimentos realizados con .discos metlicos en el ao de 1760. En 1785, Carlos Agustn Coulomb estableci con gran precisin la ley que lleva su nombre: "La atraccin o la repulsin entre dos polos magnticos con cargas diferentes o iguales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa". Ampre y su colaborador Dominique Arago (1786-1853) demostraron que las agujas de acero se magnetizan si se colocan dentro de un alambre circular que lleve corriente elctrica. Este fue el preludio para que se construyera en 1825 el primer "electromagneto", as llamado por William Sturgeon (1783-1850). El aparato que estaba hecho de hierro suave en forma de herradura y rodeado de una hlice de alambre con 18 vueltas, poda levantar 20 veces su propio peso cuando era alimentado por una batera. As se alcanz el camino para la construccin de dinamos y naci la Era de la Electricidad. Se requera la formalizacin lgica y matemtica de todos estos experimentos para alcanzar un modelo cientfico, lo que se debi al magistral trabajo de James Clerk Maxwell, publicado en 1873. El gran investigador no solamente coordin los resultados obtenidos por otros cientficos sino que, al formalizar su modelo con ecuaciones matemticas y al seguir la sugestin de Faraday que las regiones que rodean a los cuerpos elctricos y a las corrientes elctricas revisten gran importancia, estableci el concepto de "campos

elctricos y magnticos" en los que el espacio libre debe ser considerado como una corriente elctrica desplazada (figura 1). Las bien conocidas ecuaciones de Maxwell sealan que los campos elctricos y magnticos al variar en el tiempo, generan ondas de energa que se propagan en el entorno espacial con la velocidad de la luz. Este conocimiento llev a admitir que la luz no es sino un fenmeno electromagntico.

Fig. 1. Las regiones que rodean a una corriente elctrica forman campos elctricos magnticos a distancia.

Los trabajos de Maxwell fueron fuente de inspiracin para muchos sabios en los aos que siguieron: Roentgen, Curie, Rutherford, Plank y Einstein (1905), entre otros.

El Modelo atmico del magnetismo El gran cientfico Andrs Marie Ampre consideraba que

un magneto se origina por una corriente elctrica circular entre sus molculas. Recordemos que toda corriente que fluye de manera circular (helicoidalmente) determina un campo magntico

Fig. 2. Toda corriente con trayecto circular (bobina) forma un campo magntico en su interior. El vector B representa la intensidad del campo magntico formado.

por dentro de las lneas de flujo de la misma corriente (figura 2). Un electrn en su movimiento orbital alrededor del ncleo equivale a una corriente que fluye helicoidalmente (figura 3) y determina un campo magntico al que se llama "campo magntico electrnico orbital".

Fig. 3. Un electrn al circular alrededor del ncleo forma un campo magntico cuya intensidad se representa por el vector . Al campo formado se le llama "campo magntico electrnico orbital"

Entre las dos cargas del dipolo o, lo que es lo mismo, entre los dos polos del campo magntico, hay una fuerza

Fig. 4. Ejemplo de un electrn que rota en su rbita en sentido horario. El vector magntico apunta hacia arriba, hacia el Polo Norte.

magntica que se representa por un vector que va de la carga negativa a la positiva y al que podemos llamar "momento del dipolo magntico".

Fig. 5. Ejemplo de un electrn que rota en su rbita en sentido antihorario. El vector magntico apunta hacia abajo, hacia el Polo Norte desplazado.

La flecha que es perpendicular al plano orbital del electrn, apunta hacia el polo norte del magneto. Si la ubicacin del polo norte est bien determinada, cuando la rotacin del electrn en su rbita es en sentido horario (figura 4), dicha ubicacin cambiar 180 cuando la rotacin del electrn se torna en sentido antihorario (figura 5). El sentido de la flecha cambiar igualmente 180 para seguir apuntando al polo norte. El electrn no solamente rota alrededor del ncleo (movimiento de traslacin) sino, como la Tierra, tambin rota sobre si mismo, como si fuera un trompo.

Esta rotacin del electrn determina un campo magntico adicional al que se denomina "campo magntico del spin electrnico". La palabra spin significa trompo. Al dipolo representativo se le llama "dipolo del spin electrnico" y a la fuerza del vector correspondiente "momento magntico del spin electrnico". Como se ve las cosas se complican un poco y en un tomo, el momento magntico debido al electrn es la suma del momento magntico orbital ms el momento magntico del spin. En la mayora de los tomos hay varios electrones y el momento orbital resultante puede ser igual a cero o diferente de cero, lo que depende de la distribucin estadstica de los electrones circulantes, as como del sentido de su circulacin, horario o antihorario. Se admite, en mecnica cuntica, que el dipolo del spin electrnico queda anulado cuando los electrones que circulan alrededor del ncleo son pares; es decir, el momento magntico es igual a cero. A este fenmeno se le conoce como "el principio de exclusin de Pauli". De manera contraria, cuando el nmero de electrones es impar, sus efectos espaciales estn desacoplados y el dipolo del spin electrnico tiene una magnitud real diferente de cero. Adems del magnetismo de origen electrnico existe un magnetismo de origen nuclear que, aunque dbil, se ha mostrado de gran utilidad con fines diagnsticos en

medicina. El ncleo rota sobre s mismo y da origen al "dipolo del spin nuclear"; pero, al igual que el dipolo del spin electrnico, su momento magntico puede ser igual o diferente de cero, lo que depende de que la carga elctrica de a masa del ncleo sea par o impar. Esta carga elctrica est determinada por el nmero de protones y neutrones en el ncleo. Si el numero de protones ms neutrones es par, el momento resultante es igual a cero y no hay campo magntico nuclear. Si el numero de protones ms neutrones es impar, el momento magntico del spin nuclear tendr una magnitud bien definida aunque pequea. En los ltimos aos se ha puesto en boga un procedimiento diagnstico llamado Resonancia Magntica Nuclear (RMN) que utiliza aquellos elementos que tienen un nmero impar de protones ms neutrones en el ncleo. Resumiendo, y de acuerdo con la teora atmica, el efecto magntico es consecuencia de tres factores principales: 1. De los movimientos orbitales del electrn alrededor del ncleo. Es el llamado momento del dipolo magntico electrnico orbital. 2. De los movimientos de rotacin del electrn sobre si mismo. Es el llamado momento magntico del spin electrnico.

3. De los movimientos de rotacin del ncleo sobre si mismo. Es el llamado momento magntico del spin nuclear.

Caractersticas magnticas de los cuerpos en funcin del modelo atmico A los cuerpos inmersos en un campo magntico se les califica de acuerdo con su respuesta a la fuerza del campo. As tenemos: Cuerpos diamagnticos Son aquellos que repelen a las lneas de flujo del campo magntico (figura 6). Se podra expresar lo anterior, de manera alternativa, diciendo que el campo magntico repele al cuerpo diamagntico. La fuerza repelente es proporcional a la intensidad del campo (H) y al gradiente de dicha intensidad. El diamagnetismo es independiente de la temperatura (Curie), lo que significa ausencia de colisiones atmicas y de cambios de posicin entre los distintos tomos. La mayor parte de los compuestos moleculares son diamagnticos porque sus electrones son pares y sus momentos magnticos tienden a cancelarse (vase antes

Fig. 6. Respuesta de los cuerpos a los campos magnticos: diamagnticos (lado izquierdo), paramagntico (centro) y ferromagnticos (lado derecho).

en este captulo); sin embargo, el oxgeno gaseoso (02) y el xido ntrico (NO) son paramagnticos. Cuerpos Paramagnticos Son aqullos atravesados por algunas lneas de flujo cuando estn inmersos en un campo magntico (figura 6). El nmero de lneas que atraviesan y rodean al cuerpo es funcin del grado de paramagnetismo. Hay fuerte paramagnetismo en los iones de magnesio, fierro y cobalto. De acuerdo con la Teora de Langevin todo grado de paramagnetismo disminuye con la temperatura.

Cuerpos Ferromagnticos El ferromagnetismo puede ser considerado como un paramagnetismo lmite en el que todas las lneas de flujo de un campo magntico atraviesan el cuerpo en cuestin (figura 6). El requerimiento "sine qua non" es ferromagntico un material, es que los tomos que lo constituyen tengan momentos magnticos permanentes en sus electrones orbitales. El conocimiento de las fuerzas interatmicas que determinan el ferromagnetismo, pueden resumirse en tres puntos principales: 1. El magnetismo se debe principalmente a cambios en la direccin del spin electrnico y no a la mocin orbital de los electrones. 2. En el fierro, cobalto y nquel, los electrones responsables estn en la tercera rbita de sus tomos que es incompleta en el sentido de paridad. 3. Los momentos de tomos prximos se disponen paralelamente por la accin de fuerzas cunticas poderosas. Si el paralelismo disminuye por neutralizacin de dichas fuerzas, el cuerpo cambia a paramagntico y pierde su ferromagnetismo.

La respuesta biolgica a los campos magnticos es funcin de la caracterstica da, para o ferro magntica del tejido.

Los Efectos Biolgicos de los Campos MagnticosDurante largo tiempo los bilogos han sido reacios para admitir que los campos magnticos tienen efectos sobre la materia orgnica. Se ha requerido la acumulacin de numerosas experiencias que demuestran, sin lugar a dudas, dichos efectos para que los bilogos admitan, hoy en da, que los campos magnticos tienen acciones directas sobre la materia viva. No es posible relatar todas estas experiencias en este pequeo volumen y por ello, he escogido del libro de Robert O. Becker y Gary Selden, intitulado The Body Electric. Electromagnetism and Foundation of Life, aquellas experiencias que me parecen ms demostrativas. Karl von Frisch estudi, en 1940, la danza de las abejas productoras de miel. Sus estudios le valieron el Premio Nobel en 1973. El autor demostr que en los das claros, las abejas vuelan orientndose por el ngulo del sol y por el sentido del tiempo; de la misma manera que se les ensea a los Boy-Scouts a que utilicen el reloj-pulsera como un comps. Las abejas tienen tambin un sistema de luz polarizada y pueden determinar la direccin del sol al travs de las nubes y en los bosques sin luz. En los das totalmente obscuros pueden volar sin error entre los lugares en donde se alimentan y en donde viven. En estos

das no funciona el ngulo del sol ni la luz polarizada, sugiriendo que dichos animales poseen un sistema de brjula. Los experimentos de Frisch fueron complementados por los de Charles Walcott y Robert Green de la State University de New York, quienes trabajaron en colaboracin con James I. Gould de Princenton. Estos investigadores colocaron en las cabezas de las palomas aparatos de campo magntico en miniatura. Cuando el polo sur del aparato se colocaba hacia arriba, las palomas llegaban con facilidad a su palomar; pero si el polo norte del campo magntico en miniatura se colocaba hacia arriba, las palomas no encontraban su palomar y volaban alejndose de su casa. Lo anterior significa que las palomas utilizan el polo norte terrestre como referencia. En 1975, Richard P. Blakemore, de la Universidad de Massachussets, sorprendi al mundo biolgico cuando anunci que algunas bacterias tienen un sentido magntico. Descubri que en los pantanos de Cape Cod hay un tipo de bacterias que se orientan siempre de Norte a Sur. Blakemore encontr, ms tarde, cerca de Cambridge, bacterias que reaccionan al magnetismo y las llam magnetostticas. Los investigadores Molti Cocchi, Spirilli y Baccilli estudiaron la magnetostasia en la bacteria Aquaspirillum magnetostaticum y pudieron localizar en su citoplasma una pequea partcula, cbica u octogonal, a la que llamaron "magnetosoma", partcula que le da el sentido magntico a la bacteria. El magnetosoma est compuesto de magnetita (Fe304) que es sintetizada por la bacteria misma, para lo cual necesita de fierro que toma de su

entorno cuando la concentracin es de 1-2 mg/l. Si la concentracin de fierro es inferior a 0.5 mg/l no se sintetiza el magnetosoma. La movilizacin de la bacteria magntica est estrechamente ligada al campo magntico terrestre. En el hemisferio septentrional la bacteria "norte" se mueve hacia el ecuador, en tanto que la bacteria "sur" se aleja del ecuador. En el hemisferio meridional, la bacteria "norte" se aleja del ecuador, en tanto que la bacteria "sur" se dirige al ecuador. En el ecuador las dos bacterias se mueven solamente en sentido transversal y ninguna se aleja de o se acerca a la lnea ecuatorial. Inspirado en los trabajos de Blakemore, Gould disec las cabezas de docenas de palomas y encontr magnetosoma de 1 2 mm en el lado derecho de la cabeza, entre el cerebro y la tabla interna del crneo. Los magnetosoma se vean festonados y numerosos nervios los invadan; adems mostraban cristales que almacenaban hierro obtenido de la enzima ferritina, indicando que las palomas al igual que las bacterias sintetizan sus propios cristales magnticos. Se han encontrado los mismos sensores magnticos en las abejas, en los pjaros y en algunos primates. En los mamferos, Mather y Baker encontraron en el ratn casero (Mus musculus) la presencia de magnetita en la parte anterior de la cabeza, cerca de la regin olfativa, pero no en contacto directo con el tejido cerebral. Por otra parte, Zoeger y colaboradores han demostrado la presencia de magnetita en mltiples secciones de la cabeza del delfn comn del Pacfico (Delphinus delphis); pero la zona con mayor magnetismo se sita en alguna de las suturas de los huesos occipital, parietal o frontal. Tambin se localiz tejido magntico en la parte izquierda

de la hoz del cerebro, entre el crneo y la duramadre. El examen de pocos milmetros de tejido magntico mostr un momento magntico de 2.10-5 gauss/cm3. Hay muchos otros estudios en diversas especies animales; pero como los hallazgos son similares, pasaremos a las investigaciones realizadas en los seres humanos y en la materia viva.

Distribucin de la substancia Dia, Para y Ferromagntica en la materia viva.Molculas y estructura diamagntica Es una propiedad general de la materia viva. No obstante que las estructuras diamagnticas repelen a las lneas de un campo magntico, se ha observado que las molculas de dichas estructuras se alinean paralelamente. Se habla de un efecto de "cooperatividad" en las molculas biolgicas. Ms adelante en este captulo mostraremos varios ejemplos. La substancia diamagntica est dotada de una permeabilidad magntica "u" inferior a la del vaco. Esta "susceptibilidad negativa" es muy dbil aun en presencia de un campo magntico intenso; es adems independiente del grado de temperatura. Hay numerosas teoras que tratan de explicar el diamagnetismo, pero todas ellas alcanzan la misma conclusin: la induccin de un campo magntico en una substancia diamagntica determina un momento magntico que tiene sentido opuesto al del campo

aplicado. Se trata de una susceptibilidad negativa de repulsin de la substancia, bien diferente de la familiar atraccin, magntica. En algunos sistemas moleculares altamente organizados de la materia viva, como son las membranas biolgicas, intervienen la cooperatividad y la anisotropa de la susceptibilidad diamagntica, con un significado fsico y biolgico muy interesante que se manifiesta por la orientacin en paralelo de dichas molculas (vase ms adelante en este captulo).

Molculas y estructura paramagntica En estas estructuras el "momento magntico electrnico" no es cero, sea porque el nmero de cargas electrnicas es dispar o porque un electrn est desacoplado. Ambas posibilidades determinan un "momento dipolar" bien definido (dipolo del spin electrnico). Tambin hay paramagnetismo en relacin con el spin nuclear. Hay numerosas molculas paramagnticas debidas al spin electrnico con importancia biolgica bien demostrada; de ellas hablaremos ms adelante en este captulo. En cambio, son pocos los compuestos paramagnticos debidos al spin nuclear; pero su importancia es enorme en un mtodo que tiene gran aplicacin en la medicina actual; nos referimos a la Resonancia Magntica Nuclear.

Molculas y estructuras ferromagnticas Un pequeo nmero de substancias como el hierro, el nquel, el cobalto y el oro de ley, muestran un efecto magntico muy intenso conocido como ferromagnetismo. En los cuerpos ferromagnticos, en contraste con los paramagnticos, los electrones orbitales internos tienen una distancia recproca mucho ms pequea que el radio virtual de la rbita por la que viaja el electrn de valencia. Por ello un gran nmero de electrones de valencia pueden chocar y reaccionar fuertemente los unos con los otros. La fuerza interactiva de estos electrones es de tal magnitud que sus spin se alinean (-SN -SN -SN), an en ausencia de un campo magntico externo, lo que significa que la substancia ferromagntica alcanza una magnetizacin espontnea con un momento magntico dipolar permanente, independientemente de a aplicacin de un campo magntico externo. El aumento de temperatura y la consiguiente agitacin trmica puede destruir el proceso de alineamiento de los dipolos electrnicos. Cuando se excede la temperatura de Curie, caracterstica para cada substancia (800 para el fierro), el compuesto ferromagntico cambia y se comporta como una substancia paramagntica y, solamente por la aplicacin de un campo externo, volvern a alinearse los dipolos del spin electrnico. En la materia viva, el nico elemento ferromagntico que se ha encontrado es el magnetosoma sobre el cual ya hemos hablado; pero veamos con mayor detalle la respuesta de la materia viva a los campos magnticos pulsantes.

Efectos Bioqumicos de los Campos Magnticos PulsantesOrientacin molecular En 1970, Chalozonitis y colaboradores estudiaron los efectos de un campo magntico homogneo, con intensidad de un Tesla (10.000 Gauss) sobre los bastoncillos de la retina inmersos en una suspensin acuosa. Los bastoncillos se orientaron paralelamente a las lneas del flujo magntico, como si se tratara de una substancia ferromagntica; sin embargo, los bastoncillos de la retina son estructuras diamagnticas o paramagnticas. Se acepta que son las molculas de fosfolpidos y el pigmento rodopsina, de los bastoncillos retinianos, los responsables de la orientacin en paralelo de los mismos bastoncillos. Como se han encontrado orientaciones similares, en paralelo, en las molculas de la queratina, colgena y fibras musculares, se ha sugerido que es la estructura proteica la que determina la orientacin en paralelo de las molculas de las substancias paramagnticas. Sin embargo, como tambin se han encontrado orientaciones similares en el cido poliglutmico, en el hidrobromuro de lisina y en el polietilglutamato, elementos que contienen un anillo aromtico, se ha referido la ubicacin en paralelo a dicho anillo. De todas maneras, la mayora de los investigadores piensan que la distribucin en paralelo es debida a la anisotropa magntica de las protenas y de los

polipptidos, particularmente a nivel de las ligaduras peptdicas. La regin de las hlices alfa muestran gran anisotropa a causa del alineamiento axial de los enlaces peptdicos. Esta hiptesis ha recibido apoyo por la formulacin dada por Pauling quien seala un valor terico de -5.36.10-6 cgs para la anisotropa molecular diamagntica del grupo peptdico. Muchos otros pigmentos fotosintticos muestran un considerable grado de orientacin bajo la influencia de los campos magnticos. Esto se ha demostrado en partculas fotosintticas como el cloroblasto de las hojas aisladas de las espinacas y de algunas algas. En el caso del cloroblasto y de las plantas sensibles, se ha propuesto que es la molcula de clorofila la causante de la orientacin molecular por la anisotropa magntica elevada de dicho pigmento. Lo ms interesante es la orientacin que sufren las protenas de la membrana celular, pues si llegan a orientarse en paralelo, sobre todo las protenas intrnsecas, se facilitarn los movimientos inicos al travs de la membrana, lo que explicara la polarizacin de la membrana celular que hemos observado, al travs del electrocardiograma, en las fibras musculares del corazn.

Sobre la reaccin enzimtica Se ha demostrado un aumento de la actividad de la tripsina con campos magnticos pulsantes cuando el medio que rodea a la enzima es cido (pH de 3.0 y de 3.3) y una disminucin en su actividad cuando el medio es alcalino (pH de 8.0). Estos efectos no se observan cuando

los campos magnticos no son pulsantes, lo que seala que se requiere un gradiente alternante de campo magntico para activar a la tripsina. Se ha estudiado tambin la actividad de la desoxirribonucleasa (ADNasa) con campos magnticos pulsantes y se ha demostrado un aumento de 30% en la velocidad de hidrlisis del cido nucleico con intensidades de campo, iguales a 0.32 Teslas (3200 Gauss). Se ha visto que en presencia de campos magnticos no homogneos, como son los pulsantes, se forman gradientes de concentracin de las macromolculas disueltas; por otra parte, la macromolcula y el solvente tienen respuesta magntica diversa. Como la fuerza efectiva sobre la molcula es proporcional a la intensidad del campo, llamada H, y, sobre todo, al gradiente de H, se asegura que el campo magntico elevado y combinado con gradiente de campo, influir, sin lugar a dudas, en la actividad enzimtica.

Sobre la interaccin oxgeno-substrato El oxgeno se acumula en aquellos sitios en donde la intensidad del campo magntico es ms intensa. Esta aseveracin es vlida tanto para el campo estacionario como para el pulsante. Como el oxgeno en su forma molecular 02 es paramagntico, el campo magntico ejerce una accin de migracin alineada sobre el oxgeno disuelto en el lquido, ocasionando un cambio en la concentracin del elemento (02) dentro de la clula. El oxgeno se acumula en donde la intensidad del campo es mxima.

En otras palabras, el campo magntico aumenta la presin de oxgeno (p02) en las zonas sujetas a la mayor intensidad del campo. Lo anterior significa que a nivel celular, se crea una concentracin de oxgeno en gradiente (oxia dishomognea). En los sitios con menor intensidad de campo hay una hipoxia ficticia, que ha sido estudiada por los investigadores rusos, con oxgeno presente, pero substrado al canal metablico. Esta hipoxia ha sido utilizada para el tratamiento de tumores cancerosos en combinacin con hipotermia. Por otra parte, el oxgeno con concentracin mayor, por mayor intensidad de campo magntico, puede beneficiar aquellos tejidos isqumicos con pobre circulacin arterial.

Sobre los cidos nucleicos Los estudios ms completos que han llegado a nuestras manos se deben a N. Cheng, de la Universidad de Leuven, Blgica. De acuerdo con este autor, la rapidez en la mitosis nos habla acerca de la velocidad en la sntesis del desoxirribonucleico; en otras palabras, la sntesis del ADN es proporcional al ritmo de proliferacin celular. Ahora bien, la incorporacin de la timidina radiactiva en el ADN nuclear es un mtodo relativamente simple para evaluar la sntesis del desoxirribonucleico. Bajo la influencia de campos magnticos pulsantes en cultivos de condroblastos con crecimiento rpido, se ha demostrado un significativo incremento en la sntesis del ADN. No se demostr el mismo incremento cuando los condroblastos del cultivo crecan a ritmo lento. In vitro se observ que la incorporacin de la 3H-timidina en el ADN

nuclear, aument importantemente en cultivos de fibroblastos cuando eran expuestos a campos magnticos pulsantes con intensidades de 6.5 y 30 Gauss; en cambio, los resultados fueron negativos cuando se estimul la piel de la rata con los mismos campos. Tambin se ha demostrado un aumento en la sntesis del ADN en las uniones condrocostales sometidas a campos de poca intensidad (10 v/cm) y alta frecuencia (60 KHz). De igual manera, campos electromagnticos de alta intensidad (1166 v/cm y baja frecuencia (5 Hz) fueron muy efectivos al aumentar la incorporacin de la 3H-timidina en el ADN de los condrocitos embrionarios. El aumento en la sntesis del ADN obtenida con los campos magnticos pulsantes, puede interpretarse, de acuerdo con Cheng, como el reflejo de una modulacin, directa o indirecta, de duplicacin del mismo cido desoxirribonucleico. Los campos magnticos pulsantes aumentan tambin la actividad del mARN (Ribonucleico mensajero) y la sntesis del mismo cido nucleico, lo que est en relacin con el incremento en la sntesis proteica que estudiaremos ms adelante. Basados en la discusin anterior, nos es fcil explicar la reparacin tisular que se consigue con los campos magnticos pulsantes y de la cual mostraremos algunos ejemplos clnicos. Tambin podemos explicar el efecto antiflogstico y la reduccin del tejido lesionado que est estrechamente relacionado con la cicatrizacin.

Sobre la colgena La aplicacin de los campos magnticos pulsantes a cultivos de condroblastos, ha mostrado un aumento en la sntesis de la colgena (Bassett y colaboradores y C. Frank y colaboradores). Tambin se ha demostrado un aumento en la conversin de 3H-prolina en 3H-hidroxiprolina en cultivos de clulas seas embrionarias (S. Fitton Jackson y Bassett), al igual que en fibroblastos expuestos al mismo campo magntico (C. Murray). La colgena est constituida por 22 cidoaminados y su peso molecular es de 120.000; pero son tres sus cidos aminados principales: la glicina, la prolina y la hidroxiprolina que se disponen en tres hlices engarzadas entre s. A esta unidad de las tres hlices se llama "Tropocolgena". La colgena forma la substancia intercelular; es decir, el tejido conjuntivo, por lo que se ubica en todo el organismo en proporcin diferente. Existe en mayor cantidad en los ligamentos, en las fascias, en el estroma de la membrana sinovial en donde las fibras colgenas muestran disposicin laxa con unas cuantas clulas fusiformes, capilares, venillas, linfticos y nervios. El cartlago articular normal muestra una trama de fibras colgenas en una matriz de substancia fundamental de proteoglicanos. En los huesos, la colgena constituye la parte fundamental de la materia orgnica junto con los mucopolisacridos y mucoprotenas, adems de la substancia fundamental (protenas y carbohidratos). La materia orgnica representa el 25 por ciento del tejido seo. El resto es la matriz inorgnica mineral compuesta principalmente por hidroxiapatita y sales del calcio y fsforo.

Como se ve, la colgena est ampliamente distribuida en todos los rganos y tejidos del cuerpo humano; por ello, cuando la colgena sufre, los padecimientos en que ello sucede, son graves. En las llamadas enfermedades de la colgena hay una ruptura extensa del tejido conectivo, con inflamacin o degeneracin fibrinoide. Los principales padecimientos en este grupo son la poliarteritis nudosa, el lupus eritematoso diseminado, la fiebre reumtica, la espondilitis anquilosante, la artritis reumatoidea, la esclerodermia y el sndrome de Sjgren. En algunos de los padecimientos anteriores, como la esclerodermia, se han reportado efectos benficos con los campos magnticos pulsantes. Ms adelante mostraremos algunas mejoras de los discos intervertebrales en casos de espondiloartrosis, lo que se explica porque las fibras anulares de estos discos estn constituidas por colgena. Sobre la sntesis proteica Se estudia por la incorporacin de los aminos cidos en la protena. Una mayor incorporacin de los cidos aminados se ha demostrado en la piel de la rata con campos magnticos pulsantes (Delport, Cheng y colaboradores). Sobre las funciones de transporte de la membrana celular Se ha demostrado un aumento en la salida de sodio en los eritrocitos humanos expuestos a campos magnticos (A. A.

Pilla y colaboradores), lo que significa una mayor actividad de la Na-K-ATPasa. No debe olvidarse que para conseguir una buena polarizacin de la membrana celular es necesario un buen funcionamiento de la bomba de sodio que como sabemos es Na-K-ATPasa dependiente. Es bien sabido que con la ayuda de un aminocido no sujeto a oxidacin, como es el cido -amino-isobutrico, es fcil estudiar el transporte de la membrana celular (M. D. Oxender y colaboradores). Este compuesto entra en la clula exclusivamente por un transporte activo de membrana, transporte que es tambin necesario para otros aminocidos como la glicina, la alanina y la serina. Experimentando en la piel de la rata in vitro se ha demostrado que los campos magnticos pulsantes promueven el paso del, -amino-isobutrico, lo que seala mayor actividad de los transportes activos de membrana (T. R. Riggs y colaboradores). El transporte activo del a-amino-isobutirato es particularmente interesante por estar estrechamente relacionado con la sntesis proteica (A. L. Goldberg). Se ha demostrado, adems, que los campos magnticos pulsantes favorecen la salida del calcio inico (Ca++) al travs de la membrana. Esta salida del calcio inico se incrementa por la adicin de protones (H+) al tejido sometido al campo elctrico sinusoidal. Se inhibe la salida de calcio en ausencia de un nivel normal de bicarbonato (A. Porath-Furedi y colaboradores). Estos experimentos con campos magnticos sinusoidales sobre la salida de calcio inico sugieren la accin del H+ es sinrgica al campo magntico, lo que est de acuerdo con el modelo competitivo entre H+ y Ca++ en la superficie de la membrana celular.

Los campos magnticos con frecuencias pulsantes entre 65 y 72 Hz aumentan "in vivo" la toma de calcio radioactivo en el hueso osteoporsico de las ratas, lo que sugiere una mayor actividad osteoblstica en relacin con la osteoclstica. Tambin se ha observado un aumento en la toma de 45Ca de las clulas seas embrionarias con campos magnticos cuya capacidad oscilaba entre 1000 y 2500 v/cm (R. Korenstein y colaboradores).

Sobre la liberacin de la noradrenalina Los campos magnticos aumentan la secrecin de 3H-noradrenalina en la lnea clonal de la clula nerviosa (R. Dixey); sin embargo, el aumento se reduce considerablemente en presencia de magnesio elevado (Mg++), lo que sugiere que la liberacin de la hormona se lleva a cabo por exocitosis (S. M. Bawin y colaboradores y C. S. Blackman y colaboradores). El efecto del campo magntico sobre la liberacin 3H-noradrenalina es semejante en magnitud al producido por estmulo colinrgico.

Sobre el AMP cclico (AMPc) Los campos elctricos oscilantes, con intensidades de 900 V/1.5 cm y frecuencias de 5 Hz, durante 15 minutos en el cartlago epifisiario del embrin de pollo, aumentan importantemente la concentracin de AMPc. Este efecto solamente se produce cuando la orientacin del eje mayor del hueso es paralela a las lneas de flujo del campo. Tambin los campos magnticos aumentan los niveles de

AMPc en cultivos de clulas embrionarias de la tibia y en cultivos de osteoblastos (R. A. Luben y colaboradores). En un estudio anterior la activacin de la adenilciclasa que controla la produccin de AMPc, indica una integracin y una amplificacin del mensaje recibido a nivel de la membrana plasmtica. Las fluctuaciones del AMPc inducidas por campos electromagnticos sugieren que la membrana plasmtica puede traducir una seal fsica en un efecto qumico que a su vez induce actividad en la maquinaria enzimtica y en las respuestas metablicas.

Sobre el complejo microvascular Las investigaciones en este respecto se deben, sobre todo, al doctor Sergio B. Curri, cientfico eminente del Centro de Biologa Molecular de Miln, Italia. El doctor Curri y sus colaboradores (A. Pastore y M. Spinelli) estudiaron los efectos de campos magnticos pulsantes con baja frecuencia sobre las arteriopatas perifricas. Escogieron un grupo de enfermos que sufran Enfermedad de Raynaud primaria o secundaria. Los efectos biolgicos principales fueron los siguientes: Modificacin fisicoqumica de la substancia fundamental del cemento perivascular. Proteccin del gradiente de polimerizacin de los glucosaminoglicanos. Disminucin del incremento anormal de la permeabilidad del endotelio capilar con repercusin

favorable sobre el aspecto morfohistoqumico de la correlacin microvascular-tisular. Estimulacin de la sntesis intrafibroblstica de los glucosaminoglicanos (proteoglicano del periangio). Estimulacin del gradiente de diferenciacin de la clula mesenquimatosa primitiva pluripotente, en sentido angioblstico, fibroblstico y pericitario. Aumento de la vasomocin precapilar demostrado en la vasculopata perifrica. Estimulacin del proceso reparativo de la solucin de continuidad de los planos cutneomusculares, tanto en el plano experimental como en el clnico. Aumento de la velocidad del flujo sanguneo. Modificacin positiva de la presin de oxgeno (pO2). Mejora del, pletismogrfico y flujomtrico Doppler en la arteriopata con base ateroesclertica.

Sobre la inflamacin aguda experimental Luigi Zecca y colaboradores provocaron inflamaciones experimentales en la rata inyectando compuestos irritantes en los animales (carragenina, formalina, dextran y otros). El edema inflamatorio disminuy considerablemente tanto en la inflamacin aguda como en la crnica con campos

magnticos pulsantes (intensidades entre 58 y 120 g, y frecuencias de 50 Hz). Los mejores resultados se obtuvieron con intensidades bajas, cuyo empleo es muy seguro en la clnica diaria. No hubo cambios hematolgicos ni hematoqumicos, excepto un aumento significativo de las globulinas. El investigador, doctor Sergio B. Curri, ya mencionado, estudi el efecto de los campos magnticos pulsantes sobre la inflamacin de la pata de la rata producida con carragenina. La carragenina produce edema que puede relacionarse directa o indirectamente con el dao endotelial; pero tambin con la permeabilidad anormal de los capilares y de las venillas postcapilares. Al mismo tiempo hay una despolimerizacin de la substancia de base pericapilar. La accin antiinflamatoria de los campos magnticos pulsantes puede comprenderse mejor como un efecto limitante, enlazado a un aumento en la sntesis del cido hialurnico en el citoplasma o en los fibroblastos. El autor formul como hiptesis la posible reconstitucin de la vaina pericapilar de mucopolisacridos, seguida de disminucin de la permeabilidad capilar anormal. La inflamacin por carragenina se caracteriza en sus primeros estadios por un edema difuso con un acotamiento importante de las capas superficiales y profundas de la dermis. En la flogosis hay infiltracin de linfocitos, leucocitos, monocitos, pocos macrfagos y clulas cebadas disociadas. Las fibras colgenas y las fibras elsticas se fragmentan. Las paredes de los vasos estn muy alteradas: edema del endotelio, disociacin de la

media y en ocasiones necrosis fibrinoide. Todo esto se observ en los animales de control. El cuadro cambia importantemente en los animales tratados con campos magnticos: la disociacin edematosa del tejido conectivo de la dermis no se presenta; los fibroblastos y las clulas mesenquimatosas no diferenciadas son ms numerosos que los polimorfonucleares. Los capilares quedan bien conservados con su luz normal y lo mismo sucede en las pequeas arterias y venas.

Sobre los fibroblastos Aunque ya dijimos algo en relacin con la colgena formada por los fibroblastos, las investigaciones de R. W. Farndale y J. C. Murray sobre los efectos de los campos magnticos pulsantes sobre la colgena producida en el tejido conectivo, nos parecen tan dignos de mencin que conviene dedicarles una parte de este captulo. Copiemos la introduccin que estos autores hacen: "Hoy en da, est bien aceptado que los campos magnticos pulsantes (P.M.F.S.) son una forma importante para tratar el retardo en la unin de los huesos u otros desrdenes similares. La tcnica clnica ha adelantado a tal grado que pueden ser recomendados como la primera intervencin no ortopdica cuando las fracturas no consolidan; sin embargo, la razn por la cual el hueso cura al ser estimulado con los P.M.F.S., permanece obscura. La no-unin es una lesin muy heterognea, sin que sea fcil conseguir el material de biopsia para su estudio. El investigador se ve por lo tanto obligado a buscar un modelo

alternativo en el que sea posible examinar los efectos biolgicos del campo. Los rganos y los cultivos celulares son tiles en este contexto porque se pueden examinar aisladamente las funciones del tejido conectivo. Por otra parte, la sntesis de la matriz constituye uno de los ms importantes aspectos del metabolismo para el proceso reparativo y el trabajo aqu presentado forma parte de un programa llamado a determinar los principios generales de los P.M.F.S. sobre los efectos sintticos del tejido seo. "Trabajos previos han sugerido que los P.M.F.S. modifican la sntesis de la matriz del hueso en una variedad de cultivos de tejido. Los niveles de hidroxiprolina tanto en cartlago como en tejido osteognico de la tibia del embrin de pollo, aumentaron con los P.M.F.S. El glucosaminoglicano en los cultivos de condrocitos y en los cultivos de cartlago articular del puerco adulto, tambin aumentaron con los mismos campos. Igual sucedi con la sntesis de colgena en el tendn de los fibroblastos del pollo. El presente trabajo est orientado al estudio del efecto de los P.M.F.S. en la produccin de colgena en una clula derivada de la mdula sea, clula que es capaz de sintetizar hueso "in vivo" cuando las condiciones son apropiadas". Los autores alcanzan los siguientes resultados: 1. La produccin de cido lctico medida en cada experimento mostr disminucin con los campos magnticos. 2. El metabolismo de la prolina que comprende la sntesis total de la colgena, la produccin de colgena macromolecular y la produccin de protena no colgena, aumentaron en relacin al control bajo el efecto de los

campos magnticos. Los aumentos fueron hasta del 23 por ciento y el estudio fue muy significativo (p 0.05). 3. Los estudios de los diferentes tipos de colgena mostraron que su fenotipo no cambi. Cada uno de los cultivos examinados mostr que la relacin entre los tipos l-lll que era de 10:1 permaneci la misma. Los autores comentan que en los procesos de reparacin de las fracturas, la produccin de colgena es el producto ms diferenciado de los fibroblastos y ella aumenta de manera consistente bajo una larga exposicin del P.M.F.S. El aumento en la produccin de colgena parece ser un hecho muy especfico puesto que en otras protenas no aument su sntesis. Varios experimentos demostraron que el aumento de colgena no se debe a variaciones de temperatura, por lo que el efecto de calentamiento discreto producido por los campos magnticos no puede ser considerado como responsable de la produccin de colgena. Los autores confirman los efectos favorables de los campos magnticos de otros autores, sobre los que hemos hablado, referentes al AMP cclico, a la mayor diferenciacin de los fibroblastos, a los movimientos del calcio inico a travs de la membrana y al metabolismo de la prolina (vase antes). Pasemos, ahora, a un tema de muy reciente adquisicin y que reviste la mayor importancia para comprender las relaciones entre magnetismo y biologa.

Grados de Magnetismo en Varios Elementos del Cuerpo Humano Elementos ferromagnticos Son los magnetosomas de los que ya hemos hablado. Estn formados por xido frrico (Fe304) y se encuentran ubicados cerca de la hipfisis, en los senos etmoidales, en la glndula pineal y en las suprarrenales. Ya vimos que tambin existen en la masa cerebral, quizs relacionados con las "mentes magnticas" y, segn Baker, con los ciclos biolgicos en funcin de las micropulsaciones del campo magntico de la tierra. Los magnetosomas estn rodeados de abundantes terminaciones nerviosas que penetran en el cuerpo mismo del magnetosoma. Su funcin es por ahora desconocida. Elementos paramagnticos Las reacciones de un tejido o de una estructura paramagntica a las fuerzas de un campo magntico, no son tan intensas como las de los elementos ferromagnticos al mismo campo; sin embargo, tales efectos paramagnticos han sido demostrados experimentalmente. En el cuerpo humano hay numerosas enzimas con propiedades paramagnticas, siendo las principales las siguientes: Ferritina Fe III Transferrina Fe III Ceruloplasmina Cu II Citocromos Fe II y Fe III

Catalasa Fe II Peroxidasa Fe III Metaloflavoprotena (metales diversos) Superxidodismutasa Cu ll-Zn II (en este compuesto el centro paramagntico est en el Cu++) Superxidodismutasa Mn II Hemoglobina Fe II Vitamina B12Co II Oxgeno Los tres radicales libres: Anin superxido (.02") Perxido de hidrgeno (H202) Radical hidroxilo (.OH)

Elementos diamagnticos En el cuerpo humano, la mayora de las protenas son diamagnticas, como las que forman, junto con los fosfolpidos, las membranas celulares. Son las membranas plasmticas los centros diamagnticos ms importantes, pues en ellas los procesos enzimticos y otras funciones vitales dependen, principalmente, de la relacin espacial entre molculas lipdicas y proteicas. Se ha visto que los campos magnticos pulsantes orientan a las molculas proteicas en paralelo y en un sentido opuesto al de la intensidad del campo; en otras palabras, las molculas proteicas se orientan paralelamente entre s. A nivel de las membranas plasmticas, las protenas

intrnsecas estn normalmente en paralelo y constituyen canales para los movimientos inicos que se requieren para mantener la polarizacin normal de la membrana. Si la membrana est alterada y las protenas pierden su paralelismo (membrana despolarizada durante la distole), el campo magntico pulsante puede tener un efecto polarizante y la permeasa proteica puede recuperar su propiedad de portador.

Accin de los campos magnticos sobre la glndula pineal Existe en Espaa un Instituto de Bioelectromagnetismo intitulado "Alfonso de Santa Cruz". Este instituto est en conexin cientfica con la Asociacin Espaola de Bioelectromagnetismo y Glndula Pineal. Tres destacados cientficos e investigadores forman la Trinidad que impulsa a las dos entidades: el doctor Jos Luis Viejo Gzalo, presidente de la A.E.B.P; el doctor Jos Luis Bardasano, director del I.D.A.S.C. y distinguido investigador en problemas fisiolgicos relativos a la glndula pineal y a los efectos de los campos magnticos sobre dicha glndula y la doctora Mara Jess Azanza Ruiz, directora de la seccin del I.B.A.S.C. en la Universidad de Zaragoza. Los, doctores Bardasano y Picazo en una investigacin sobre "Manchas Solares, Tormentas Geomagnticas y Glndula Pineal" dicen a manera de introduccin: "De la misma manera que los animales han desarrollado, en el curso de la evolucin, receptores a las variaciones de

la temperatura, luz, sonido, etc., es lgico suponer que siendo el geomagnetismo una constante de nuestro planeta, stos hayan desarrollado tambin receptores a las variaciones del campo magntico terrestre. La hiptesis magnetorreceptora sostiene que la glndula pineal de los vertebrados pudiera ser la sede somtica de uno de estos receptores o de alguna forma, estar implicada en su deteccin. En la actualidad, ya existen pruebas etiolgicas, bioqumicas, fisiolgicas y morfolgicas en favor de dicha hiptesis, obtenidas en algunas especies de aves y de mamferos. Por su estratgica localizacin en el centro geomtrico del encfalo y su reconocida funcin como transductor neuroendocrino, en perfecta sincrona con el fotoperodo ambiental, resulta de enorme inters la implicacin que tienen las variaciones del campo magntico terrestre sobre la glndula pineal". Posteriormente a la introduccin, los autores definen varios de los fenmenos naturales relacionados con el magnetismo.*Tomado de: SODI P. D. Magnetoterapia y Tratamiento Metablico, 2a Ed. Mxico, 2002. Captulo 1.