Американские ученые обнаружили новый аспект функционирования эпителиальных клеток человеческой кожи — их способность обмениваться сигналами и предупреждать о опасности. Это открытие стало неожиданным для исследователей, так как ранее считалось, что эти клетки не способны к коммуникации. Новые знания могут открыть перспективы для разработки электрических медицинских устройств, которые будут способствовать более быстрому заживлению ран.
Об этом сообщает ProIT
Исследование коммуникации клеток
Одним из исследователей, Стивом Граником из Массачусетского университета в Амхерсте, было отмечено:
«Эпителиальные клетки делают то, о чем никто никогда не думал. Поврежденные, они «кричат» своим соседям, медленно, настойчиво и на удивительные расстояния. Это похоже на нервный импульс, но в 1000 раз медленнее»
.
Граник в сотрудничестве с биомедицинским инженером Сун-Мином Юем разработали специальную систему для изучения коммуникации клеток эпителия. Они создали чип, подключенный к около 60 электродам, покрытый слоем кератиноцитов — ключевых клеток, из которых состоит внешний слой человеческой кожи, эпидермис. Исследователи с помощью лазера повредили этот слой клеток и использовали электродную решетку для прослушивания электрических изменений.
Механизм коммуникации
Исследователи следили за тем, как клетки координируют свою реакцию, описывая ее как
«замедленный, взволнованный разговор»
. Сигналы, которые они получили, распространялись со скоростью примерно 10 миллиметров в секунду на расстояние до сотен микрометров от места ранения. Основой обнаруженной коммуникации являются ионные каналы в виде маленьких отверстий в клеточных мембранах, которые транспортируют заряженные ионы, в частности, кальций.
Эти ионные каналы реагируют на механическое воздействие, такое как давление или растяжение, что отличается от нейронных каналов, которые отвечают на изменения напряжения или химические реакции. Интересно, что сигналы эпителиальных клеток длятся гораздо дольше, чем нейронные. В некоторых случаях коммуникация эпителиальных клеток продолжалась до 5 часов. Хотя напряжение было похоже на то, что наблюдается в нейронах, коммуникация происходила циклически.
Сун-Мин Юй отметил, что все еще остается неизвестным, какими именно механизмами пользуются клетки для передачи сигналов. Действуют ли разные виды эпителиальных клеток по-разному в контексте передачи информации о повреждении, пока неясно, однако первые тесты указывают на возможную роль ионов кальция. Необходимы дальнейшие исследования для более глубокого понимания этого процесса.
Исследование публикуется в журнале PNAS.
