Впервые обнаружен медленный, тихий «крик» эпителиальных клеток

Фото из открытых источников

Команда из Массачусетского университета в Амхерсте обнаружила связь посредством «электрических импульсов» в клетках, которые когда-то считались немыми, что может сделать возможными биоэлектрические приложения.

Долгое время считалось, что только нервные и сердечные клетки используют электрические импульсы для общения, в то время как эпителиальные клетки, которые составляют выстилку нашей кожи, органов и полостей тела, молчат, выступая в основном в качестве защитных барьеров, которые могут поглощать и выделять различные вещества. Но два исследователя из Массачусетского университета в Амхерсте перевернули статус-кво, показав, что эпителиальные клетки действительно «разговаривают» друг с другом, хотя и медленными электрическими сигналами. Под руководством профессора Стива Граника, Роберта К. Барретта и Сун-Мин Ю, открытие, недавно опубликованное в  Proceedings of the National Academy of Sciences, может открыть новые приложения для всего, от носимых биоэлектрических датчиков до заживления ран.

«Эпителиальные клетки делают то, что никто никогда не думал искать», — говорит Граник. «Поврежденные, они «кричат» своим соседям, медленно, настойчиво и на удивительные расстояния. Это похоже на нервный импульс, но в 1000 раз медленнее». Подход его команды, основанный на любопытстве, сочетающий полимерную науку и биологию, раскрыл эту скрытую клеточную сигнализацию.

Граник и Ю использовали чип с эпителиальными клетками и 60 точно размещенными электродами для подслушивания. Ю, эксперт по клеточным культурам, вырастил на чипе один слой человеческих эпителиальных клеток, который обнаруживал мельчайшие электрические сдвиги.

Используя точный лазер для создания «уколов» отдельных клеток, они наблюдали, как сигналы расходятся наружу. «Мы отслеживали, как клетки координируют свой ответ», — объяснил Ю. «Это замедленный, возбужденный разговор».

В отличие от быстрых нейротрансмиттерных всплесков нервных клеток, эпителиальные клетки полагаются на ионные потоки — особенно кальция — которые производят сигналы, которые намного медленнее, чем в нервных клетках, но с похожим напряжением. Эти сигналы могут быть долгоживущими: Граник и Ю наблюдали клетки, которые «говорили» более пяти часов на расстояниях, почти в 40 раз превышающих их собственную длину.

Хотя Граник и Ю показали, что ионы кальция необходимы для эпителиального диалога, им еще предстоит проверить, что еще может способствовать этому диалогу. И хотя непосредственные применения их нового открытия еще предстоит увидеть, последствия огромны.

«Из этого могут вырасти носимые датчики, имплантируемые устройства и более быстрое заживление ран», — отметил Граник. «Понимание этих криков между ранеными клетками открывает двери, о существовании которых мы не знали», — добавил Ю.