Ученые сделали удивительное открытие, которое меняет представления о том, как клетки кожи реагируют на повреждения. Исследование, опубликованное в престижном научном журнале PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), показало, что клетки кожи, известные как кератиноциты, способны «кричать» о помощи, передавая информацию о повреждениях с помощью продолжительных электрических импульсов.
Кожа может «кричать»: ученые узнали, как клетки сообщают о повреждениях
Оказалось, что клетки кожи передают сигналы тревоги при повреждениях. Это открытие может революционизировать регенеративную медицину.
Freepik
Это открытие открывает новые перспективы в регенеративной медицине и лечении травм.
До сих пор считалось, что основным способом коммуникации между клетками в организме являются биоэлектрические импульсы, передаваемые нейронами. Однако новое исследование демонстрирует, что эпителиальные клетки, которые образуют наружный слой кожи (эпидермис) и выстилают внутренние органы, также способны передавать сигналы тревоги.
В отличие от быстрых нервных импульсов, клетки кожи используют более медленные и продолжительные сигналы, которые ученые метафорически назвали «беззвучным криком».
Для изучения этого явления исследователи разработали специальную систему, состоящую из микрочипа с 60 электродами, покрытого слоем лабораторно выращенных кератиноцитов – основных клеток эпидермиса. С помощью лазера ученые имитировали небольшое повреждение кожи и зафиксировали электрические сигналы, распространяющиеся от места «ожога».
Оказалось, что скорость распространения сигналов составляет около 10 мм/с, а расстояние, на которое они передаются, достигает сотен микрометров. При этом продолжительность сигналов может составлять до пяти часов, что в тысячи раз дольше, чем длительность нервных импульсов.
Ученые отмечают, что такая форма коммуникации напоминает процессы, происходящие в растениях, когда они подвергаются атаке насекомых-вредителей. Исследование показало, что эффективность эпителиальной коммуникации зависит от работы ионных каналов – микроскопических пор в клеточных мембранах, через которые проходят заряженные ионы, в основном кальция
В отличие от нейронных каналов, которые реагируют на изменения напряжения или химического состава, эпителиальные каналы активируются в ответ на механическое воздействие, такое как давление или растяжение.
По словам ученых, открытие этого нового механизма клеточной коммуникации имеет огромное значение для медицины. Понимание того, как клетки кожи «общаются» друг с другом в ответ на повреждения, может привести к разработке инновационных методов лечения ран, ожогов и других травм кожи.
Ученые предполагают, что в будущем можно будет создавать специальные биомедицинские сенсоры и электронные повязки, которые будут стимулировать процессы регенерации тканей и ускорять заживление.