Клітини людської шкіри спілкуються майже як нейрони — про що вони «розмовляють»

Американські дослідники виявили здатність епітеліальних клітин людської шкіри обмінюватись сигналами та попереджати про небезпеку. 

Це стало несподіванкою для науковців, оскільки до цього вважалось, що ці клітини не здатні комунікувати. Відкриття може надати нові можливості для створення електричних медичних пристроїв, які прискорюватимуть загоєння ран.

Гранік разом з колегою, біомедичним інженером Сун-Мін Юй, розробили спеціальну систему для дослідження комунікації клітин епітелію. Вони створили чип, підключений до близько 60 електродів. Цей чип був вкритий шаром вирощених у лабораторії кератиноцитів — ключових епітеліальних клітин, з яких складається зовнішній шар людської шкіри епідерміс. За допомогою лазера дослідники пошкодили шар епітеліальних клітин та використали електродну решітку, щоб прослухати подальші електричні зрушення. 

Отримані сигнали поширювались зі швидкістю близько 10 міліметрів на секунду на відстані до сотень мікрометрів від місця поранення. За словами дослідників, виявлена комунікація базується на іонних каналах у вигляді невеликих пор в клітинних мембранах. Ці канали забезпечують транспортування заряджених іонів, переважно кальцію. 

Ці іонні канали у епітеліальних клітинах реагують на механічний вплив, зокрема, тиск або розтягування, що дещо відрізняється від іонних каналів нейронів, які реагують на зміни напруги або хімічних реакцій. 

Сигнали клітин епітелію тривають набагато довше за нейронні. Деякі приклади комунікації епітеліальних клітин, записані дослідниками, тривали до 5 годин. Однак напруга мала схожу амплітуду з тією, що спостерігається в нейронах, а комунікація циклічно проходила через фази, як і нейронна комунікація. 

Сун-Мін Юй підкреслив, що наразі залишається до кінця невідомим, що саме використовується клітинами для передачі сигналів. Чи діють різні види епітеліальних клітин по-різному, коли йдеться про передачу інформації про шкоду, хоча початкові тести припускають, що у цьому замішані іони кальцію. Необхідно провести додаткову роботу, щоб зрозуміти, як це працює. 

Стаття опублікована у журналі PNAS

Джерело: Science Alert