Загадка кожи: как эпителиальные клетки обмениваются электрическими импульсами

Тело человека — это сложная система, где миллиарды клеток взаимодействуют друг с другом. Мы знаем, что нервная система передаёт сигналы в виде электрических импульсов, обеспечивая мгновенные реакции на раздражители. Но что, если мы скажем, что кожа тоже умеет "разговаривать"?

Тихий крик эпителия

Американские исследователи сделали неожиданное открытие: эпителиальные клетки, покрывающие нашу кожу и органы, способны передавать сигналы об опасности, но делают это совершенно иначе, чем нейроны.

"Эпителиальные клетки делают то, что никто никогда не думал искать, когда они повреждены, они "кричат" своим соседям, медленно, настойчиво и на удивление большие расстояния. Это похоже на нервный импульс, но в 1000 раз медленнее", — объясняет профессор Стив Граник из Массачусетского университета в Амхерсте.

Как ученые услышали крик кожи?

Чтобы изучить этот феномен, команда исследователей создала специальную систему:

• Чип с 60 электродами, покрытый эпителиальными клетками.
• Лазер, которым наносили микроскопические повреждения клеткам.
• Электроды фиксировали слабые электрические сигналы, распространявшиеся по ткани.

"Мы отслеживали, как клетки координируют свою реакцию, это замедленная, но эмоциональная беседа", — говорит биомедицинский инженер Сун-Мин Ю.

Чем этот сигнал отличается от нейронного?

Передача сигнала эпителием во многом напоминает электрические импульсы нейронов, но с некоторыми важными отличиями:

• Скорость распространения — всего 10 мм в секунду.
• Дальность сигнала — сотни микрометров.
• Сигналы могут сохраняться до пяти часов.

Учёные предполагают, что этот процесс связан с ионными каналами клеточных мембран, которые реагируют не на химические раздражители, а на механическое давление или растяжение.

Как это открытие изменит медицину?

Открытие электрической коммуникации в эпителии может привести к революции в медицине:

• Разработке носимых датчиков, регистрирующих состояние кожи.
• Созданию "умных" повязок, ускоряющих заживление ран.
• Улучшению биомедицинских устройств, таких как кардиостимуляторы.

"Понимание этих криков, издаваемых ранеными клетками, открывает двери, о существовании которых мы даже не подозревали", — подытоживает Ю.

Уточнения

Эпите́лий (лат. epithelium, от греч. ἐπι- - "сверх-" и θηλή - "сосок молочной железы"), или эпителиа́льная ткань - совокупность полярных дифференцированных клеток, тесно прилегающих друг к другу в виде пласта, лежащего на базальной мембране.