Человеческое тело представляет собой сложную систему взаимосвязанных элементов и тканей, которая требует постоянного обмена данными между ними. Координационные механизмы организма обеспечивают поддержание жизнедеятельности.
Например, мы мгновенно отреагируем на горячий предмет, убрав руку благодаря действию нервной системы, а возможность регулировать сердечный ритм посредством электрических сигналов позволила разработать искусственные кардиостимуляторы.
Долгое время полагалось, что лишь нейроны и клетки сердца передают информацию с помощью электрических импульсов, тогда как эпителиальные клетки, образующие защитный слой кожи, внутренних органов и полостей тела, оставались «немыми», занимаясь преимущественно функциями барьера, способного впитывать или выводить разные вещества.
Тем не менее недавние исследования американских ученых показали, что эпителиальные клетки также обладают способностью отправлять сигналы – они делают это путем своеобразного «долгого и медленного крика».
Открытие может существенно повлиять на использование электрических медицинских приборов для улучшения процессов регенерации тканей после травм.
«Когда эпителиальные клетки повреждаются, они начинают ‘кричать’ своим соседним клеткам очень медленно, упорно и на значительные расстояния. Этот процесс напоминает распространение нервных импульсов, однако он происходит примерно в тысячу раз медленнее,» объясняет Стивен Греник из Университета штата Массачусетс в Амхерсте.
В ходе экспериментов ученые использовали специальный чип, оснащённый матрицей из шестидесяти электродов, который был покрыт слоем человеческих кератиноцитов (эпидермальных клеток). После нанесения точечного повреждения слоя с помощью лазерного луча учёные фиксировали возникающие электрические колебания.
Обнаружилось, что генерируемые сигналы распространяются со скоростью порядка десяти миллиметров в секунду и достигают областей на расстоянии нескольких сот микрометров от точки травмы, что является значимым расстоянием на уровне отдельных клеток.
Механизм передачи информации основывается на активности ионных каналов – микроскопических отверстий в клеточной оболочке, пропускающих кальций. Эти каналы в эпителиальных клетках чувствительны к механическим воздействиям.
Коммуникационный сигнал эпителиальных клеток длится гораздо дольше, чем аналогичный сигнал у нейронов – вплоть до пяти часов. Несмотря на длительность процесса, в нем присутствуют стадии, схожие с этапами взаимодействия нейронов. Пока остается открытым вопрос о том, какого рода информация передается этими клетками и каким образом различные виды эпителиальных клеток координируются при травмах.
