Τα κύτταρα του δέρματος που έχουν υποστεί τραύμα εκπέμπουν αργούς ηλεκτρικούς παλμούς, οι οποίοι είναι εκπληκτικοί, καθώς μέχρι τώρα πιστεύαμε ότι μόνο τα νευρικά κύτταρα επικοινωνούσαν με αυτόν τον τρόπο.
Αυτοί οι παλμοί κινούνται με ρυθμό σαλιγκαριού σε σύγκριση με τους νευρικούς παλμούς και μπορούν να ανιχνευθούν σε απόσταση τουλάχιστον 500 μικρομέτρων – περίπου όσο 40 κύτταρα – αναφέρουν οι ερευνητές το Proceedings of the National Academy of Sciences.
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι αυτές οι ηλεκτρικές κυματομορφές μπορεί να βοηθούν τα γειτονικά κύτταρα των τραυματισμένων περιοχών να προετοιμαστούν για την επούλωση των πληγών.
Η ιστορία της ανακάλυψης και τα πρώτα συμπεράσματα
Για πάνω από 150 χρόνια, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι οι πληγές προκαλούν αλλαγές στα ηλεκτρικά πεδία των κυττάρων του δέρματος, σύμφωνα με την κυτταροβιολόγο Min Zhao από την Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Davis. Ωστόσο, δεν γνώριζαν ότι τα κύτταρα του δέρματος μπορούν να στείλουν ηλεκτρικούς παλμούς με τον ίδιο τρόπο που το κάνουν τα νευρικά κύτταρα.
Οι επιστήμονες Sun-Min Yu και Steve Granick, από το Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης, ανέπτυξαν ένα πείραμα με ανθρώπινα κύτταρα του δέρματος και κύτταρα νεφρού σκύλου πάνω σε ηλεκτρόδια, προκειμένου να καταγράψουν τις ηλεκτρικές αλλαγές που συμβαίνουν έπειτα από τραυματισμό. Χρησιμοποίησαν λέιζερ για να τραυματίσουν μερικά κύτταρα και μέτρησαν μικρές μεταβολές στην ηλεκτρική τους δραστηριότητα.
Η ταχύτητα των ηλεκτρικών παλμών και ο ρόλος τους στην επούλωση των πληγών
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι παλμοί που δημιουργούνται από τα κύτταρα του δέρματος και των νεφρών προκαλούνται εν μέρει από τη ροή ασβεστίου και έχουν περίπου την ίδια τάση με τα σήματα των νευρικών κυττάρων.
Ωστόσο, η ταχύτητά τους είναι πολύ πιο αργή σε σχέση με τα σήματα των νευρικών κυττάρων. Ενώ τα σήματα των νευρικών κυττάρων διαρκούν μόλις χιλιοστά του δευτερολέπτου, τα επιθηλιακά κύτταρα χρειάζονται από 1 έως 2 δευτερόλεπτα για να στείλουν τα μηνύματά τους.
Η διαδικασία ήταν τόσο αργή που η Yu κινδύνεψε να μην τα εντοπίσει. Χρησιμοποιώντας λογισμικό που ήταν ρυθμισμένο να ανιχνεύει γρηγορότερους παλμούς, η Yu παρατήρησε ότι το λογισμικό δεν ανιχνεύει σήματα πιο αργά από 500 χιλιοστά του δευτερολέπτου.
«Της είπα να βγάλει αυτόν τον περιορισμό και τότε λειτούργησε», λέει ο Granick.
Πιθανές επιπτώσεις για την κατανόηση της διαδικασίας επούλωσης
Τα τραυματισμένα κύτταρα έστελναν παλμούς για περισσότερες από πέντε ώρες, προφανώς προειδοποιώντας τα γειτονικά τους να αποβάλουν τα κατεστραμμένα κύτταρα και να αρχίσουν να αναπαράγονται για να επιδιορθώσουν την πληγή.
Η αργή και μακροχρόνια σήμανση είναι λογική, εξηγεί η Zhao. Ενώ τα νευρικά κύτταρα προκαλούν αντιδράσεις μέσα σε δευτερόλεπτα, τα επιθηλιακά κύτταρα χρειάζονται μέρες ή και εβδομάδες για να επουλώσουν μια πληγή.
Η ανακάλυψη αυτών των ηλεκτρικών παλμών προσφέρει μια νέα κατανόηση της χρονικής διάστασης της διαδικασίας επούλωσης των πληγών.
Επιπλέον, μπορεί να δώσει στους ερευνητές μια νέα εκτίμηση για τον ρόλο της ηλεκτρικής δραστηριότητας στην επούλωση. Τα ηλεκτρικά πεδία συχνά θεωρούνται λιγότερο σημαντικά από τους βιοχημικούς ή μηχανικούς παράγοντες, αλλά αυτό φαίνεται να αλλάζει.
«Πρέπει να αλλάξουμε αυτήν την αντίληψη», λέει η Zhao. «Πρέπει να κατανοήσουμε την επούλωση των πληγών ως μια περίπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει πολλές διαφορετικές πτυχές», όπως οι σύντομοι ηλεκτρικοί παλμοί.
Η μελέτη εξέτασε μόνο την ηλεκτρική διάδοση σε δύο διαστάσεις, σε επίπεδα φύλλα κυττάρων που ήταν μόλις ενός κυττάρου πάχος. Η Yu ελπίζει να διερευνήσει πώς τα επιθηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούν αυτούς τους παλμούς για να επικοινωνήσουν σε τρισδιάστατες δομές και με άλλους τύπους κυττάρων στο μέλλον.
