زبان ناشناخته بدن؛ سلول‌های پوست ما به روشی متفاوت با یکدیگر حرف می‌زنند

بدنی که در آن زندگی می‌کنید، از اجزای متحرک زیادی تشکیل شده است که باید با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. بخشی از این ارتباطات، برای مثال در سیستم عصبی، به شکل سیگنال‌های بیوالکتریکی در بدن پخش می‌شوند تا واکنش مناسب را تحریک کنند.

اکنون پژوهشگران آمریکایی به این نتیجه رسیده‌اند که سلول‌های پوششی (اپیتلیال) که سطح پوست و اندام‌های ما را می‌پوشانند، می‌توانند سیگنال‌های مشابهی ارسال کنند تا در مورد خطراتی که ما را تهدید می‌کنند، هشدار دهند. اما این سلول‌ها به جای ارتباط‌گیری سریع از طریق نورون‌ها، از نوعی «فریاد» طولانی و آهسته استفاده می‌کنند.

شگفتی کشف جدید در آن است که قبلاً تصور می‌شد سلول‌های اپیتلیال «بی‌صدا» هستند. این یافته می‌توانند راه‌های جدیدی را برای ساخت دستگاه‌های پزشکی الکتریکی باز کند که فرآیند درمان را سرعت می‌بخشند.

«استیو گرانیک»، محقق چندرشته‌ای از دانشگاه ماساچوست اَمهرست می‌گوید: «سلول‌های پوششی کارهایی انجام می‌دهند که هیچ‌کس قبلاً فکرش را هم نمی‌کرد. آن‌ها زمانی‌که آسیب می‌بینند با «فریاد»هایی آهسته، مداوم و در فواصلی شگفت‌آور و طولانی همسایگانشان را باخبر می‌کنند. این پدیده شبیه به سیگنال عصبی با سرعت هزار برابر کندتر نسبت به آن است.»

شبکه‌های ارتباطی بدن، عملکردشان را حفظ می‌کنند. برای مثال، بدون فکر کردن، دست خود را فوراً از کنار سطح داغ کنار می‌کشید؛ این کار به فرمان سیستم عصبی شما انجام می‌شود. همچنین، پمپاژ قلب از طریق سیگنال‌های الکتریکی تنظیم می‌شود که کشف این فرآیند به اختراع دستگاه ضربان‌ساز مصنوعی قلب منجر شد.

گرانیک و همکارش «سان مین یو»، مهندس بیوپزشکی از دانشگاه ماساچوست امهرست، سیستمی طراحی کرده‌اند تا ارتباط سلولی در بافت‌های پوششی را بررسی کند. این سیستم شامل یک تراشه متصل به آرایه‌ای (مجموعه‌ای از عناصر مشابه و منظم کنار هم چیده‌شده) متشکل از حدود ۶۰ الکترود است.

تراشه‌ی ابداعی با یک لایه از کراتینوسیت‌های انسانی پرورش‌یافته در آزمایشگاه پوشانده شد. کراتینوسیت‌ها، سلول‌های اصلی اپیدرم (لایه بیرونی پوست) هستند. سپس پژوهشگران با استفاده از لیزر، این لایه را تحریک کردند (یا به‌اصطلاح «نیش» مصنوعی ایجاد کردند) و با آرایه الکترودی تغییرات الکتریکی پس از آن را ثبت کردند.

یو می‌گوید: «ما چگونگی هماهنگی واکنش‌های سلول‌ها را بررسی و ردیابی کردیم. آن‌ها گفت‌وگویی پرشور اما آهسته با همدیگر دارند.»

پژوهشگران دریافتند که این ارتباط به شدت به کانال‌های یونی وابسته است. منافذ کوچکی در غشای سلولی وجود دارند که انتقال یون‌های باردار (عمدتاً کلسیم) را امکان‌پذیر می‌کنند. به‌ویژه، کانال‌های یونی سلول‌های پوششی به محرک‌های مکانیکی مانند فشار یا کشش واکنش نشان می‌دهند که با کانال‌های یونی نورون‌ها که به تغییرات ولتاژی یا شیمیایی پاسخ می‌دهند، کمی تفاوت دارد.

همچنین، سیگنال‌های اپیتلیال بسیار طولانی‌تر از سیگنال‌های عصبی دوام دارند. برخی از این «مکالمات» تا پنج ساعت به طول می‌انجامد. بااین‌حال، دامنه ولتاژ آن‌ها مشابه نورون‌ها بوده و مراحل ارتباطی مشابهی را طی کرده‌اند. از آنجایی که این پدیده به‌تازگی کشف شده، تحقیقات بیشتری برای درک نحوه عملکرد آن و عوامل مؤثر در آن لازم است.

هنوز دقیقاً مشخص نیست که سلول‌ها از چه مکانیسمی برای ارسال سیگنال استفاده می‌کنند یا اینکه آیا انواع مختلف سلول‌های پوششی در انتقال پیام‌های هشداردهنده، به روش‌های متفاوت عمل می‌کنند یا خیر. اما آزمایش‌های اولیه نشان می‌دهند که یون‌های کلسیم در این فرآیند نقش دارند.

بااین‌حال، کشف جدید می‌تواند به نوآوری‌هایی در زمینه دستگاه‌های بیوپزشکی منجر شود، مانند حسگرهای پوشیدنی و پانسمان‌های الکترونیکی که به بهبود زخم‌ها سرعت می‌بخشد. یو می‌گوید: «درک این فریادهای سلولی بین سلول‌های زخمی، دریچه‌هایی را به روی ما می‌گشاید که پیش‌تر از وجود آن‌ها بی‌خبر بودیم.»

تحقیق در ژورنال «مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا» منتشر شده است.