امواج الکتریکی پوست: مکانیزم ارتباطی جدید در ترمیم بافت پوست

تحقیقات جدید نشان داده است که سلول‌های پوست پس از آسیب دیدگی، پالس‌های الکتریکی آهسته‌ای را ساطع می‌کنند. این یافته شگفت‌انگیز است، زیرا پیش از این تصور می‌شد که تنها سلول‌های عصبی قادر به برقراری ارتباط از طریق سیگنال‌های الکتریکی هستند.

این امواج الکتریکی پوست که با سرعتی بسیار کمتر از تکانه‌های عصبی حرکت می‌کنند، می‌توانند تا فاصله ۵۰۰ میکرومتری (تقریبا ۴۰ سلول) تشخیص داده شوند. به نظر می‌رسد این پالس‌های الکتریکی نقش مهمی در آماده‌سازی سلول‌های مجاور برای فرآیند ترمیم زخم ایفا می‌کنند. این کشف، درک جدیدی از مکانیسم‌های دخیل در ترمیم بافت ارائه می‌دهد و اهمیت نقش فعالیت الکتریکی در این فرآیند پیچیده را برجسته می‌سازد.

روند کامل تحقیقات امواج الکتریکی پوست

فرآیند ترمیم زخم یک پاسخ بیولوژیکی پیچیده و هماهنگ است که هدف آن بازگرداندن یکپارچگی و عملکرد بافت آسیب دیده است. این فرآیند شامل تعاملات پیچیده بین انواع مختلف سلول‌ها، مولکول‌های سیگنالینگ و ماتریس خارج سلولی است. در طول دهه‌های گذشته، تحقیقات گسترده‌ای بر نقش سیگنال‌های بیوشیمیایی و مکانیکی در ترمیم زخم متمرکز شده است. با این حال، نقش فعالیت الکتریکی در این فرآیند تا حد زیادی نادیده گرفته شده بود.

بیش از ۱۵۰ سال است که دانشمندان می‌دانند که آسیب به بافت، منجر به تغییر در میدان‌های الکتریکی موجود در سلول‌های پوست می‌شود. با این حال، مکانیسم دقیق و نقش عملکردی این تغییرات الکتریکی به خوبی درک نشده بود. تا پیش از این، تصور غالب بر این بود که تولید و انتقال سیگنال‌های الکتریکی، منحصر به سلول‌های عصبی است که از این طریق برای ارتباط سریع و دوربرد در سیستم عصبی استفاده می‌کنند.

در یک مطالعه پیشگامانه، محققان دانشگاه ماساچوست آمهرست به رهبری سان مین یو (مهندس زیستی) و استیو گرانیک (دانشمند مهندسی)، پدیده جدیدی را کشف کردند: سلول‌های پوست و کلیه (به عنوان یک مدل از سلول‌های اپیتلیال) پس از آسیب دیدگی، پالس‌های الکتریکی مشخصی را ساطع می‌کنند. برای ثبت این پدیده، آن‌ها سلول‌های انسانی پوست یا سلول‌های کلیه سگ را بر روی تراشه‌هایی با پوشش الکترود کشت دادند.

سلول‌های اپیتلیال، نوعی سلول هستند که ساختارهای محافظتی مانند پوست و غشاهای مخاطی را تشکیل می‌دهند و همچنین پوشش داخلی اندام‌ها و حفره‌های بدن را ایجاد می‌کنند. پس از آسیب رساندن به برخی از سلول‌ها با استفاده از لیزر، یو تغییرات ظریف در فعالیت الکتریکی سلول‌های مجاور را اندازه‌گیری کرد.

نتایج این تحقیق نشان داد که پالس‌های الکتریکی تولید شده توسط سلول‌های پوست و کلیه، تا حدی توسط جریان یون‌های کلسیم هدایت می‌شوند و ولتاژی تقریبا مشابه با پالس‌های الکتریکی سلول‌های عصبی دارند. با این حال، تفاوت قابل توجهی در سرعت انتقال این سیگنال‌ها وجود دارد.

در حالی که تکانه‌های عصبی با سرعت بسیار بالایی منتقل می‌شوند و تنها کسری از ثانیه طول می‌کشند، پالس‌های الکتریکی سلول‌های اپیتلیال بسیار کندتر حرکت می‌کنند و مدت زمان انتشار آن‌ها بین یک تا دو ثانیه است. این سرعت به قدری کند بود که در مراحل اولیه آزمایش، نرم‌افزار مورد استفاده برای تشخیص پالس‌های سریع عصبی، قادر به شناسایی این سیگنال‌های آهسته نبود و آن‌ها را نادیده می‌گرفت. با تغییر تنظیمات نرم‌افزار و افزایش بازه زمانی تشخیص، این پالس‌های آهسته با موفقیت ثبت شدند.

محققان مشاهده کردند که سلول‌های آسیب دیده برای مدت زمان قابل توجهی، بیش از پنج ساعت، به ارسال این پالس‌ها ادامه می‌دهند. آن‌ها این فرضیه را مطرح کردند که این سیگنال‌های الکتریکی آهسته می‌توانند به عنوان یک مکانیسم هشداردهنده برای سلول‌های مجاور عمل کنند و آن‌ها را برای مقابله با سلول‌های آسیب دیده و آغاز فرآیند تکثیر جهت ترمیم زخم آماده سازند.

ایده‌های مفید برای مفاهیم الکتریکی

این ایده با دیدگاه مین ژائو، زیست شناس سلولی از دانشگاه کالیفرنیا، دانشکده پزشکی دیویس، همسو است. او که در این تحقیق جدید نقشی نداشته است، معتقد است که سرعت و مدت زمان این سیگنال دهی آهسته و طولانی مدت، با ماهیت فرآیند ترمیم زخم که طی چند روز تا چند هفته به طول می‌انجامد، منطقی به نظر می‌رسد. در مقابل، سلول‌های عصبی واکنش‌های بسیار سریع‌تری را در مقیاس چند میلی ثانیه انجام می‌دهند.

کشف این پالس‌های الکتریکی آهسته، بعد زمانی جدیدی را به درک ما از فرآیند پیچیده ترمیم زخم اضافه می‌کند. این یافته می‌تواند منجر به ارزیابی مجدد نقش فعالیت الکتریکی در ترمیم بافت شود، که اغلب در مقایسه با سیگنال‌های بیوشیمیایی و مکانیکی کم‌اهمیت تلقی می‌شود. به گفته ژائو، لازم است تا دیدگاه ما نسبت به ترمیم زخم به عنوان یک فرآیند چند وجهی و پیچیده که شامل جنبه‌های مختلف از جمله دوره‌های کوتاه و بلند مدت فعالیت الکتریکی است، تغییر کند.

مطالعه حاضر، انتشار الکتریکی را تنها در ساختارهای تقریبا دو بعدی با ضخامت یک سلول مورد بررسی قرار داده است. در گام‌های بعدی، یو و همکارانش قصد دارند تا نحوه استفاده سلول‌های اپیتلیال از این پالس‌ها برای برقراری ارتباط در ساختارهای سه بعدی و همچنین تعامل آن‌ها با انواع دیگر سلول‌ها را مورد بررسی قرار دهند. درک بهتر این مکانیسم‌های ارتباطی الکتریکی می‌تواند راه را برای توسعه رویکردهای جدید و موثرتر در درمان زخم‌های مزمن و تسریع فرآیند ترمیم بافت هموار سازد.

یافته‌های این تحقیق، دریچه جدیدی را به سوی درک مکانیسم‌های ارتباطی بین سلول‌ها در فرآیند ترمیم زخم می‌گشاید. کشف پالس‌های الکتریکی آهسته ساطع شده از سلول‌های آسیب دیده پوست، نشان می‌دهد که فعالیت الکتریکی نقش فعال‌تری در این فرآیند پیچیده ایفا می‌کند. این یافته‌ها نه تنها دانش ما در زمینه زیست‌شناسی سلولی و ترمیم بافت را گسترش می‌دهند، بلکه می‌توانند زمینه را برای توسعه استراتژی‌های درمانی نوین در آینده فراهم آورند.

__ تکنو دات مرجع اخبار تکنولوژی __