Клетки используют электричество для контроля здоровья и борьбы с болезнями

В удивительном мире нашего организма непрерывно идет невидимая борьба за жизнь и энергию. Ученые из Королевского колледжа Лондона и Института Фрэнсиса Крика совершили прорывное открытие, обнаружив, что клетки нашего тела используют тонкие электрические сигналы, чтобы выявлять и «приговаривать» к гибели своих самых слабых соседей. Этот процесс, похожий на молнию в миниатюре, является фундаментальным механизмом поддержания здоровья тканей, а его нарушение лежит в основе таких тяжелых заболеваний, как рак и инсульт.

Исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает детали процесса экструзии — естественного механизма, с помощью которого эпителиальные клетки, выстилающие все наши органы, избавляются от лишних или поврежденных элементов. Ранее считалось, что выталкивание клеток происходит чисто механически из-за скученности. Однако теперь стало ясно, что это далеко не случайный процесс. Клетки проводят сложную электрическую оценку состояния соседей.

Ключевую роль в этом играют ионные каналы. В переполненных тканях активируются каналы, впускающие натрий, что меняет электрический потенциал клетки. Клетки с высоким уровнем энергии легко компенсируют этот дисбаланс и остаются нетронутыми. А вот энергетически истощенные, слабые клетки на это не способны.

Они используют последние запасы, чтобы запустить ток, заставляющий воду покинуть клетку. Это приводит к ее сморщиванию и последующему выталкиванию из слоя. Доктор Саранна Митчелл образно называет этот натриевый канал «сенсором», который выявляет наименее жизнеспособные клетки и направляет их на смерть, обеспечивая постоянный «электрический контроль качества» ткани.

Это открытие имеет глубокие последствия для понимания болезней. Оно предполагает, что переедание и чрезмерное потребление калорий могут заглушить этот низкоэнергетический сигнал, помешав уничтожению дефектных клеток.

В результате они могут накапливаться и превращаться в раковые. С другой стороны, при инсульте, когда мозг лишается притока энергии из-за нарушения кровоснабжения, этот механизм может выйти из-под контроля и привести к избыточной гибели клеток и повреждению органа. Таким образом, открытие ученых не только проливает свет на фундаментальные законы жизни клеток, но и открывает новые пути для разработки методов лечения, направленных на восстановление тканей при астме, раке и последствиях инсульта.