Bilim insanları, uzun yıllardır yalnızca sinir hücrelerine özgü olduğu düşünülen elektriksel sinyal gönderme yeteneğinin aslında deri hücreleri tarafından da kullanıldığını ortaya çıkardı. Yeni araştırmaya göre, yaralanan epitelyal hücreler, çevrelerindeki hücrelere yavaş ama etkili elektriksel darbeler göndererek yara iyileşme sürecini başlatıyor. Çalışma, 25 Mart tarihli Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlandı.
Hücreler Elektrik Dalgaları ile Yardım Çağrısı Yapıyor
University of Massachusetts Amherst araştırmacıları, insan deri hücreleri ve köpek böbrek hücrelerini elektrotlarla kaplı bir çip üzerinde yetiştirerek lazerle kontrollü yaralanmalar gerçekleştirdi. Ardından, hücrelerin yaydığı elektrik sinyallerini kaydeden ekip, yaralı hücrelerin yaklaşık 500 mikrometre (yaklaşık 40 hücre mesafesi) öteye kadar algılanabilen yavaş elektriksel darbeler ürettiğini tespit etti.
Araştırmacılar, bu elektriksel sinyallerin komşu hücreleri yara onarımına hazırlamak için bir tür alarm işlevi gördüğünü düşünüyor. Çalışmayı yürüten mühendis Steve Granick, sinyallerin sinir sistemindekilere benzer bir voltaja sahip olmasına rağmen, saniyeler süren yavaş darbeler şeklinde yayıldığını ve bu yüzden gözden kaçtığını belirtti.
Keşfin Zamanlaması: Beklenmedik Bir Yavaşlık
Araştırmanın başındaki biyomühendis Sun-Min Yu, sinyalin hızı o kadar düşük ki, neredeyse gözden kaçırdıklarını söyledi. Kullanılan yazılım yalnızca 500 milisaniyeden daha hızlı sinyalleri algılayacak şekilde ayarlanmıştı. Yu, yazılım mühendisine sınırlamayı kaldırttığında bu gizli elektrik darbelerini keşfetmeyi başardı. Epitelyal hücreler, yaralanmadan sonraki beş saat boyunca sinyal göndermeye devam etti.
Bu Yavaş Sinyaller Ne İşe Yarıyor?
University of California Davis‘ten hücre biyoloğu Min Zhao, sinir hücrelerinin milisaniyeler içinde sinyal göndererek hızlı tepkiler ürettiğini, ancak epitelyal hücrelerin yara iyileşme gibi günler süren bir süreci yönettiğini hatırlatıyor. Bu yüzden, yavaş ve uzun süreli elektriksel darbelerin, komşu hücreleri bölünmeye, ölü dokuları temizlemeye ve yarayı kapatmaya teşvik eden bir sistemin parçası olması muhtemel.
Yu ve ekibi, bu elektrik sinyallerinin, yara etrafındaki hücrelerin organizasyonunu ve onarım sürecini doğrudan etkileyebileceğini düşünüyor. Bu sinyallerin ayrıca, onarım sırasında hücrelerin yer değiştirmesini ve yara alanını doldurmasını sağladığı tahmin ediliyor.
Elektrik Alanlarına Bakış Değişiyor
Çalışmaya dışarıdan yorum yapan Zhao, bu bulgunun yara iyileşmesinde sadece biyokimyasal ve mekanik sinyallerin değil, elektrik alanlarının da önemli rol oynadığını gösterdiğini vurguladı. Zhao, “Yıllardır elektriksel sinyaller ikinci planda görülüyordu. Bu çalışmayla artık onu ciddiye almalıyız” diyerek, yara iyileşmesinin karmaşık ve çok katmanlı bir süreç olduğunu belirtti.
Bir Sonraki Adım: 3 Boyutlu Doku Modelleri
Araştırma şu an yalnızca, tek katmanlı, düz doku yüzeylerinde yapıldı. Ancak Yu, bundan sonraki adımlarında, hücrelerin 3 boyutlu yapılar ve diğer hücre tipleri ile nasıl iletişim kurduğunu keşfetmeyi hedefliyor. Bu buluşun, yara iyileştirici tıbbi cihazlar ve biyomühendislik alanında yeni uygulamaların önünü açabileceği düşünülüyor.
