Cei mai mulți dintre noi știm că neuronii și alte celule din sistemul nervos folosesc electricitate pentru a comunica. Dar ceea ce oamenii de știință au aflat în ultimele decenii este că toate celulele din corp fac acest lucru, folosind electricitate pentru a „vorbi” între ele și pentru a lua decizii despre creștere și dezvoltare.
Continut Asemanator
- Acești viermi decapitați regăsesc amintiri vechi împreună cu noi capete
Acum, cercetătorii de la Universitatea Tufts au descoperit că manipularea sarcinii electrice a celulelor poate crește capacitatea unui organism de a lupta împotriva infecției. În timp ce cercetarea a fost realizată pe embrioni cu dârlă, dacă fenomenul este valabil la om, acesta ar putea fi o nouă modalitate de combatere a bolilor. De asemenea, are potențialul de a conduce la noi moduri de reparare a rănilor, chiar și într-o zi, ajutând la regenerarea părților corpului.
„Bioelectricitatea este o direcție uimitoare în medicină, care depășește cu mult infecția”, spune Michael Levin, un profesor de biologie la Tufts, care a condus cercetarea.
Fiecare celulă dintr-un corp viu conține o încărcătură electrică minusculă, definită ca diferența dintre atomii încărcați de o parte și de alta a membranei celulei. Levin, care studiază aceste sarcini de ani buni, a emis ipoteza că depolarizarea celulelor - reducerea diferenței de încărcare între interiorul și exteriorul celulei - ar putea ajuta un corp să combată infecția.
În cadrul studiului, care a fost publicat astăzi în NPJ Medicină Regenerativă, cercetătorii au folosit medicamente pentru depolarizarea celulelor embrionilor cu drapol. Au infectat apoi embrionii cu E. coli . În timp ce 50 până la 70 la sută dintre mormolele obișnuite infectate cu E. coli au murit, doar 32 la sută din țarcurile cu celule depolarizate au făcut-o.
Însă cercetătorii mai aveau nevoie să se asigure că medicamentele schimbau efectiv sarcinile electrice ale celulelor mormântului, nu doar ucigând direct E. coli . Așa că au injectat celule cu țarcol cu ARN mesager (ARNm) codificat cu informații pentru a depolariza celulele mormolelor direct. Această abordare a funcționat similar cu tratamentul medicamentos, ceea ce sugerează că este depolarizarea și nu medicamentele care combat infecția.
„Efectul nu a fost asupra bacteriilor, ci asupra gazdei”, spune Levin.
Există două tipuri de sisteme imune prezente la toate vertebrele, de la mormoluri la oameni. Există sistemul imunitar adaptativ, care funcționează prin a fi expus unui anumit agent patogen. După ce primiți un vaccin, sistemul imunitar adaptiv „își amintește” de agentul patogen și poate lupta împotriva lui dacă sunteți expus din nou. Același lucru este valabil și dacă ești expus la un agent patogen în sălbăticie, ca și dacă prinzi varicela. Sistemul imunitar adaptiv știe cum să-l combată, așa că ești mult mai puțin probabil să-l prinzi vreodată. Dar sistemul imunitar adaptativ funcționează doar pe agenți patogeni recunoscuți, așa că nu vă poate ajuta dacă sunteți expus la ceva complet nou. Apoi există sistemul imunitar înnăscut, care se dezvoltă în primele tale momente ca un ou fecundat. Atacă orice agent patogen folosind celule speciale din sânge și mediatori chimici.
Depolarizarea funcționează cu sistemul imunitar înnăscut, ajutându-l să marcheze mai multe forțe, cum ar fi macrofagele (un tip de celule albe din sânge care combate infecția), necesare pentru combaterea infecției. Încă nu este clar de ce funcționează, dar probabil are ceva de-a face cu manipularea căilor folosite pentru a comunica cu sistemul imunitar înnăscut.
De asemenea, se știe că sistemul imunitar înnăscut ajută de asemenea organismele la regenerarea și repararea țesuturilor. Levin și echipa sa știau că mormățele care au coada amputată prezintă depolarizare în celulele lor. Prin urmare, punând laolaltă indicii, s-au întrebat dacă mormolele rănite ar putea astfel să lupte mai bine împotriva infecției. Așa că au amputat cozile de țarcuri și le-au infectat cu E. coli . Acele mormăi erau, de fapt, mai capabile să lupte împotriva infecției.
Această mormolă nu a fost infectată cu E. coli. Are un nivel relativ scăzut de leucocite anti-infecție (în roșu). (Tufts) 
Această gâtă a fost infectată cu E. coli în urma depolarizării celulelor sale. Are un nivel relativ ridicat de leucocite anti-infecție (în roșu). (Tufts) Dar această tehnică de manipulare a bioelectricității va funcționa la oameni?
„Principala tehnologie pe care o folosim, care este să folosim medicamente și, de asemenea, mRNA cu canal ionic pentru depolarizarea acestor celule, care poate fi folosită în orice creatură”, spune Levin. „De fapt, am făcut-o în organisme, inclusiv în celulele umane.”
Unele dintre medicamentele care pot fi utilizate pentru depolarizarea celulelor sunt deja aprobate pentru om. Acestea includ antiparazitare și medicamente pentru aritmii cardiace și convulsii. Levin numește aceste medicamente „ionoceutice”, deoarece schimbă polarizarea celulelor.
Echipa trece pe modele de rozătoare. Dacă acest lucru reușește, testarea umană ar putea fi pe drum.
Însă pot exista provocări în aplicarea unei metode care funcționează pe țarcuri embrionare la una care funcționează pe animale care nu sunt embrionare. Căile prezente în timpul dezvoltării embrionare care permit depolarizarea celulelor și activarea sistemului imunitar ar putea să nu fie prezente după naștere.
„Dacă putem sau nu să le reacționăm fără efecte adverse în necunoscut”, spune Jean-François Paré, un asociat de cercetare în laboratorul lui Levin și primul autor al lucrării.
Pe lângă studierea efectelor depolarizării asupra infecției, laboratorul lui Levin analizează și modul în care manipularea bioelectricității poate ajuta la combaterea cancerului, la repararea defectelor la naștere și chiar la regenerarea organelor sau a membrelor. Echipa consideră că este posibilă modificarea modului în care celulele își comunică electric deciziile cu privire la creștere și dezvoltare, determinându-le să „decidă” să regreseze, să zicem, un deget pierdut.
„Lucrăm la îmbunătățirea capacității de regenerare”, spune Levin. „În final, obiectivul este de a putea regenera orice organ care a fost deteriorat. Pare a fi sci-fi, dar, la un moment dat, vom putea crește aceste lucruri înapoi. "
