Как клетки кожи «понимают», в каком направлении двигаться, чтобы попасть к месту ранения и начать делиться с образованием новых клеток?

Если нажать пальцем одной руки на запястье другой и повести его вверх к плечу, впереди пальца образуется складочка, а позади кожа натянется. Примерно то же происходит на клеточном уровне в здоровой коже. Спонтанным образом клетки могут сдвинуться в одну сторону, образуя «сгусток» и оставляя на прежнем месте менее плотное скопление. Но далеко такие путешественники не уйдут: клетки-соседи притянут их обратно.

В кожных клетках есть белок, который активируется при движении самой клетки и клеток, ее окружающих. Белок активируется с некоторой задержкой, поэтому клетки кожи могут спокойно «колебаться» у своего законного места, пока соседи не «прознают» об их попытке побега. Направленное коллективное движение клеток кожи появляется только тогда, когда где-то поблизости образовалась ранка.

В этом случае механические волны: чередование плотных и менее плотных скоплений клеток — распространяются в направлении от раны. За механической волной следует с некоторой задержкой химическая волна, вызванная последовательной активацией белков движения. Химическая волна настигает клетку тогда, когда она начинает двигаться обратно (к ране). В этот момент белки увеличивают скорость движения клетки, и равновесие нарушается. Вместо привычных движений без всякого направления клетки начинают стремиться к месту повреждения кожи.

Биолог Эдуард Ханнезо и его команда из Института науки и технологий Австрии в сотрудничестве с Цуёси Хирасима и его коллегами из Киотского университета решили проверить, как это происходит на практике. В эксперименте, описанном в статье журнала Nature Physics, монослой клеток, похожих на клетки кожи, рассматривали под микроскопом. Эти клетки снабдили модифицированным «белком движения», который светился при перемещении клеток. Ученым удалось отследить химическую волну активации белка и сравнить расчетную скорость движения клеток с экспериментальной, обнаружив хорошее совпадение.

Источник видео: Цуёси Хирасима

Теория и ее экспериментальное подтверждение важны для того, чтобы понять, как сигнал от клетки к клетке может передаваться на большие расстояния только за счет движения самих клеток и химических изменений в их органоидах. Это дает более глубокое понимание такого удивительного процесса как заживление повреждений кожи.