Elektryczność leczy rany

Udało im się ponadto znaleźć dwa geny, które sterują procesem
naprawy tkanek w odpowiedzi na elektryczne sygnały z rany.

Autorzy pracy na łamach tygodnika "Nature" liczą, że odkrycie to
otworzy drogę pionierskim metodom leczenia ran, nawet przewlekłych
i trudno gojących się.

PRĄD GOI RANY

Naukowcy już od około 150 lat wiedzą, że rany wytwarzają słabe
pole elektryczne. Jest to reakcja na uszkodzenie komórek, a
dokładnie zniszczenie błony komórkowej, która utrzymuje różnicę
potencjałów między wnętrzem komórki a jej środowiskiem
zewnętrznym. Przerwanie ciągłości błony można porównać do zwarcia,
które zaburza różnicę potencjałów i zwiększa przepływ jonów, a tym
samym wytwarza pole elektryczne. Istnienie tego zjawiska
potwierdzono u każdego z badanych gatunków zwierząt.

Zrodziło to hipotezę, że prąd elektryczny może odgrywać ważną
rolę w procesie gojenia się ran. Jednak mimo ciągłego rozwoju
elektrofizjologii naukowcy nie poświęcali tej teorii zbyt wiele
uwagi.

Teraz międzynarodowy zespół badaczy pod kierunkiem prof. Min Zhao
z University of Aberdeen w Szkocji dostarczył niezbitych dowodów,
że prąd elektryczny faktycznie pobudza gojenie się ran, gdyż
przyciąga do nich komórki biorące udział w naprawie tkanek. Są to
przede wszystkim komórki nabłonkowe - keratynocyty, komórki
odporności - neutrofile oraz komórki tkanki łącznej - fibroblasty.

Zespół prof. Zhao zmierzył najpierw pole elektryczne w ranach na
skórze ludzi oraz w ranach skóry i rogówki szczurów.

Później w doświadczeniach na hodowli nabłonka oraz na rogówce
pobranej od mszy badacze dowiedli, że pole elektryczne obecne w
miejscu uszkodzenia wpływa na kierunek ruchu komórek biorących
udział w naprawie rany. Pod wpływem tych naturalnych sygnałów
elektrycznych komórki migrują do centrum uszkodzenia. Gdy badacze
zmieniali kierunek pola elektrycznego w ranie na odwrotny, komórki
rozpoczynały wędrówkę w przeciwną stronę i rana odnawiała się.
Poza tym wzrost natężenia pola nasilał tempo migracji i
przyspieszał gojenie.  Zdaniem autorów pracy, dowodzi to, że
wewnętrzne pole elektryczne jest pierwszym sygnałem inicjującym
migrację komórek w kierunku rany (tzw. elektrotaksję) i decyduje o
kierunku i tempie tej migracji.

GENY "WRAŻLIWE" NA PRĄD

Naukowcy nie poprzestali na tym odkryciu. Zidentyfikowali też
kilka cząsteczek i dwa geny, które odbierają sygnały elektryczne
płynące z rany i "pomagają" komórkom odpowiednio na nie reagować.
Aktywacja tych genów i cząsteczek prowadzi do polaryzacji
komórki, czyli zróżnicowania się jej biegunów na przedni i tylny,
dzięki czemu może ona migrować we właściwym kierunku.

Genem, który pobudza elektrotaksję komórek, jest p110g kodujący 3-
kinazę fosfatydyloinozytolu, a dokładnie jej podjednostkę gamma -
PI(3)Kgamma. Natomiast genem hamującym ten proces jest Pten, który
koduje białko zaliczane do tzw. supresorów nowotworów. 

PRĄD ELEKTRYCZNY W NASZYM CIELE

Pierwszym naukowcem, który zaobserwował obecność pola
elektrycznego w organizmie zwierząt, był żyjący w XVIII wieku
włoski fizyk Luigi Galvani. Przykładając kawałek metalu do nerwu w
udzie żaby wywołał skurcz mięśni. W następnym stuleciu niemiecki
fizjolog Emil Du-Bois Reymond wykazał istnienie sygnałów
elektrycznych między komórkami nerwowymi, w mięśniach oraz w
miejscu zranienia.

Du-Bois Reymond zmierzył naturalne pole elektryczne w ranie na
swoim ramieniu. Jego eksperyment stworzył podwaliny
elektrofizjologii, nauki zajmującej się badaniem elektrycznych
właściwości komórek i tkanek.

Dzięki tym pierwszym odkryciom wiadomo dziś m.in., że sygnały
elektryczne płynące między neuronami naszego ciała odpowiadają za
to, że widzimy, czujemy i słyszymy, że możemy kontrolować pracę
mięśni i poruszać się. Bez pionierów elektrofizjologii nie
mielibyśmy dziś w medycynie takich powszechnie stosowanych technik
diagnostycznych, jak elektrokardiogram.

Jednak dopiero praca zespołu prof. Zhao dostarcza niezbitych
dowodów, że sygnały elektryczne odgrywają podstawową rolę w
procesie gojenia ran. Do tej pory naukowcy uważali, że migracja
komórek naprawiających rany jest regulowana głównie przez sygnały
chemiczne, czyli że ma charakter chemotaksji.

ELEKTRYZUJĄCA PRZYSZŁOŚĆ LECZENIA RAN

Prof. Zhao uważa, że jego najnowsze odkrycie można będzie
wykorzystać w leczeniu ran oraz w hodowaniu tkanek na użytek
medycyny regeneracyjnej. Badacz liczy, że niedługo będzie mógł
sprawdzić czy manipulacja polem elektrycznym pomoże w leczeniu ran
u pacjentów.

Naukowcy sprawdzili nawet jakie leki i związki mogłyby
przyspieszać ten proces. Pole elektryczne w ranie powstaje jako
efekt pracy białek transportujących jony przez błony komórkowe.
Kierunek tego transportu zależy od ładunku przenoszonych jonów.
Główną rolę w generowaniu tego wewnętrznego pola elektrycznego w
ranie odgrywają jony chlorkowe i sodowe.

Stosując różne związki wpływające na pracę kanałów jonowych i
przepływ jonów badacze regulowali proces gojenia się ran. I tak
pod wpływem azotanu srebra, który działa na kanały pompujące jony
chlorkowe i sodowe, rosło tempo elektrotaksji a rany goiły się
szybciej. Z kolei lek moczopędny furosemid, który hamuje
przezbłonowy transport jonów chlorku, spowalniał procesy gojenia.
Podobnie działał związek o nazwie kariporid, który blokuje kanał
dla jonów sodu i wodoru.

"To trochę tak jakbyśmy regulowali pracę baterii. Jeśli
zwiększymy przepływ jonów, to w ranie płynie silniejszy prąd i
proces gojenia jest szybszy" - komentuje Zhao. Zdaniem badacza w
przyszłości związki zwiększające transport jonów można będzie
wykorzystać np. w kroplach służących do leczenia uszkodzeń rogówki
czy w nowoczesnych opatrunkach. W badaniach wzięli naukowcy z
USA, Japonii i Austrii.(PAP)