Khoa học phát hiện tiếng kêu thầm lặng của da người

Bước đột phá về cơ chế giao tiếp của cơ thể

Ngày 18/3, một nhóm các nhà nghiên cứu người Mỹ đã công bố phát hiện đáng kinh ngạc về khả năng giao tiếp của tế bào da người.

Theo nghiên cứu, các tế bào biểu mô có thể gửi đi tín hiệu điện để cảnh báo các tế bào lân cận về mức độ tổn thương, tương tự như cách hệ thần kinh hoạt động.

Tuy nhiên, thay vì truyền đi tín hiệu một cách chớp nhoáng như các tế bào thần kinh, các tế bào biểu mô phát ra một loại tín hiệu giống như tiếng "la hét". Nó chậm rãi và dai dẳng, thậm chí có thể kéo dài nhiều giờ đồng hồ.

"Các tế bào biểu mô làm những việc mà không ai từng nghĩ đến", Steve Granick, nhà khoa học thuộc dự án cho biết. "Khi bị tổn thương, chúng phát tín hiệu đến 'những người hàng xóm' của mình theo cách tương tự như hệ thần kinh, nhưng với tốc độ chậm hơn 1.000 lần".

Theo các chuyên gia, nghiên cứu mở ra tiềm năng to lớn cho ngành công nghệ y sinh. Tại đó, những hiểu biết mới có thể giúp phát triển các thiết bị y tế điện tử như cảm biến đeo, hoặc băng gạc thông minh, giúp thúc đẩy quá trình hồi phục vết thương nhanh hơn.

"Hiểu được cách thức các tế bào bị thương giao tiếp với nhau sẽ mở ra những cánh cửa mà chúng ta chưa từng biết đến," Sun-Min Yu, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết.

Trong tương lai, nghiên cứu sâu hơn về tín hiệu điện của tế bào biểu mô có thể mang lại những cải tiến mang tính cách mạng trong y học tái tạo và điều trị vết thương.

Lắng nghe làn da lên tiếng

Trước đây, các tế bào biểu mô - vốn là những tế bào lót trên da và các cơ quan - được xem là "tế bào câm". Nguyên nhân là bởi chúng không có khả năng truyền tải thông tin như tế bào thần kinh. Tuy nhiên, nghiên cứu đã chứng minh điều ngược lại.

Để kiểm chứng khả năng giao tiếp của các tế bào biểu mô, các nhà khoa học sử dụng một con chip đặc biệt được kết nối với khoảng 60 điện cực. Trong đó, lớp tế bào sừng - thành phần chính tạo nên lớp ngoài cùng của da - được nuôi cấy trên con chip.

Sau đó, họ chiếu tia laser cường độ vừa đủ để tạo tổn thương nhỏ trên bề mặt da, và theo dõi phản ứng của các tế bào thông qua hệ thống điện cực.

Kết quả cho thấy, lớp da thực sự biết "kêu", khi các tín hiệu điện cực lan truyền mạnh với tốc độ khoảng 10 mm/s, ở cự ly hàng trăm micromet từ vị trí bị thương. Phương thức truyền tin này có nhiều điểm tương đồng với tín hiệu được quan sát ở thực vật khi bị sâu bướm cắn phá.

Khác với tế bào thần kinh, các tín hiệu từ tế bào biểu mô chủ yếu dựa trên hoạt động của các kênh ion. Đây là những lỗ nhỏ trên màng tế bào, cho phép các ion tích điện, đặc biệt là ion canxi, di chuyển.

Điều thú vị là các kênh ion này không phản ứng với thay đổi điện áp như ở tế bào thần kinh mà chủ yếu bị kích thích bởi các yếu tố cơ học, như áp lực hoặc kéo giãn.

Một điểm đáng chú ý khác là các tín hiệu này kéo dài hơn rất nhiều so với tín hiệu thần kinh. Một số "cuộc trò chuyện" giữa các tế bào biểu mô được ghi nhận kéo dài đến 5 tiếng đồng hồ, trong khi tín hiệu thần kinh thường chỉ tồn tại trong vài mili giây.

Điều này cho thấy ở da có một phương thức giao tiếp nội tại, giúp điều phối quá trình chữa lành và phản ứng với thương tổn theo cách chưa từng được biết đến trước đây.