Как научить клетку проводить электрический ток

Почечная клетка может проводить электрический импульс, подобно клеткам сердца, если снабдить её белками калиевого и натриевого ионных каналов.

Исследователи из Университета Дьюка (США) сумели научить клетки, которые никогда не занимались проведением электрического импульса, этот самый импульс проводить. Зачем это нужно? — Допустим, у нас есть кластер нервных клеток или клеток сердечной мышцы. И вот в какой-то момент часть этих клеток теряет проводящую способность: клетки заболели или вообще погибли. И теперь они работают как изолятор между участками здоровых клеток, препятствуя распространению электрического импульса. Нужно ли объяснять, чем это чревато для нервной системы или сердца?

Рис. 1. Схема устройства калиевого канала, сложенного из четырёх идентичных белковых субъединиц (иллюстрация Laguna Design).

А можно ли на такой участок наложить проводящую «заплатку»? И можно ли такую «заплатку» сделать из клеток другого типа?

В основе способности возбуждаться и проводить электрический импульс лежит работа белков ионных каналов в клеточной мембране: через эти каналы происходит обмен заряженными частицами — ионами — с внешней средой; за счёт них может сформироваться разность потенциалов на мембране и возникнуть электрический импульс. Учёные предположили, что способность к проведению импульса можно сообщить любой клетке, если научить её создавать такие ионные каналы. Для этого в клетки почки были внедрены гены белков, формирующих калиевый и натриевый ионные каналы, а также щелевой контакт, через который осуществляется прямая передача электрического сигнала.

После такой операции клетки почки начинали возбуждаться и проводить электрический импульс. Но что более важно — они могли выступить посредниками между клетками сердца. Чтобы проверить это, учёные поместили в культуру кардиомиоцитов сердца прослойку из почечных клеток — в одном варианте нормальных, а в другом — «обученных» делать ионные каналы. В первом случае, как и ожидалось, электрический импульс не мог преодолеть преграду из обычных почечных клеток. А вот во втором — импульс свободно проходил через барьер; более того, если исследователи возбуждали сами клетки почек, они распространяли его в разные стороны к клеткам сердца.

Результаты экспериментов подробно описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. Метод превращения непроводящих клеток в проводящие может в будущем пригодиться как в медицине, так и при дальнейшем изучении ионных каналов и их роли в жизни клетки.

А вот собственно статья:

Robert D. Kirkton & Nenad Bursac Engineering biosynthetic excitable tissues from unexcitable cells for electrophysiological and cell therapy studies. – Nature Communications. – 2. – Article number: 300 doi:10.1038/ncomms1302; Published 10 May 2011.

Источник(и):

1. Университет Дьюка

2. compulenta.ru