Животные клетки общаются электрически на больших расстояниях через нанотрубки

Новое исследование показало, что животные клетки общаются друг с другом электрически с помощью тунелирующих нанотрубок (TNTs). Эти мембранные трубки содержат белок F-актин и соединяют клетки на больших расстояниях, позволяя обмениваться молекулами и органеллами.

Исследователи из Департамента биомедицины Университета Бергена (Норвегия) продемонстрировали двусторонний обмен электрическими сигналами между клетками нормальной почки крысы, соединёнными нанотрубками длиной от 10 до 70 мкм. Электрическая связь также была показана для других типов клеток, что позволяет предположить, что такое соединение через TNTs может быть гораздо более распространённым явлением, чем считалось ранее.

Сила электрической связи зависела от длины и количества соединений TNTs и была чувствительна к напряжению. Связь подавлялась известным блокатором щелевых контактов — мефенамовой кислотой — и отсутствовала в типах клеток, лишённых щелевых контактов. Щелевые контакты — это белки, образующие пористое соединение между соседними клетками. Исследование чётко показало, что ток течёт по нанотрубке и вызывает открытие ионных каналов в мембране соединяемой клетки, но только при наличии щелевого контакта.

Входящие в клетку ионы могут оказывать различное воздействие, например, модулировать движение клеток. Это может помочь объяснить такие явления, как скоординированная миграция клеток в развивающихся эмбрионах, когда клетки собираются вместе, чтобы сформировать структуры вроде нервной трубки.

Соавтор статьи, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Ханс-Херманн Гердес, сравнил открытие с ультратонкими телефонными кабелями между клетками, позволяющими им "разговаривать" друг с другом.

Гердес и его коллеги впервые обнаружили белковые нанотрубки (также называемые мембранными нанотрубками) в почке шесть лет назад с помощью световой микроскопии. Помимо обеспечения электрической связи, было показано, что нанотрубки также способны транспортировать молекулы, вирусы и прионы от клетки к клетке, по крайней мере, в чашке Петри. Пока неизвестно, как клетки производят нанотрубки или как они открывают мембрану другой клетки на расстоянии в несколько клеточных диаметров.

Некоторые учёные сомневались в первоначальном открытии нанотрубок, поскольку не было убедительных доказательств их физиологической необходимости. Одним из критиков был микробиолог из Йеля Вальтер Мотес, который заявил, что впечатлён новым открытием, что нанотрубки используют щелевые контакты для электрической коммуникации. По его словам, это имеет большой смысл и должно привести к дальнейшему изучению TNTs.