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.
